一种基于波动水质条件的矿井水处理装置与方法与流程

1.本发明属于矿井水处理与利用的领域，涉及矿井水处理，具体是一种基于波动水质条件的矿井水处理方法与装置。


背景技术：

2.矿井在采掘过程中，由于工作面推进导致采掘空间的减小，引发矿井涌水量呈现波动态势，加之回采工作面距离井下主水仓的间距不断变化引起矿井水在井下沉降时间呈现差异，在这二者共同作用下，使得矿井水处理站进水浊度具有较大波动，通常位于100-2000ntu。
3.(1)在矿井水处理过程中，泥水分离后产生大量煤泥滞留在系统中，排泥不当会引发排泥口及搅拌液面板结、堵塞，严重影响设备寿命及运行成本；
4.(2)目前矿井水处理站多采用常规“混凝 沉淀”工艺，受来水量质波动影响，进水浊度波动较大，而现场技术人员参差不齐，无法全面的通过进水浊度修改加药量及沉降时间等参数，为后期回用造成较大影响。
5.(3)当来水浊度出现波动，会导致加药量的增加，而过高和过低的絮凝剂用量皆会降低处理效果，药剂使用过多还会增加煤矿运行成本。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于波动水质条件的矿井水处理方法与装置，解决现有技术中无法应对水质波动的技术问题。
7.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
8.一种基于波动水质条件的矿井水处理装置，包括箱体，所述的箱体的内部设置有多个隔板，所述的隔板包括第一隔板、第二隔板和第三个隔板，所述的第一隔板和第三隔板与箱体顶部的内壁不接触，所述的第二隔板与箱体底部的内壁不接触；
9.所述的第一隔板包括固定安装在的箱体侧壁的第一上半部和可转动设置在第一上半部底部的第一下半部；所述的第二隔板固定安装在箱体的内壁；所述的第三隔板包括固定安装在的箱体侧壁的第二上半部和可转动设置在第二上半部底部的第二下半部；
10.所述的第一下半部上设置有第一电磁阀，所述的第二下半部上设置有第二电磁阀。
11.所述的第一隔板和第三个隔板将箱体分为混合区、反应区和沉淀区；
12.所述的混合区的箱体外壁上安装有pac加药箱，所述的pac加药箱上安装有贯穿箱体壁且竖直向下的第一输送管；所述的第一输送管的末端设置有快速搅拌叶片；
13.所述的反应区的箱体外壁上安装有pam加药箱，所述的pam加药箱上安装有贯穿箱体壁且竖直向下的第二输送管；所述的第二输送管的末端设置有慢速搅拌叶片。
14.本发明还包括以下技术特征：
15.所述的箱体的外侧前端处的下部开设有进水口；所述的箱体的外侧后端的上部开
设有出水口；所述的箱体上开设有多个排泥口。
16.所述的箱体的内壁设置有溢流堰，所述的溢流堰位于出水口的下侧。
17.所述的第一隔板的第一下半部和第三隔板的第一下半部的转动范围是0～90
°
。
18.所述的快速搅拌叶片位于箱体内距离箱体顶部2/3处；所述的慢速搅拌叶片位于箱体内距离箱体顶部1/3处。
19.所述的沉淀区的排泥口的上侧设置有格栅。
20.所述的pac加药箱中设置有pac加药阀，所述的pam加药箱中设置有 pam加药阀。
21.所述的进水口和出水口均设置有在线监测仪。
22.一种基于波动水质条件的矿井水处理装置的处理方法，该方法包括以下步骤：
23.步骤一，将水的浊度划分为小于100ntu、100ntu～500ntu和大于 500ntu三种区间；
24.步骤二，通过在线监测仪测定进水口流入的矿井水的浊度，当浊度小于100 ntu时，执行步骤三，当浊度位于100ntu～500ntu之间时，执行步骤四；当浊度大于500ntu时，执行步骤五；
25.步骤三，分别通过第一电磁阀和第二电磁阀控制第一隔板的第一下半部和第三隔板的第二下半部均处于水平状态，打开pac加药阀，设定快速搅拌叶片转速为150～200r/min且慢速搅拌叶片转速为50～80r/min；
26.步骤四，通过第一电磁阀控制第一隔板的第一下半部处于竖直状态且通过第二电磁阀控制第三隔板的第二下半部处于水平状态，打开pam加药阀和pac 加药阀，设定快速搅拌叶片转速为200～250r/min且慢速搅拌叶片转速为50～ 80r/min；
27.步骤五，分别通过第一电磁阀和第二电磁阀控制第一隔板的第一下半部和第三隔板的第二下半部均处于竖直状态，打开pam加药阀和pac加药阀，设定快速搅拌叶片转速为250～300r/min且慢速搅拌叶片转速为50～80r/min；
28.步骤6，通过在线监测仪测定出水口流出的矿井水的浊度是否达到5～ 10ntu，若未达到，重新回流至装置的进水口并执行步骤二，直到在线监测仪测定出水口流出的矿井水的浊度是否达到5～10ntu，若达到则供给至下游的需水单元。
29.所述的pac浓度为30mg/l，所述的pac流量为0.5l/s；所述的pam浓度为1mg/l，所述的pam流量为0.1l/s。
30.本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：
31.(ⅰ)本发明中通过在箱体内部设置隔板，将箱体内部划分为混合区、反应区和沉淀区三个部分，并在隔板上增设电磁阀，进而通过电磁阀控制的隔板位置来实现对于不同波动水质矿井水处理，简化了操作流程；通过设置混合区与反应区搅拌叶片的相异位置与改变搅拌速度，精准控制混合与反应所需的反应条件，相较于传统粗放式的投加药剂方式，精确定量的给出了混凝剂与助凝剂的投加浓度及剂量，在实现水中污染物去除的基础上最大程度的节省了药剂成本，解决了现有技术中无法应对水质波动的技术问题。
32.(ⅱ)本发明在不增设排泥设备的基础上，充分利用进水的水势，通过改变隔板位置的方式降低水力停留时间，充分利用低浊水体本身的剪切力去除了设备中淤积煤泥实现清淤。
附图说明
33.图1为本发明基于波动水质条件的矿井水处理装置的整体结构示意图；
34.图2为本发明基于波动水质条件的矿井水处理装置的工作流程示意图；
35.图3为本发明中浊度小于100ntu时箱体内水流流动路径示意图；
36.图4为本发明中浊度100ntu～500ntu时箱体内水流流动路径示意图；
37.图5为本发明中浊度大于500ntu时箱体内水流流动路径示意图；
38.图中各个标号的含义为：1-箱体，2-隔板，3-pac加药箱，4-第一输送管， 5-快速搅拌叶片，6-pam加药箱，7-第二输送管，8-慢速搅拌叶片，9-进水口， 10-出水口，11-排泥口，12-溢流堰，13-格栅，14-pac加药阀，15-pam加药阀， 16-在线监测仪；
39.101-混合区，102-反应区，103-沉淀区；
40.201-第一隔板，202-第二隔板，203-第三个隔板；
41.20101-第一上半部，20102-第一下半部，20103-第一电磁阀；
42.20301-第二上半部，20302-第二下半部，20303-第二电磁阀。
43.以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
44.需要说明的是，本发明中的pac指的是聚合氯化铝，pam是指的是聚丙烯酰胺。
45.需要说明的是，本发明中的所有零部件，在没有特殊说明的情况下，均采用本领域已知的零部件。
46.以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本技术技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
47.本发明给出了一种基于波动水质条件的矿井水处理装置，如图1至2所示，包括箱体1，箱体1的内部设置有多个隔板2，隔板2包括第一隔板201、第二隔板202和第三个隔板203，第一隔板201和第三隔板203与箱体1顶部的内壁不接触，第二隔板202与箱体1底部的内壁不接触；
48.第一隔板201包括固定安装在的箱体1侧壁的第一上半部20101和可转动设置在第一上半部20101底部的第一下半部20102；第二隔板202固定安装在箱体1的内壁；第三隔板203包括固定安装在的箱体1侧壁的第二上半部20301 和可转动设置在第二上半部20301底部的第二下半部20302；
49.第一下半部20102上设置有第一电磁阀20103，第二下半部20302上设置有第二电磁阀20303。
50.第一隔板201和第三个隔板203将箱体1分为混合区101、反应区102和沉淀区103；
51.混合区101的箱体1外壁上安装有pac加药箱3，pac加药箱3上安装有贯穿箱体1壁且竖直向下的第一输送管4；第一输送管4的末端设置有快速搅拌叶片5；
52.反应区102的箱体1外壁上安装有pam加药箱6，pam加药箱6上安装有贯穿箱体1壁且竖直向下的第二输送管7；第二输送管7的末端设置有慢速搅拌叶片8。
53.在上述技术方案中，通过在箱体内部设置隔板，将箱体内部划分为混合区、反应区和沉淀区三个部分，并在隔板上增设电磁阀，进而通过电磁阀控制的隔板位置来实现对于不同波动水质矿井水处理，简化了操作流程；通过设置混合区与反应区搅拌叶片的相异位
置与改变搅拌速度，精准控制混合与反应所需的反应条件，相较于传统粗放式的投加药剂方式，精确定量的给出了混凝剂与助凝剂的投加浓度及剂量，在实现水中污染物去除的基础上最大程度的节省了药剂成本，解决了现有技术中无法应对水质波动的技术问题。
54.具体的，箱体1的外侧前端处的下部开设有进水口9；箱体1的外侧后端的上部开设有出水口10；箱体1上开设有多个排泥口11，设置多个排泥口用于排出污水中的沉淀物。
55.具体的，箱体1的内壁设置有溢流堰12，溢流堰12位于出水口10的下侧，保证了出水口的液体能够顺利流出。
56.具体的，第一隔板201的第一下半部20102和第三隔板203的第一下半部 20302的转动范围是0～90
°
，实现了不同的水流通道，提供了不同程度污染物在反应区的不同停留时间，有利于污染物的去除。
57.具体的，快速搅拌叶片5位于箱体1内距离箱体1顶部2/3处；慢速搅拌叶片8位于箱体1内距离箱体1顶部1/3处；设计快速搅拌叶片位置距离顶部2/3 处可以实现水体充分的紊流条件，进而实现水中悬浮物充分破碎；设计慢速搅拌叶片位置距离顶部1/3处可以实现在不打碎原有形成初始絮体的前提下，还能加速絮体的形成，实现水中悬浮物与药剂混合。
58.具体的，沉淀区103的排泥口11的上侧设置有格栅13，设置格栅用于去除污水中大块悬浮物，防止大块悬浮物堵塞水泵、水管、泥管及缠绕搅拌机。
59.具体的，pac加药箱3中设置有pac加药阀14，pam加药箱6中设置有 pam加药阀15，保证了更加准确的加药量。
60.具体的，进水口9和出水口10均设置有在线监测仪16，保证了实时监测进水和出水的浊度。
61.一种基于波动水质条件的矿井水处理装置的处理方法，该方法包括以下步骤：
62.步骤一，将水的浊度划分为小于100ntu、100ntu～500ntu和大于 500ntu三种区间；
63.步骤二，通过在线监测仪测定进水口流入的矿井水的浊度，当浊度小于100 ntu时，执行步骤三，当浊度位于100ntu～500ntu之间时，执行步骤四；当浊度大于500ntu时，执行步骤五；
64.步骤三，分别通过第一电磁阀和第二电磁阀控制第一隔板的第一下半部和第三隔板的第二下半部均处于水平状态，打开pac加药阀，设定快速搅拌叶片转速为150～200r/min且慢速搅拌叶片转速为50～80r/min；
65.步骤四，通过第一电磁阀控制第一隔板的第一下半部处于竖直状态且通过第二电磁阀控制第三隔板的第二下半部处于水平状态，打开pam加药阀和pac 加药阀，设定快速搅拌叶片转速为200～250r/min且慢速搅拌叶片转速为50～ 80r/min；
66.步骤五，分别通过第一电磁阀和第二电磁阀控制第一隔板的第一下半部和第三隔板的第二下半部均处于竖直状态，打开pam加药阀和pac加药阀，设定快速搅拌叶片转速为250～300r/min且慢速搅拌叶片转速为50～80r/min；
67.步骤6，通过在线监测仪测定出水口流出的矿井水的浊度是否达到5～
68.10ntu，若未达到，重新回流至装置的进水口并执行步骤二，直到在线监测仪测定出水口流出的矿井水的浊度是否达到5～10ntu，若达到则供给至下游的需水单元。
69.具体的，pac浓度为30mg/l，pac流量为0.5l/s；pam浓度为1mg/l， pam流量为0.1l/
s。
70.实施例：
71.本实施例给出了一种基于波动水质条件的矿井水处理装置，包括箱体1，箱体1的内部设置有多个隔板2，隔板2包括第一隔板201、第二隔板202和第三个隔板203，第一隔板201和第三隔板203与箱体1顶部的内壁不接触，第二隔板202与箱体1底部的内壁不接触；
72.第一隔板201包括固定安装在的箱体1侧壁的第一上半部20101和可转动设置在第一上半部20101底部的第一下半部20102；第二隔板202固定安装在箱体1的内壁；第三隔板203包括固定安装在的箱体1侧壁的第二上半部20301 和可转动设置在第二上半部20301底部的第二下半部20302；
73.第一下半部20102上设置有第一电磁阀20103，第二下半部20302上设置有第二电磁阀20303；
74.第一隔板201和第三个隔板203将箱体1分为混合区101、反应区102和沉淀区103；
75.混合区101的箱体1外壁上安装有pac加药箱3，pac加药箱3上安装有贯穿箱体1壁且竖直向下的第一输送管4；第一输送管4的末端设置有快速搅拌叶片5；
76.反应区102的箱体1外壁上安装有pam加药箱6，pam加药箱6上安装有贯穿箱体1壁且竖直向下的第二输送管7；第二输送管7的末端设置有慢速搅拌叶片8。
77.箱体1的外侧前端处的下部开设有进水口9；箱体1的外侧后端的上部开设有出水口10；箱体1上开设有多个排泥口11。
78.箱体1的内壁设置有溢流堰12，溢流堰12位于出水口10的下侧。
79.第一隔板201的第一下半部20102和第三隔板203的第一下半部20302的转动范围是0～90
°
。
80.快速搅拌叶片5位于箱体1内距离箱体1顶部2/3处；慢速搅拌叶片8位于箱体1内距离箱体1顶部1/3处。
81.具体的，沉淀区103的排泥口11的上侧设置有格栅13。
82.pac加药箱3中设置有pac加药阀14，pam加药箱6中设置有pam加药阀15。
83.进水口9和出水口10均设置有在线监测仪16。
84.一种基于波动水质条件的矿井水处理装置的处理方法，该方法包括以下步骤：
85.步骤一，将水的浊度划分为小于100ntu、100ntu～500ntu和大于 500ntu三种区间；
86.步骤二，通过在线监测仪测定进水口流入的矿井水的浊度，当浊度小于100 ntu时，执行步骤三，当浊度位于100ntu～500ntu之间时，执行步骤四；当浊度大于500ntu时，执行步骤五；
87.步骤三，分别通过第一电磁阀和第二电磁阀控制第一隔板的第一下半部和第三隔板的第二下半部均处于水平状态，打开pac加药阀，设定快速搅拌叶片转速为150r/min且慢速搅拌叶片转速为80r/min；
88.步骤四，通过第一电磁阀控制第一隔板的第一下半部处于竖直状态且通过第二电磁阀控制第三隔板的第二下半部处于水平状态，打开pam加药阀和pac 加药阀，设定快速搅拌叶片转速为200r/min且慢速搅拌叶片转速为80r/min；
89.步骤五，分别通过第一电磁阀和第二电磁阀控制第一隔板的第一下半部和第三隔
板的第二下半部均处于竖直状态，打开pam加药阀和pac加药阀，设定快速搅拌叶片转速为250r/min且慢速搅拌叶片转速为80r/min；
90.步骤6，通过在线监测仪测定出水口流出的矿井水的浊度是否达到5～ 10ntu，若未达到，重新回流至装置的进水口并执行步骤二，直到在线监测仪测定出水口流出的矿井水的浊度是否达到5～10ntu，若达到则供给至下游的需水单元。
91.pac浓度为30mg/l，pac流量为0.5l/s；pam浓度为1mg/l，pam流量为0.1l/s。