一种煤矿矿井水用资源化处理系统的制作方法

1.本技术涉及废水资源化处理领域，具体为一种煤矿矿井水用资源化处理系统。


背景技术：

2.依据所含有害物质的不同，煤矿矿井水可以分为：含悬浮物矿井水、酸性矿井水、含特殊有害元素矿井水，及高矿化度矿井水等。其中，高矿化度矿井水是指含有大量无机盐的矿井水。在我国，煤矿所产生的矿井水中，约有40%含有大于1000mg/l的溶解性盐类；部分矿井所产生的矿井水能达到2000mg/l以上。若将这类含盐矿井水直接排放，不仅会造成水资源的大量浪费，而且会污染周边地表水与地下水系统，使生态环境进一步恶化。另外，高矿化度矿井水的直接排放还会使土壤盐渍化，对农业生产极为不利。
3.针对不同水质特征的矿井水，处理方式各有不同。对于高矿化度矿井水的处理，除了需要采用预处理外，还需进行脱盐处理。目前，主要采用化学沉淀法对高矿化度矿井水进行预处理，即通过向高矿化度矿井水添加化学药剂，以去除水中的硬度和碱度。该方法存在药剂消耗量大、成本高、污泥生成量大等问题。
4.目前，对矿井水进行深度脱盐处理的方法主要包括电渗析法、离子交换法、蒸馏法、反渗透法等。其中，采用电渗析法对矿井水进行深度脱盐处理，具有工艺简单、设备少的优点，但水的回收率低。采用离子交换法对矿井水进行深度脱盐处理，具有去除离子种类多，生产过程稳定，可浓缩回收有用物质，设备简单，操作控制容易等优点，在处理中、低含盐量水方面具有优势；但当进水总含盐量较高时，采用离子交换法的成本较高，并且该法还会产生大量废酸、废碱液，导致环境污染。采用蒸馏法对矿井水进行深度脱盐处理，处理含盐量在3000mg/l以下的矿井水成本较高，且难以分离各种盐分。因此，蒸馏法很少单独应用于高矿化度矿井水的脱盐处理，往往需要配合其它浓缩工艺。
5.采用反渗透法对矿井水进行深度脱盐处理，具有回收率高，脱盐率与水的纯度高的优点；但其存在操作压力大、耗能多、系统复杂的缺陷。同时，普通的反渗透膜对预处理要求高，当采用反渗透法对矿井水进行深度脱盐处理时，需要增加预处理设备；由于地下矿井条件相对恶劣，系统维护难度大，难以保证膜系统的正常使用寿命，会使得处理成本大幅上升。
6.为此，迫切需要一种新的装置，以解决上述问题。


技术实现要素：

7.本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种煤矿矿井水用资源化处理系统。具体地，本技术提供的是一种用于煤矿中高矿化度矿井水的资源化处理系统，其能实现有效回收废水中的盐类，其能实现废水梯度净化、分质利用，最大程度地降低废水资源化利用成本，且具有耐冲击负荷强、安全可靠、运行管理方便等优点，有较高的应用价值。采用本技术，可克服前述现有技术存在的至少一种缺陷。本技术构思合理，适应性强，系统运行稳定可靠，能够实现煤矿矿井水的资源化利用，有效降低废水处理成本，具有较高的
应用价值和较好的应用前景。
8.为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：
9.一种煤矿矿井水用资源化处理系统，包括：
10.一级超滤装置，其用于对输入的煤矿矿井水进行超滤处理以去掉其中的颗粒悬浮物，并得到一次处理废水；
11.一级反渗透装置，其与一级超滤装置相连，其能用于对一次处理废水中的盐分进行浓缩，并分别得到二次产水、二次浓液，且二次产水直接外排或回用；
12.酸性钠离子树脂罐，其与一级反渗透装置相连且二次浓液能进入酸性钠离子树脂罐进行处理，其能用于降低二次浓液的硬度，并能得到三次处理液；
13.臭氧紫外高级氧化器，其与酸性钠离子树脂罐相连，其用于降低三次处理液的cod，并得到四次处理液；
14.二级超滤装置，其与臭氧紫外高级氧化器相连，用于去除四次处理液中的颗粒悬浮物，并得到五次处理液；
15.纳滤分盐装置，其与二级超滤装置相连，其能用于对五次处理液进行盐分离子处理，分别得到六次产水、六次浓液；
16.三级反渗透装置，其与纳滤分盐装置相连且纳滤分盐装置产生的六次浓液能经三级反渗透装置进行处理，并分别得到七次产水、七次浓液，且七次产水直接外排或回用；
17.二级冷冻结晶装置，其入口端与三级反渗透装置相连且三级反渗透装置产生的七次浓液能经二级冷冻结晶装置进行冷冻结晶，并分别得到硫酸钠结晶盐、八次母液；所述二级冷冻结晶装置与臭氧紫外高级氧化器相连且二级冷冻结晶装置产生的八次母液能返回臭氧紫外高级氧化器进行处理；
18.二级反渗透装置，其与纳滤分盐装置相连且二级反渗透装置能对六次产水进行反渗透处理，并分别得到九次产水、九次浓液，且九次产水直接外排或回用；
19.一级冷冻结晶装置，其与二级反渗透装置相连且二级反渗透装置产生的九次浓液能经一级冷冻结晶装置进行冷冻结晶，并分别得到碳酸钠结晶盐、十次母液；所述一级冷冻结晶装置与酸性钠离子树脂罐相连且一级冷冻结晶装置产生的十次母液能作为再生液返回酸性钠离子树脂罐中，并得到再生废液；
20.再生废液罐，其与酸性钠离子树脂罐相连且酸性钠离子树脂罐产生的再生废液能进入到再生废液罐中，并得到十一次废液；
21.第十一ph药剂添加装置，其与再生废液罐相连且第十一ph药剂添加装置能将再生废液罐内的再生废液的ph值调节至11；
22.板框压滤机，其与再生废液罐相连且再生废液罐内调节ph值至碱性的十一次废液能进入板框压滤机中进行压滤处理，并分别得到十二次滤液、十二次固体；所述板框压滤机与一级超滤装置相连且板框压滤机产生的十二次滤液能返回一级超滤装置中。
23.还包括第一加压提升泵、第一压力表，所述第一加压提升泵与一级超滤装置相连且煤矿矿井水能通过第一加压提升泵进入一级超滤装置；
24.所述第一压力表设置在第一加压提升泵与一级超滤装置相连的管道上且第一压力表能显示管道的输送压力。
25.还包括中间水罐，所述一级超滤装置的出口与中间水罐的入口相连，所述中间水
罐的出口与一级反渗透装置的入口相连。
26.还包括第二加压提升泵、第二压力表，所述第二加压提升泵分别与一级超滤装置、一级反渗透装置相连且一次处理废水能通过第二加压提升泵进入一级反渗透装置内进行处理；
27.所述第二压力表设置在第二加压提升泵与一级超滤装置相连的管道上且第二压力表能显示管道的输送压力。
28.还包括第二回用水储罐，所述一级反渗透装置的出口与第二回用水储罐的入口相连，所述第二回用水储罐的出口与酸性钠离子树脂罐的入口相连。
29.所述臭氧紫外高级氧化器包括第四反应罐、第四臭氧发生器、第四微孔曝气装置、第四紫外灯，所述第四反应罐分别与酸性钠离子树脂罐、二级超滤装置相连且酸性钠离子树脂罐内的三次处理液能送入第四反应罐中进行处理；所述第四微孔曝气装置设置在第四反应罐内，所述第四臭氧发生器与第四微孔曝气装置相连且第四臭氧发生器产生的臭氧能经第四微孔曝气装置输入第四反应罐内，所述第四紫外灯设置在第四反应罐内且第四紫外灯与第四臭氧发生器相配合能实现第四反应罐内的臭氧紫外高级氧化反应。
30.还包括第五加压提升泵、第五压力表，所述第五加压提升泵分别与臭氧紫外高级氧化器、二级超滤装置相连且四次处理液能通过第五加压提升泵进入二级超滤装置内进行处理；
31.所述第五压力表设置在第五加压提升泵与二级超滤装置相连的管道上且第五压力表能显示管道的输送压力。
32.还包括第六加压提升泵、第六压力表，所述第六加压提升泵分别与二级超滤装置、纳滤分盐装置相连且二级超滤装置处理得到的五次处理液能通过第六加压提升泵进入纳滤分盐装置；
33.所述第六压力表设置在第六加压提升泵与纳滤分盐装置相连的管道上且第六压力表能显示管道的输送压力。
34.还包括第六产水罐、第六浓水罐，所述纳滤分盐装置中六次产水的出口与第六产水罐相连，所述第六产水罐的出口与二级反渗透装置的入口相连；所述纳滤分盐装置中六次浓液的出口与第六浓水罐相连，所述第六浓水罐与三级反渗透装置的入口相连。
35.还包括第七加压提升泵、第七压力表，所述第七加压提升泵分别与纳滤分盐装置中第六浓水罐的出口、三级反渗透装置相连且六次浓液能通过第七加压提升泵送入三级反渗透装置内进行处理；
36.所述第七压力表设置在第七加压提升泵与三级反渗透装置相连的管道上且第七压力表能显示管道的输送压力。
37.还包括第七产水罐、第七浓水罐，所述三级反渗透装置中七次产水的出口与第七产水罐相连；所述三级反渗透装置中七次浓液的出口与第七浓水罐相连，所述第七浓水罐与二级冷冻结晶装置的入口相连。
38.还包括第九加压提升泵、第九压力表，所述第九加压提升泵分别与纳滤分盐装置、二级反渗透装置相连且六次产水能通过第九加压提升泵进入二级反渗透装置内进行处理；
39.所述第九压力表设置在第九加压提升泵与二级反渗透装置相连的管道上且第九压力表能显示管道的输送压力。
40.还包括第九浓水罐、第九ph药剂添加装置，所述二级反渗透装置的九次浓液出口与第九浓水罐的入口相连，所述第九ph药剂添加装置与第九浓水罐相连且第九ph药剂添加装置能将第九浓水罐中九次浓液的ph值调节至10.5~11，所述第九浓水罐与一级冷冻结晶装置相连。
41.所述第九ph药剂添加装置添加的药剂为氢氧化钠。
42.还包括第九ph测定器，所述第九ph测定器与第九浓水罐相连且第九ph测定器能第九浓水罐内的液体ph值进行测定。
43.还包括板框压滤机相配合的皮带输送机且板框压滤机产生的十二次固体能经皮带输送机输出并外运处置。
44.针对前述问题，本技术提供一种煤矿矿井水用资源化处理系统。该处理系统包括一级超滤装置、一级反渗透装置、酸性钠离子树脂罐、臭氧紫外高级氧化器、二级超滤装置、纳滤分盐装置、三级反渗透装置、二级冷冻结晶装置、二级反渗透装置、一级冷冻结晶装置、再生废液罐、第十一ph药剂添加装置、板框压滤机等。煤矿矿井水经本系统处理后，能获得碳酸钠和硫酸钠，硫酸钠满足《工业无水硫酸钠》（gb/t 6009-2014）中i类一等品要求，碳酸钠满足《工业碳酸钠及其试验方法》（gb210.1-2004）中ii类一等品要求，提高了盐产品附加值。同时，采用本技术处理后的水同时满足《城市污水再生利用工业用水水质》（gb/t19923-2005）中锅炉补给水水质要求和《农田灌溉水质标准》（gb5084-2005）要求，可满足生产回用，能达到近零排放标准，消除了环保风险。本系统具有稳定性强、资源化利用率高特点，能有效降低废水处理成本。
45.综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
46.（1）本技术通过科学调控离子平衡，使系统性能更加稳定，有效延缓了膜污染，延长膜使用寿命，降低运行成本；
47.（2）本技术具有废水回收利用率高的特点，废水回用率99%以上，可实现废水近零排放；
48.（3）采用本技术处理后的出水水质达到《城市污水再生利用工业用水水质》（gb/t19923-2005）以及《农田灌溉水质标准》（gb5084-2005）要求，可用于工业生产、农业灌溉、水产养殖以及城市绿化等的需要；
49.（4）本技术提高了固废和副产物的资源化利用价值，回收的na2so4纯度达到99%以上，满足《工业无水硫酸钠》(gb/t6009-2014)中i类一等品纯度的要求；回收的碳酸钠满足《工业碳酸钠及其试验方法》（gb210.1-2004）中ii一等品要求；
50.（5）本技术中，采用臭氧紫外高级氧化器进行高级氧化处理，在去除有机物、破除胶体的同时，实现了消毒灭活过程，且避免了氯离子的引入；
51.（6）本技术的工艺流程简单，耐冲击负荷强，安全可靠，运行管理方便，能实现废水梯度净化、分质利用，最大程度地降低废水资源化利用成本，具有较高的应用价值。
附图说明
52.图1为实施例1的工艺流程图。
53.图中标记：1、一级超滤装置，2、一级反渗透装置，3、酸性钠离子树脂罐，4、臭氧紫外高级氧化器，5、二级超滤装置，6、纳滤分盐装置，7、三级反渗透装置，8、二级冷冻结晶装
置，9、二级反渗透装置，10、一级冷冻结晶装置，11、第九ph药剂添加装置，21、再生废液罐，22、第十一ph药剂添加装置，23、板框压滤机。
具体实施方式
54.下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
55.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
56.实施例1
57.本实施例提供一种煤矿矿井水用资源化处理系统，其包括一级超滤装置、一级反渗透装置、酸性钠离子树脂罐、臭氧紫外高级氧化器、二级超滤装置、纳滤分盐装置、三级反渗透装置、二级冷冻结晶装置、二级反渗透装置、一级冷冻结晶装置、再生废液罐、第十一ph药剂添加装置、板框压滤机。
58.本实施例中，煤矿矿井水首先通过一级超滤装置进行过滤，以去掉其中的ss（即悬浮颗粒物）。同时，还包括与一级超滤装置相配套的第一加压提升泵、第一压力表、中间水罐，第一加压提升泵与一级超滤装置相连，第一压力表设置在第一加压提升泵与一级超滤装置相连的管道上，一级超滤装置的出口与中间水罐的入口相连，中间水罐的出口与一级反渗透装置的入口相连。在实际处理时，煤矿矿井水能通过第一加压提升泵进入一级超滤装置内进行处理，并得到一次处理废水；第一压力表则能显示第一加压提升泵的输送压力。
59.一级超滤装置经中间水罐与一级反渗透装置相连，一级超滤装置用于对一次处理废水中的盐分进行浓缩，并分别得到二次产水、二次浓液，二次产水可直接外排或回用。本实施例中，还包括与一级超滤装置想配套的第二加压提升泵、第二压力表、第二回用水储罐，第二加压提升泵分别与一级超滤装置、一级反渗透装置相连，第二压力表设置在第二加压提升泵与一级超滤装置相连的管道上；一级反渗透装置的出口与第二回用水储罐的入口相连，第二回用水储罐的出口与酸性钠离子树脂罐的入口相连。在实际处理时，一次处理废水通过第二加压提升泵进入一级反渗透装置内进行处理，而第二压力表能显示第二加压提升泵的输送压力。
60.由于一级超滤装置产生的二次浓液中，钙镁离子含量较多，若不处理，会导致后续操作容易堵膜。因此，本技术采用树脂交换的方式，降低水的硬度，从而保证系统的稳定、可靠运行。一级反渗透装置与酸性钠离子树脂罐相连；采用该结构，二次浓液能进入酸性钠离子树脂罐进行处理，从而降低二次浓液的硬度，并能得到三次处理液。
61.酸性钠离子树脂罐与臭氧紫外高级氧化器相连；本实施例中，臭氧紫外高级氧化器主要用于降低三次处理液的cod，并得到四次处理液。优选地，本实施例提供一种臭氧紫外高级氧化器的具体实现形式，其包括第四反应罐、第四臭氧发生器、第四微孔曝气装置、第四紫外灯。其中，第四反应罐分别与酸性钠离子树脂罐、二级超滤装置相连，第四微孔曝气装置设置在第四反应罐内，第四臭氧发生器与第四微孔曝气装置相连，第四紫外灯设置在第四反应罐内。采用该结构，酸性钠离子树脂罐内的三次处理液能送入第四反应罐中进行处理；第四臭氧发生器产生的臭氧经第四微孔曝气装置输入到第四反应罐内，实现对三次处理液的曝气；在第四紫外灯的照射下，在第四反应罐内，实现uv o3高级氧化反应。
62.经臭氧紫外高级氧化器处理后，四次处理液中含有的泥较多。为此，本技术设置了二级超滤装置；二级超滤装置与臭氧紫外高级氧化器相连，其用于去除四次处理液中的颗粒悬浮物等物质，并得到五次处理液。本实施例还包括与二级超滤装置想配套的第五加压提升泵、第五压力表，第五加压提升泵分别与臭氧紫外高级氧化器、二级超滤装置相连（具体的，第五加压提升泵的入口与臭氧紫外高级氧化器的出口相连，第五加压提升泵的出口与二级超滤装置的入口相连，二级超滤装置的出口与纳滤分盐装置相连），第五压力表设置在第五加压提升泵与二级超滤装置相连的管道上。采用结构，四次处理液通过第五加压提升泵进入二级超滤装置内进行处理，第五压力表显示第五加压提升泵的输送压力。
63.纳滤分盐装置与二级超滤装置相连，其能用于对五次处理液进行盐分离子处理，分别得到六次产水、六次浓液。纳滤分盐装置中，六次产水的成分以na

、c1-、hco
3-为主，六次浓液的成分主要为浓缩后的so
42-，而c1-、hco
3-的浓度与进水浓度相当。本实施例中，还包括与纳滤分盐装置相配合的第六加压提升泵、第六压力表、第六产水罐、第六浓水罐，第六加压提升泵分别与二级超滤装置、纳滤分盐装置相连，第六压力表设置在第六加压提升泵与纳滤分盐装置相连的管道上；纳滤分盐装置中六次产水的出口与第六产水罐相连，第六产水罐的出口与二级反渗透装置的入口相连；纳滤分盐装置中六次浓液的出口与第六浓水罐相连，第六浓水罐与三级反渗透装置的入口相连。该结构中，二级超滤装置处理得到的五次处理液能通过第六加压提升泵进入纳滤分盐装置，第六压力表用于显示第六加压提升泵的输送压力。
64.三级反渗透装置与纳滤分盐装置相连；纳滤分盐装置产生的六次浓液经三级反渗透装置进行处理，分别得到七次产水、七次浓液，七次产水可直接外排或回用。本实施例中，三级反渗透装置主要用于将硫酸钠浓缩，并减少后续二级冷冻结晶装置的处理量，具有降低设备投资的作用。
65.本实施例中，还包括与三级反渗透装置相配合的第七加压提升泵、第七压力表、第七产水罐、第七浓水罐，第七加压提升泵分别与纳滤分盐装置中第六浓水罐的出口、三级反渗透装置相连；第七压力表设置在第七加压提升泵与三级反渗透装置相连的管道上；三级反渗透装置中七次产水的出口与第七产水罐相连；三级反渗透装置中七次浓液的出口与第七浓水罐相连，第七浓水罐与二级冷冻结晶装置的入口相连。采用该结构，六次浓液通过第七加压提升泵送入三级反渗透装置内进行处理；第七压力表用于显示第七加压提升泵的输送压力。
66.二级冷冻结晶装置的入口端与三级反渗透装置相连，并分别得到硫酸钠结晶盐、八次母液。本实施例中，二级冷冻结晶装置用于对三级反渗透装置产生的七次浓液进行冷冻结晶处理。二级冷冻结晶装置与臭氧紫外高级氧化器相连，且二级冷冻结晶装置产生的八次母液能返回臭氧紫外高级氧化器进行处理。具体地，二级冷冻结晶装置的入口与三级反渗透装置的出口相连，二级冷冻结晶装置将七次浓液温度降至0℃；此时，na2so4结晶析出，生产的八次母液返回至臭氧紫外高级氧化器入口。
67.二级反渗透装置与纳滤分盐装置相连，且二级反渗透装置能对六次产水进行反渗透处理，并分别得到九次产水、九次浓液；九次产水直接外排或回用。本实施例还包括第九加压提升泵、第九压力表，第九加压提升泵分别与纳滤分盐装置、二级反渗透装置相连，且六次产水能通过第九加压提升泵进入二级反渗透装置内进行处理；第九压力表设置在第九
加压提升泵与二级反渗透装置相连的管道上。
68.本实施例中，还包括第九浓水罐、第九ph药剂添加装置、第九ph测定器，二级反渗透装置的九次浓液出口与第九浓水罐的入口相连；第九ph药剂添加装置与第九浓水罐相连，且第九ph药剂添加装置能将第九浓水罐中九次浓液的ph值调节至10.5~11；第九浓水罐与一级冷冻结晶装置相连，第九ph测定器与第九浓水罐相连。本实施例中，第九ph药剂添加装置添加的药剂为氢氧化钠，第九ph测定器能第九浓水罐内的液体ph值进行测定。本实施例中，添加氢氧化钠能够将碳酸氢钠转化为碳酸钠。
69.一级冷冻结晶装置与二级反渗透装置相连，且二级反渗透装置产生的九次浓液能经一级冷冻结晶装置进行冷冻结晶，并分别得到碳酸钠结晶盐、十次母液。同时，一级冷冻结晶装置与酸性钠离子树脂罐相连，且一级冷冻结晶装置产生的十次母液能作为再生液返回酸性钠离子树脂罐中，并得到再生废液。采用该装置，一级冷冻结晶装置将第九浓水罐送入的废水降温至0℃；此时，na2co3结晶析出，十次母液则返回酸性钠离子树脂罐中。本实施例中，十次母液的成分主要为氯化钠，将十次母液返回酸性钠离子树脂罐中，可对酸性钠离子树脂罐进行再生。
70.再生废液罐与酸性钠离子树脂罐相连，酸性钠离子树脂罐产生的再生废液进入到再生废液罐中，并得到十一次废液。具体地，酸性钠离子树脂罐的再生液入口与一级冷冻结晶装置的母液出口相连，酸性钠离子树脂罐产生的再生废液出口与再生废液罐相连。
71.第十一ph药剂添加装置与再生废液罐相连，且第十一ph药剂添加装置能将再生废液罐内的再生废液的ph值调节至11。具体地，十一ph药剂添加装置添加的药剂为氢氧化钠。同时，板框压滤机与再生废液罐相连，且再生废液罐内调节ph值至碱性的十一次废液能进入板框压滤机中进行压滤处理，并分别得到十二次滤液、十二次固体；板框压滤机与一级超滤装置相连，且板框压滤机产生的十二次滤液能返回一级超滤装置中。本实施例还包括板框压滤机相配合的皮带输送机，板框压滤机产生的十二次固体能经皮带输送机输出后，外运处置。在酸性钠离子树脂罐再生过程中，会产生再生废液；将再生废液送入再生废液罐中进行收集；其中的化学成分主要为钙镁离子等。当向再生废液罐中加入氢氧化钠后，会形成沉淀，进而通过压滤去除，滤液回收，固体外排。
72.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。