一种煤矿矿井水井下处理设备的制作方法

1.本实用新型涉及井下水处理技术领域，具体涉及一种煤矿矿井水井下处理设备。


背景技术：

2.煤矿井下水主要包括生产用水、探放水、古井和采空区的积水，以及含水层、充水断层的涌水，这些水都会通过井下巷道边上的排水沟流入井下水仓。
3.目前大部分煤矿都采用通过大型水泵将井下水仓中的水输送到地面上经过水处理系统处理后再送回到井下进行回用，其余的外排。由于矿井水处理站占地面积都比较大，处理环节复杂，所以通常建于地面。但是由于处理站建在地面，存在以下问题：1）需要消耗大量的电能用于矿井水的提升；2）矿井水中的煤粉颗粒对提升设备和管路的磨损严重，维护成本高；3）占地面积大，增大了企业的生产成本。
4.为了解决地面处理站存在的上述问题，本技术将水处理系统建于井下，但是因为井下空间受限，净空低、断面小，无法安置地面上传统使用的水处理设备，因此本实用新型研发了一种煤矿矿井水井下处理设备。


技术实现要素：

5.本实用新型是为了矿井水地面处理工艺存在的能耗高，维修和生产成本高的问题，而提供了一种煤矿矿井水井下处理设备，以降低矿井水反复升降的能源消耗，达到节约电费，降低生产设备维护费的目的。
6.为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：
7.一种煤矿矿井水井下处理设备，包括井下水仓，所述井下水仓通依次与过滤器、产水箱ⅰ、超滤设备、消毒设备、产水箱ⅱ连接；
8.所述的井下水仓包括进水池、pac混凝池、pam絮凝池、沉淀池、中间池和出水池；所述的进水池与pac混凝池、沉淀池与中间池、中间池与出水池之间设有溢流堰，所述的pac混凝池与pam絮凝池、pam絮凝池与沉淀池之间的隔墙的中部的位置开设有过水孔。
9.进一步地，所述沉淀池为平流式沉淀池，以适应井下场地限制及清泥方便，造价低，施工、操作、管理方便，对原水水质、水量适应性强，处理效果稳定。
10.所述的沉淀池通过吸泥泵与传输带连接，即将沉淀池内的沉淀物由吸泥泵通过传输带输送至地面，由脱泥设备进行统一脱泥处理，这种方式不同于井上的单独压泥的处理方式。
11.所述过滤器为快滤过滤器，包括浅层砂过滤罐、滤布过滤器、或者微孔过滤器，这三种过滤器都具有占地面积小，过滤速度快等优点，可以适应井下复杂地形；具体来讲，浅层砂过滤器，具有流量大、过滤效果好、反冲洗用水量小、设备安装方便、易于操作、体积小、节省空间等优点，过滤精度可在0.10 mm以下，出水浊度可小于0.5 ntu，且其独特的布水系统及集水器使得在整个过滤过程水流呈层状流，过滤砂床平面在过滤过程中始终平整，出水水质稳定；滤布过滤器的过滤转筒立式设置，占地面积小、投资低、传动机构简单、驱动装
置功率低，能适应各种场合的过滤工况，且可承受的水力负荷及污泥负荷也远远大于常规砂滤池，悬浮物(ss)负荷相当于普通砂滤池的1.5倍，滤速比普通滤池增加50%，采用小型水泵负压抽吸滤后水自动清洗，省去许多传统滤池需要的反冲洗水池、水塔等，同时滤布转盘过滤器施工周期短，可整体装运，扩建容易；微孔过滤器，作为液固过滤，可过滤0.45 μm左右的颗粒，悬浮物粒径远远小于0.3 mm，清洗简易方便，可用清水冲洗便可很轻便的将附在微孔滤芯外表面的杂质快速地、有效地、安全地洗净，滤芯可反复使用，耐腐蚀。
12.所述超滤设备为中空纤维膜超滤设备或者陶瓷膜超滤设备，其中中空纤维膜超滤设备的超滤过程仅采用压力作为膜分离的动力，因此分离装置简单、流程短、操作简便、易于控制和维护，所述陶瓷膜超滤设备的最大特点就是孔径极微小，能够过滤截留极为微小的有机物，出水完全满足乳化液配制用水要求。
13.本实用新型以物化处理为主，通过前端的“混凝 沉淀”与之后的“过滤 超滤 消毒”的工艺流程，采取分段回用的策略，以达到去除水中的有机污染物和悬浮物的目的。实施时将水仓分割为进水池、pac混凝池、pam絮凝池、沉淀池、中间池、出水池，进行加药混凝沉淀，处理工艺流程为：井下涌水先进入进水池；再依次通过pac混凝池和pam絮凝池，pac自动加药装置、pam自动加药装置分别向pac混凝池和pam絮凝池内加药，其中的pac自动加药装置和pam自动加药装置可根据进水浊度自动调节加药量，pac中和煤粉表面电荷，使煤粉混凝，再经过pam大分子链的絮凝作用形成大的絮体；混合物通过絮凝池与沉淀池隔墙中部的孔道流至沉淀池，絮体在重力作用下快速沉降，沉淀池末端上清液溢流至中间水池，再从中间水池溢流至出水池。后续的过滤、超滤和消毒设备可放置于废弃巷道或者硐室，出水池内的处理水通过提升泵将水提升至过滤系统，进一步截留未沉淀的悬浮物及有机污染物，过滤出水一部分直接用于井下消防、冲洗巷道、施工用水等水质要求不高的地方，另一部分进入超滤设备深度处理；最后经过紫外线消毒器消毒后用于高压喷雾除尘、调配乳化液和采、掘机组等用水，其中紫外消毒无需化学药品，不会产生thms类消毒副产物，接触时间短，杀菌作用快，无臭味，无噪声，操作简便，运行和维修费用低。经本实用新型处理过的矿井水水质需符合《煤矿井下消防、洒水设计规范》（gb 50383-2016）， 《煤炭工业给水排水设计规范》（gb 50810-2012）的有关规定。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
15.本实用新型利用废弃巷道，减少占地，不用频繁清仓，减少水泵和管路的磨损，流程更短、出水水质好，处理后，回用水就地回用于井下，剩余部分提升泵至地面外排，大大节约了提升能耗。
附图说明
16.图1为本实用新型煤的结构示意图；
17.图2为本实用新型煤的平面布置图；
18.图3为本实用新型工艺流程图的a-a剖面图；
19.图4为本实用新型工艺流程图的b-b剖面图；
20.图5为本实用新型工艺流程图的c-c剖面图；
21.图中：1、进水池；2、pac混凝池；3、pam絮凝池；4、溢流堰；5、pac自动加药装置；6、pam自动加药装置；7、沉淀池；8、中间池；9、出水池；10、提升泵ⅰ；11、过滤器；12、产水箱ⅰ；
13、提升泵ⅱ；14、超滤设备；15、紫外线消毒设备；16、产水箱ⅱ；17、提升泵ⅲ；18、过水孔。
具体实施方式
22.下面将结合实施例和附图，对本实用新型做清楚、完整地描述。
23.实施例1
24.如图1-5所示的一种煤矿矿井水井下处理设备，包括进水池1、pac混凝池2、pam絮凝池3、沉淀池7、中间池8和出水池9，其中pac混凝池2安装有pac自动加药装置，pam絮凝池3安装有pam自动加药装置，进水池1与pac混凝池2、沉淀池7与中间池8、中间池8与出水池9之间设有溢流堰4，所述的pac混凝池2与pam絮凝池3、pam絮凝池3与沉淀池7之间的隔墙的中部的位置开设有过水孔18；出水池9通过通过提升泵依次与过滤器、产水箱ⅰ、超滤设备、消毒设备、产水箱ⅱ连接，沉淀池7为平流式结构；出水池9通过提升泵ⅰ10依次与过滤器11、产水箱ⅰ12连接，产水箱ⅰ12通过提升泵ⅱ13与超滤设备14、紫外线消毒设备15和产水箱ⅱ16连接，产水箱ⅱ16通过提升泵ⅲ17与不同的场景连通。
25.其中由矿井水水仓长182 m，进水池长度20 m，与混凝池隔墙顶部装有溢流堰，矿井水通过溢流堰溢流至pac混凝池，pac混凝池、pam絮凝池长度均为2 m，混凝池与絮凝池的中间隔墙底部设有过水孔，矿井水通过过水孔自流进入pam絮凝池。再通过絮凝池与沉淀池隔墙中部的过水孔自流至沉淀池，沉淀池为平流式沉淀池，长度111 m，沉淀池中使用吸泥泵将地底积泥排至池外，并通过传输带运送至地面脱泥处理，中间池长度15 m，经中间池停留后溢流进入出水池，出水池长度32 m，出水池配有提升泵负责将水提升至地面进行处理及提升至过滤器中进行处理；过滤器11为浅砂过滤器，过滤器直径3 m，高度4 m，设备中铺设不同粒径石英砂滤料对矿井水进行过滤处理，滤料层高度0.7 m，过滤后的矿井水ph为7，浊度为4 ntu，悬浮物粒径小于0.1 mm，满足《煤矿井下消防、洒水设计规范》（gb 50383-2016）的要求，滤后出水储存在过滤器产水箱中，可供巷道清洗，洒水等使用。
26.由于井下高压喷雾，调配乳化液等用水水质要求较高，故过滤器出水后增加超滤设备，保证出水水质，超滤为中空纤维膜立式超滤设备，超滤设备通过进水泵将矿井水由过滤器产水箱中抽取至超滤设备中，经过超滤设备矿井水水质为悬浮物含量为8 mg/l，悬浮物粒度0.45 μm，浊度0.2 ntu，ph值为7.0，再经过紫外线消毒设备保证出水不检出总大肠菌群和粪大肠菌群，符合《煤炭工业给水排水设计规范》（gb 50810-2012）的规定。
27.实施例2
28.如图1-5所示的一种煤矿矿井水井下处理设备，包括进水池1、pac混凝池2、pam絮凝池3、沉淀池7、中间池8和出水池9，其中pac混凝池2安装有pac自动加药装置，pam絮凝池3安装有pam自动加药装置，进水池1与pac混凝池2、沉淀池7与中间池8、中间池8与出水池9之间设有溢流堰4，所述的pac混凝池2与pam絮凝池3、pam絮凝池3与沉淀池7之间的隔墙的中部的位置开设有过水孔18；出水池9通过通过提升泵依次与过滤器、产水箱ⅰ、超滤设备、消毒设备、产水箱ⅱ连接，沉淀池7为平流式结构；出水池9通过提升泵ⅰ10依次与过滤器11、产水箱ⅰ12连接，产水箱ⅰ12通过提升泵ⅱ13与超滤设备14、紫外线消毒设备15和产水箱ⅱ16连接，产水箱ⅱ16通过提升泵ⅲ17与不同的场景连通。
29.其中矿井水水仓长256 m，进水池长度40 m，与混凝池隔墙顶部装有溢流堰，矿井水通过溢流堰溢流至pac混凝池，pac混凝池、pam絮凝池长度均为2 m，混凝池与絮凝池的中
间隔墙底部设有过水孔，矿井水通过过水孔自流进入pam絮凝池；再通过絮凝池与沉淀池隔墙中部的过水孔自流至沉淀池，沉淀池为平流式沉淀池，长度147 m，沉淀池中使用吸泥泵将地底积泥排至池外，并通过传输带运送至地面脱泥处理；中间池长度25 m，经中间池停留后溢流进入出水池。出水池长度40 m，出水池配有提升泵负责将水提升至地面进行处理及提升至过滤器中进行处理；过滤器为滤布转盘过滤器，滤布外形尺寸2000
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10（mm），旋转速度1转/分钟，有效过滤面积625 m
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，转盘个数10个。原水通过滤布过滤后，清水流进转筒，从转筒出口排除。过滤后的矿井水ph为7.5，浊度为1 ntu，悬浮物粒径小于5 μm，满足《煤矿井下消防、洒水设计规范》（gb 50383-2016）的要求，滤后出水储存在过滤器产水箱中，可供巷道清洗，洒水、掘进机喷雾用水等使用。
30.由于井下高压喷雾，调配乳化液等用水水质要求较高，故过滤器出水后增加超滤设备，保证出水水质，超滤为陶瓷膜超滤设备，超滤设备通过进水泵将矿井水由过滤器产水箱中抽取至超滤设备中，经过超滤设备矿井水水质为悬浮物含量3 mg/l，悬浮物粒度1 μm，浊度0.5 ntu，ph值为7.5，再经过紫外线消毒设备保证出水不检出总大肠菌群和粪大肠菌群，符合《煤炭工业给水排水设计规范》（gb 50810-2012）的规定。
31.实施例3
32.如图1-5所示的一种煤矿矿井水井下处理设备，包括进水池1、pac混凝池2、pam絮凝池3、沉淀池7、中间池8和出水池9，其中pac混凝池2安装有pac自动加药装置，pam絮凝池3安装有pam自动加药装置，进水池1与pac混凝池2、沉淀池7与中间池8、中间池8与出水池9之间设有溢流堰4，所述的pac混凝池2与pam絮凝池3、pam絮凝池3与沉淀池7之间的隔墙的中部的位置开设有过水孔18；出水池9通过通过提升泵依次与过滤器、产水箱ⅰ、超滤设备、消毒设备、产水箱ⅱ连接，沉淀池7为平流式结构；出水池9通过提升泵ⅰ10依次与过滤器11、产水箱ⅰ12连接，产水箱ⅰ12通过提升泵ⅱ13与超滤设备14、紫外线消毒设备15和产水箱ⅱ16连接，产水箱ⅱ16通过提升泵ⅲ17与不同的场景连通。
33.其中矿井水水仓长190 m，进水池长度25 m，与混凝池隔墙顶部装有溢流堰，矿井水通过溢流堰溢流至pac混凝池，pac混凝池、pam絮凝池长度均为2 m，混凝池与絮凝池的中间隔墙底部设有过水孔，矿井水通过过水孔自流进入pam絮凝池。再通过絮凝池与沉淀池隔墙中部的过水孔自流至沉淀池，沉淀池为平流式沉淀池，长度116 m，沉淀池中使用吸泥泵将地底积泥排至池外，并通过传输带运送至地面脱泥处理。中间池长度15 m，经中间池停留后溢流进入出水池。出水池长度30 m，出水池配有提升泵负责将水提升至地面进行处理及提升至过滤器中进行处理；过滤器为微孔过滤器，过滤器直径3 m，高度3 m，过滤精度0.45 μm，滤芯长度1000 mm，工作压力0.6 mpa。原水通过滤器过滤后，清水流进转筒，从转筒出口排除。过滤后的矿井水ph为6.9，浊度为0.5 ntu，悬浮物粒径小于1 μm，满足《煤矿井下消防、洒水设计规范》（gb 50383-2016）的要求，滤后出水储存在过滤器产水箱中，可供巷道清洗，洒水等使用。
34.由于井下高压喷雾，调配乳化液等用水水质要求较高，故过滤器出水后增加超滤设备，保证出水水质，超滤为中空纤维膜超滤设备，超滤设备通过进水泵将矿井水由过滤器产水箱中抽取至超滤设备中，经过超滤设备矿井水水质为悬浮物含量2 mg/l，悬浮物粒度0.1 μ m，浊度0.3 ntu，ph值为6.9，再经过紫外线消毒设备保证出水不检出总大肠菌群和粪大肠菌群，符合《煤炭工业给水排水设计规范》（gb 50810-2012）的规定。
35.实施例4
36.如图1-5所示的一种煤矿矿井水井下处理设备，包括进水池1、pac混凝池2、pam絮凝池3、沉淀池7、中间池8和出水池9，其中pac混凝池2安装有pac自动加药装置，pam絮凝池3安装有pam自动加药装置，进水池1与pac混凝池2、沉淀池7与中间池8、中间池8与出水池9之间设有溢流堰4，所述的pac混凝池2与pam絮凝池3、pam絮凝池3与沉淀池7之间的隔墙的中部的位置开设有过水孔18；出水池9通过通过提升泵依次与过滤器、产水箱ⅰ、超滤设备、消毒设备、产水箱ⅱ连接，沉淀池7为平流式结构；出水池9通过提升泵ⅰ10依次与过滤器11、产水箱ⅰ12连接，产水箱ⅰ12通过提升泵ⅱ13与超滤设备14、紫外线消毒设备15和产水箱ⅱ16连接，产水箱ⅱ16通过提升泵ⅲ17与不同的场景连通。
37.其中矿井水水仓长226 m，进水池长度40 m，与混凝池隔墙顶部装有溢流堰，矿井水通过溢流堰溢流至pac混凝池，pac混凝池、pam絮凝池长度均为2 m，混凝池与絮凝池的中间隔墙底部设有过水孔，矿井水通过过水孔自流进入pam絮凝池。再通过絮凝池与沉淀池隔墙中部的过水孔自流至沉淀池，沉淀池为平流式沉淀池，长度112 m，沉淀池中使用吸泥泵将地底积泥排至池外，并通过传输带运送至地面脱泥处理。中间池长度30 m，经中间池停留后溢流进入出水池。出水池长度40 m，出水池配有提升泵负责将水提升至地面进行处理及提升至过滤器中进行处理；过滤器为浅砂过滤器，过滤器直径3 m，高度3 m，滤料层高度0.7 m，过滤流速40 m/h，过滤精度0.10 mm，出水浊度小于0.5 ntu。过滤后的矿井水ph为7.5，浊度为1 ntu，悬浮物粒径小于8 μm，满足《煤矿井下消防、洒水设计规范》（gb 50383-2016）的要求，滤后出水储存在过滤器产水箱中，可供巷道清洗，洒水等使用。
38.由于井下高压喷雾，调配乳化液等用水水质要求较高，故过滤器出水后增加超滤设备，保证出水水质，超滤为陶瓷膜超滤设备，超滤设备通过进水泵将矿井水由过滤器产水箱中抽取至超滤设备中，经过超滤设备矿井水水质为悬浮物含量2 mg/l，悬浮物粒度0.1 μm，浊度0.2 ntu，ph值为6.9，再经过紫外线消毒设备保证出水不检出总大肠菌群和粪大肠菌群，符合《煤炭工业给水排水设计规范》（gb 50810-2012）的规定。
39.对于本领域的一般技术人员而言，本实用新型不限于上述实施方式的细节，在不脱离本实用新型的基本特征及原则的情况下，可以以其他的具体形式实现本实用新型。本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。