專利名稱：礦井水井下處理系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一水處理技術，尤其涉及一種礦井水的井下處理系統。
背景技術：
根據礦井水污染物的特性， 一般劃分為常規礦井水、高礦化度礦井 水、酸性礦井水及特殊污染礦井水。煤礦中的高懸浮物、含鐵錳礦井水屬于 特殊污染物的礦井水，含鐵錳地下水在我國分布很廣，因此高懸浮物、含鐵 錳礦井水分布也很廣。目前的礦井水處理系統都建立在地面上，高懸浮物、 含鐵錳礦井水的處理設備仍采用傳統的沉淀配合錳砂過濾器，因此存在工藝 落后，效率低下，處理后的水質不理想，占地面積大等缺點。更大的問題是 水的處理和回用輸送距離長，動力設備和管道投資大，不僅維護費用高，能 耗大，特別是隨著煤炭生產規模的擴大，年超千萬噸礦井水數量增多，大多 采用進口的且價格昂貴的綜采設備，其乳化液配比一般均采用經井下水倉簡 單沉淀后的礦井水，存在懸浮物、鐵錳等污染物質，容易造成設備腐蝕，維 修費用昂貴且影響安全生產。
發明內容
本發明的目的是提供一種結構簡單、成本低、高效安全的礦井水井下處 理系統。
本發明的目的是這樣實現的
本發明的礦井水井下處理系統，該系統布置在井下，包括沉淀系統、過 濾系統、阻垢系統、供水系統和自控系統，所述礦井水首先經過沉淀系統沉 淀，再經過濾系統過濾，后經阻垢系統阻垢后，得到可以回用的清水，所述 供水系統包括多臺水泵。
所述沉淀系統包括沉淀池，所述沉淀池包括平流區和斜板區，礦井水依 次過平流區和斜板區進行沉淀。
所述的過濾系統包括初級過濾器和精過濾器，
所述精過濾器為雙濾料精過濾器，其內部設有果殼濾料和陶粒濾料兩種 濾料。
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所述雙濾料精過濾器高度小于3m，適用于礦井下安裝。
所述的阻垢系統包括阻垢儀，經沉淀的礦井水依次經過初級過濾器、精 過濾器、阻垢儀得到可以回用的清水。
所述的阻垢儀為電子型或永磁型的阻垢裝置。
還包括反沖洗裝置，所述反沖洗裝置用于對過濾系統進行清洗。
還包括自控系統，所述自控系統，用于控制整個系統的運行，并設有可 與外部控制中心連接的接口。
所述自控系統的電氣元件設有防塵、防濕和防爆的裝置。
由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明所述的礦井水井下處理 系統，由于該系統布置在井下，包括沉淀系統、過濾系統、阻垢系統、供水 系統，礦井水首先經過沉淀系統沉淀，再經過濾系統過濾，后經阻垢系統阻 垢后，得到可以回用的清水，避免了地面處理的占地、污染環境、需敷設長 距離管路等缺點。結構簡單、成本低、高效、安全。尤其適用于煤礦礦井水 處理，特別適合于煤礦高懸浮物、含鐵錳礦井水的井下處理。
圖1為本發明礦井水的井下處理系統的工藝流程圖。
具體實施例方式
本發明是針對目前礦井水處理設備都集中在地面上，占地面積大，水的 處理和回用輸送距離長的現狀，開發的一種礦井水井下處理系統，該系統布 置在井下，包括沉淀系統、過濾系統、阻垢系統、供水系統，礦井水首先經 過沉淀系統沉淀，再經過濾系統過濾，后經阻坭系統阻裙后，得到可以回用 的清水，供水系統包括多臺水泵。
其較佳的實施方式如圖1所示，該系統包括沉淀池3、雙級過濾系統7、 8、 阻垢儀9、多臺水泵、反沖洗裝置與控制系統(圖中未示出)。
礦井水的原水由井下水倉1，經提升泵2進入沉淀池3，沉淀池3為高效復合 沉淀池，分為平流區和斜板區。原水經過沉淀池3的平流區和斜板區，進入中 間水池5，沉淀池中沉降的污泥經排泥管排入淤泥池4。經初步處理后的水， 通過計量泵6先后進入初級過濾器7和雙濾料精過濾器8，然后經過全自動阻坭 儀9。最后進入清水池12，通過供水泵11進行回用。雙濾料精過濾器8通過反 洗泵10進行反沖洗。
沉淀池3采用高效復合沉淀池，原水首先進入該高效復合沉淀池的平流 區，在平流區，較大的顆粒在平流區被沉降，不易沉淀的顆粒將在斜板區沉 降。這也是高效復合沉淀池具有高效沉淀分離能力的主要原因。高效復合沉 淀池沉淀下來的污泥沉入池底下方的污泥區，然后進入集泥管，釆用靜水壓 力排泥，排泥時間通過池底的泥位計進行自動控制排泥，當泥位達到設計高
度時，控制系統開啟電磁閥門進行定期排泥，將污泥排入淤泥池4。
過濾系統由55ym過濾器7雙濾料精過濾器8組成。(1) 55pm過濾器本 工藝采用先進的全自動過濾器，由一個電動馬達自動清洗裝置。水從進口進 入粗濾網，然后由內而外通過細濾網流出，過濾雜質積聚于表面而引起壓差 的增大，粗濾網設計用于保護清洗裝置，免于受到大塊顆粒的破壞。(2)雙 濾料精過濾器為適應井下狹小空間，對過濾器進行改良，改為高度2.8m， 直徑2.4m的濾器。也可以是其它的尺寸，高度最好小于3m，該過濾器解決了 以往在地面應用的過濾器濾層高度高，不適于在井下巷道使用的難題。只需 要較低的濾層高度，就可以達到良好的處理效果。本設計采用雙濾料，其中 上部采用比重較輕、粒徑介于1.0 2.0mm的果殼濾料，該濾料具有堅韌性 大，耐磨抗壓、吸附能力強、抗油浸、不結塊、不腐爛等特點。濾層下部采 用全新技術生產的水處理專用濾料陶粒，粒徑介于1.0 2.0mm，它是高溫燒 結后再經過特殊化學處理，通過電化學氧化一還原(電子轉移)(REDOX)進行 水處理工作，能去除水中鐵錳離子，硫化物，減少礦物質結垢(如碳酸鹽、 硝酸鹽和硫酸鹽等)，殺菌滅藻減少懸浮物等功效。
阻垢儀9為全自動電子阻垢儀，它設計原理就是通過控制"硬度垢和污垢"兩 個方面綜合起來解決復合水垢問題。射頻發生器(圖中未示出)產生的高效 電能通過射頻轉換器、換能器，轉換為被處理介質一水分子的內能，水的活 性大大提高，滲透力、攜帶力增強，來達到附垢防垢的目的。
控制系統為自動控制系統，包括PLC可控制編程元件、多個液位控制器、 各種接觸器、斷路器、指示燈等，控制設備都設有手動和自動單獨控制開 關、轉化開關等部件。系統中所有電器具有井下防塵、防濕和防曝的功能， 完全適用于煤礦井下安全規范。
具體控制過程是
(1)沉淀池液位設定與控制①沉淀池設定四個液位，超高液位、正常
液位、中間液位、超低液位。可用液位變送器來顯示與控制。控制如下超
高液位時，停礦井提升泵2，中間液位啟動礦井提升泵2，超低液位停計量泵
6。超高與超低液位均報警，并顯示其狀態。②沉淀池的泥位有排泥泥位、停
止排泥泥位。控制如下當泥達到排泥泥位時，啟動排泥管上的電磁閥，自 動靜壓排泥，當泥位達到停止排泥泥位時，關閉電磁閥。
(2) 過濾與反沖洗裝置的設定與控制①過濾與反沖用氣動蝶閥控制其 切換。正常過濾時，關閉反沖進水閥與出水閥，開過濾的進水閥與出水閥，
啟動計量泵6。反沖洗時，關閉礦井中提升泵2和計量泵6，關閉過濾的進水閥 與出水閥，開啟反沖進水閥與出水閥，反沖10min。②反沖洗的控制反沖設 定24小時內定時反沖一次，每次10分鐘，反沖時關閉礦井中提升泵2和計量泵 6，關閉過濾進水閥與出水閥，開啟反沖進水閥與出水閥。啟動反沖洗泵10。 反沖完畢，停反沖洗泵10，關閉反沖進水閥與出水閥，啟動過濾進水閥與出 水閥，啟動提升泵2與計量泵6。雙濾料精過濾罐上裝遠傳壓力表，當遠傳壓 力表的壓力大于設定值，啟動反沖洗裝置。
(3) 計量泵6的控制計量泵6設置3臺，二用一備，同時運行2臺，三臺 計量泵輪換停止運行，停止的時間設定為8小時。當一臺發生故障，有故障顯 示，并報警，同時啟動備用泵。三臺裝互鎖裝置，只能運行兩臺。
(4) 反沖洗泵10的控制反沖洗泵10設置2臺， 一用一備，兩臺泵輪換 運行，24小時輪換一次，當一臺發生故障，有故障顯示，并報警，同時啟動 備用泵、兩臺互鎖。
(5) 清水池液位設定與控制①清水池設四個液位超高液位、正常液 位、中間液位、超低液位。控制如下超高液位時，停提升泵2和計量泵6，
中間液位時，啟動提升泵2和計量泵6。超低液位時，停止供水泵11。②如果 有自來水補水系統，在超低液位以上30cm有補水液位，水位降至補水液位 時，啟動自來水管上的電磁閥補水。供水泵11是變頻控制(所有控制分自動 和手動兩檔)。
本發明尤其適用于煤礦礦井水處理，按照煤礦廢棄巷道規模特性，特別適 合于煤礦高懸浮物、含鐵錳礦井水的井下處理，處理后出水的水質可滿足綜 采設備乳化液配制用水、井下電機冷卻、井下防塵灑水及設備清洗等生產用 水的要求，出水濁度小于3NTU，粒度小于5iJm。
本發明具有以下優點和積極意義(1)利用井下廢棄巷道，減少了地面 土地的占用，具有良好的環境效益。(2)礦井水處理實現自動化控制采用
全自動控制系統，可實現以下功能①礦井水處理設備啟停控制；②設備運 行工況監控和設備之間運行連鎖邏輯控制；③聲光報警等。同時，還設有手
動配電盤以備系統自動出現故障時能人為來操作各部分的工作。④無人值 守。(3)高效的沉淀系統高效復合沉淀池與普通斜板沉淀池相比，具有較
高的沉淀分離效果。沉淀池的排泥系統采用泥位計自動控制排泥，并利用穿 孔管靜壓排泥，系統簡單、管理方便。(4)雙保障的過濾系統本系統采用
雙級過濾系統， 一級采用先進的55Mm全自動過濾器，該過濾器過濾面積較
大，結構簡單，操作機構可靠，清洗時所需水量極少，即使在界限壓力情況 下亦有良好的清洗效果。連續清洗時所需水量極少，使得供水不致中斷并且 不致損失很多的水。二級過濾采用改進的雙濾料過濾器，濾料分別為果殼濾 料和陶粒濾料，過濾器充分考慮了反沖洗分級的問題，因此選用輕質的大粒 徑果殼濾料至于上部，比重較大的、粒徑相對較小的陶粒濾料放置于下部，
使過濾器具有良好的水力條件；此外，陶粒濾料具有以下多項功能①能去 除水中二價鐵離子，硫化物；②減少礦物質結垢(如碳酸鹽、硝酸鹽和硫酸 鹽等)；③殺菌滅藻減少懸浮物。(5)良好的阻垢能力該裝置的安裝可實 現 使水吸收光的能力提高30%; @使水中的有害細菌的死亡率達70%以
上；③使水中的鎂離子和鈣離子提前結晶，達到95%以上防垢除垢的目的。
(6)系統設備安全可靠本套水處理系統(包括設備及連接管道)，內涂無 毒飲用水涂料，不產生設備對水體的二次污染，防腐性能高；此外，系統配 備防爆型專用電機和設備，具有高度的安全性。
本發明通過工程實踐驗證，以北方某煤礦高懸浮物、含鐵錳礦井水為原
水，原水流量100m3/h,鐵含量0.8mg/L，錳含量0.2mg/L，懸浮物30mg/L,經本 發明處理，運行3小時后，出水鐵、錳含量都小于0.1mg/L，懸浮物小于 3mg/L。經過長時間運行(六個月以上)，出水水質穩定，滿足井下綜采設備 的正常、高效安全生產。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局 限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕 易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1、一種礦井水井下處理系統，其特征在于，該系統布置在井下，包括沉淀系統、過濾系統、阻垢系統、供水系統，所述礦井水首先經過沉淀系統沉淀，再經過濾系統過濾，后經阻垢系統阻垢后，得到可以回用的清水，所述供水系統包括多臺水泵。
2、 根據權利要求l所述的礦井水井下處理系統，其特征在于，所述沉淀 系統包括沉淀池，所述沉淀池包括平流區和斜板區，礦井水依次過平流區和 斜板區進行沉淀。
3、 根據權利要求l所述的礦井水井下處理系統，其特征在于，所述的過 濾系統包括初級過濾器和精過濾器。
4、 根據權利要求3所述的礦井水井下處理系統，其特征在于，所述精過濾 器為雙濾料精過濾器，其內部設有果殼濾料和陶粒濾料兩種濾料。
5、 根據權利要求4所述礦井水井下處理系統，其特征在于，所述雙濾料 精過濾器高度小于3m，適用于礦井下安裝。
6、 根據權利要求i所述的礦井水井下處理系統，其特征在于，所述的阻垢 系統包括阻垢儀，經沉淀的礦井水依次經過初級過濾器、精過濾器、阻垢儀 得到可以回用的清水。
7、 根據權利要求6所述的礦井水井下處理系統，其特征在于，所述的阻 垢儀為電子型或永磁型的阻坭裝置。
8、 根據權利要求l所述的礦井水井下處理系統，其特征在于，還包括反 沖洗裝置，所述反沖洗裝置用于對過濾系統進行清洗。
9、 根據權利要求l所述的礦井水井下處理系統，其特征在于，還包括自 控系統，所述自控系統，用于控制整個系統的運行，并設有可與外部控制中 心連接的接口。
10、 根據權利要求9所述的礦井水井下處理系統，其特征在于，所述自控 系統的電氣元件設有防塵、防濕和防爆的裝置。
全文摘要
本發明公開了一種礦井水井下處理系統，該系統布置在井下，包括沉淀系統、過濾系統、阻垢系統、供水系統，所述礦井水首先經過沉淀系統沉淀，再經過濾系統過濾，后經阻垢系統阻垢后，得到可以回用的清水。所述沉淀系統包括沉淀池，沉淀池包括平流區和斜板區，礦井水依次過平流區和斜板區進行沉淀。所述過濾系統包括初級過濾器、精過濾器，精過濾器為雙濾料精過濾器，其內部設有果殼濾料和陶粒濾料兩種濾料。阻垢系統的阻垢儀為電子型或永磁型的阻垢裝置。還包括反沖洗裝置，用于對過濾系統進行清洗。結構簡單、成本低、高效、安全。尤其適用于煤礦礦井水處理，特別適合于對煤礦高懸浮物、含鐵錳礦井水的井下處理。
文檔編號C02F9/02GK101177324SQ20061011446
公開日2008年5月14日 申請日期2006年11月10日 優先權日2006年11月10日
發明者何緒文, 先 張, 王春榮, 章立萍, 邵立南 申請人:中國礦業大學(北京)