申請日2015.09.23

　　公開(公告)日2016.01.20

　　IPC分類號(hào)C02F9/06; E21B43/38; C02F103/10

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種煤礦井下綜采工作面乳化液廢水處理裝置與方法。該裝置包括筒體，筒體內(nèi)部自下而上依次設(shè)有底部水流通道、底部支撐板、濾頭、底部格柵板、底部濾料層、雙向氣沖管、中部格柵板、中間濾料層、上部濾料層和上部清水區(qū)，底部支撐板上安裝有多個(gè)濾頭，所述筒體側(cè)面的底部設(shè)有水沖洗口、氣沖洗口、進(jìn)水口和進(jìn)氣口，筒體的頂部一側(cè)設(shè)有出水口和排水口，筒體的底部濾料層對應(yīng)的外壁上設(shè)有檢修孔。該裝置能夠在井下工作面收集并處理乳化液廢水，裝置采用多級吸附的技術(shù)原理，結(jié)合雙向氣沖，有效的去除了乳化液廢水中高分子、難降解有機(jī)污染物，同時(shí)避免了裝置中多孔填料的板結(jié)。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種煤礦井下綜采工作面乳化液廢水處理裝置，其特征在于：該裝置包括筒體(1)，筒體內(nèi)部自下而上依次設(shè)有底部水流通道(2)、底部支撐板(3)、濾頭(4)、底部格柵板(5)、底部濾料層(6)、雙向氣沖管(7)、中部格柵板(8)、中間濾料層(9)、上部濾料層(10)和上部清水區(qū)(11)，所述筒體(1)側(cè)面的底部設(shè)有進(jìn)水口(12)、水沖洗口(14)、氣沖洗口(15)和進(jìn)氣口(17)，筒體(1)的頂部一側(cè)設(shè)有出水口(13)和排水口(16)，筒體(1)的底部濾料層(6)對應(yīng)的外壁上設(shè)有檢修孔(18)。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下綜采工作面乳化液廢水處理裝置，其特征在于，雙向氣沖管(7)沿筒體軸向設(shè)置并固定在筒體內(nèi)壁面上，雙向氣沖管(7)與氣動(dòng)閥相連接。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下綜采工作面乳化液廢水處理裝置，其特征在于，所述雙向氣沖管(7)由8根穿孔管組成，同一開孔方向的4根為一組，由同一氣動(dòng)閥控制;每根穿孔管的開孔方向與筒體徑向的夾角為45°夾角，每2根穿孔管并排緊貼布置，相鄰的2根穿孔管開孔方向呈90°夾角，采用中心對稱的布置形式。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下綜采工作面乳化液廢水處理裝置，其特征在于，所述底部濾料層(6)內(nèi)的濾料為球形或橢球形，規(guī)格為Φ15mm~Φ30mm，填充率為45%~50%。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下綜采工作面乳化液廢水處理裝置，其特征在于，所述底部水流通道的高度為600~800mm。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下綜采工作面乳化液廢水處理裝置，其特征在于，所述底部格柵板上設(shè)有不銹鋼濾網(wǎng)，網(wǎng)孔尺寸≤1.0cm×1.0cm，所述中部格柵板上設(shè)不銹鋼濾網(wǎng)，網(wǎng)孔目數(shù)不小于24目。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下綜采工作面乳化液廢水處理裝置，其特征在于，所述中間濾料層(9)采用的濾料為礫石或卵石，尺寸為2~4mm;所述上部濾料層(10)采用的濾料為果殼活性炭濾料，尺寸為1.2~1.6mm。

　　8.一種井下綜采工作面乳化液廢水處理方法，其特征在于：乳化液廢水從進(jìn)水口(12)進(jìn)入權(quán)利要求1所述的煤礦井下綜采工作面乳化液廢水處理裝置內(nèi)部，為確保廢水在底部反應(yīng)停留時(shí)間不少于10min，控制進(jìn)水水流的上升速度≤6m/h，首先進(jìn)入底部濾料層(6)，經(jīng)過微電解、氧化還原、吸附作用后，經(jīng)過中間濾料層(9)進(jìn)入上部濾料層(10)，進(jìn)一步吸附后從出水口(13)排出。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的煤礦井下綜采工作面乳化液廢水處理裝置，其特征在于，所述雙向氣沖管同時(shí)具備曝氣充氧和橫向沖洗功能。

　　說明書

　　一種煤礦井下綜采工作面乳化液廢水處理裝置與方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于煤礦污廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種煤礦井下綜采工作面乳化液廢水處理裝置與方法。

　　背景技術(shù)

　　隨著采煤機(jī)械化程度的不斷提高，綜采工作面使用液壓支架作頂板支護(hù)越來越普遍。在液壓支架工作及維護(hù)過程中，大量的乳化液廢水排出，這部分廢水經(jīng)過工作面最終流入井下并伴隨工作面排水進(jìn)入礦井水中，漂浮在礦井水表面形成一層厚厚的黑色油膜，感觀性差，影響礦井水中懸浮物的混凝沉淀，導(dǎo)致設(shè)備污堵，造成澄清池中斜管堵塞坍塌，給礦井水處理廠運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響。目前，針對礦井水中乳化油，都是在礦井水處理的同時(shí)，采用機(jī)械刮油、化學(xué)藥劑破乳除油或超濾除油的方式將其去除，存在處理效率低、工程投資高、處理難度大、運(yùn)行費(fèi)用高等缺陷。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明提供一種煤礦井下綜采工作面乳化液廢水處理裝置，該裝置能夠在井下工作面收集并處理乳化液廢水，裝置采用多級吸附的技術(shù)原理，結(jié)合雙向氣沖，有效的去除了乳化液廢水中高分子、難降解有機(jī)污染物，同時(shí)避免了裝置中多孔填料的板結(jié)。

　　本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

　　一種煤礦井下綜采工作面乳化液廢水處理裝置，該裝置包括筒體，筒體內(nèi)部自下而上依次設(shè)有底部水流通道、底部支撐板、濾頭、底部格柵板、底部濾料層、雙向氣沖管、中部格柵板、中間濾料層、上部濾料層和上部清水區(qū)，底部支撐板上安裝有多個(gè)濾頭，所述筒體側(cè)面的底部設(shè)有水沖洗口、氣沖洗口、進(jìn)水口和進(jìn)氣口，筒體的頂部一側(cè)設(shè)有出水口和排水口，筒體的底部濾料層對應(yīng)的外壁上設(shè)有檢修孔。通過檢修孔定期添加濾料。所述底部濾料層采用交錯(cuò)沖洗方式，通過底部水流和氣體進(jìn)行縱向氣水沖洗，并通過兩組雙向氣沖管進(jìn)行橫向氣沖洗，有效預(yù)防了濾料層的板結(jié)。

　　作為優(yōu)選，所述底部水流通道的高度為600~800mm。確保氣水反沖洗時(shí)底部氣水分布均勻。

　　作為優(yōu)選，所述底部格柵板上設(shè)有不銹鋼濾網(wǎng)，網(wǎng)孔尺寸≤1.0cm×1.0cm。以攔截底部濾料層。

　　作為優(yōu)選，所述底部濾料層內(nèi)的濾料為球形或橢球形，規(guī)格為Φ15mm~Φ30mm，填充率為45%~50%。確保底部濾料層處于流化狀態(tài)。底部濾料主要成分為鐵和碳，鐵碳比為5:1~6:1，鐵碳在水中形成微電池，產(chǎn)生大量活性分子，致使水中的有機(jī)物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，降解成小分子有機(jī)物或無機(jī)物，并通過碳吸附作用去除。

　　球形或橢球形濾料表面存在大量微孔，比表面積是常規(guī)鐵碳濾料的3~5倍，增加了廢水與濾料表面的接觸面積，縮短了反應(yīng)時(shí)間，是常規(guī)鐵碳濾料反應(yīng)時(shí)間的1/5~1/3，吸附容量增加2~3倍。

　　作為優(yōu)選，雙向氣沖管沿筒體軸向設(shè)置并固定在筒體內(nèi)壁面上，雙向氣沖管與氣動(dòng)閥相連接。

　　作為優(yōu)選，所述雙向氣沖管由8根穿孔管組成，同一開孔方向的4根為一組，由同一氣動(dòng)閥控制;每根穿孔管的開孔方向與筒體徑向的夾角為45°夾角，每2根穿孔管并排緊貼布置，相鄰的2根穿孔管開孔方向呈90°夾角，采用中心對稱的布置形式。正常運(yùn)行時(shí)，同時(shí)打開兩組氣動(dòng)閥，對水體進(jìn)行曝氣充氧，保持氣水比2:1~3:1。沖洗時(shí)，兩組交替運(yùn)行，保持沖洗強(qiáng)度為12~16L/m2·s，沖洗歷時(shí)1~3min，一個(gè)沖洗歷程交替2~3次。使濾料在池內(nèi)呈橫向往復(fù)交錯(cuò)流動(dòng)狀態(tài)，有效防止了濾料的板結(jié)。

　　作為優(yōu)選，所述中部格柵板上設(shè)不銹鋼濾網(wǎng)，網(wǎng)孔目數(shù)不小于24目。用于攔截中間濾料層和上部濾料層的濾料。

　　作為優(yōu)選，所述中間濾料層采用的濾料為礫石或卵石，尺寸為2~4mm;能夠有效截留水中懸浮物和膠體;所述上部濾料層采用的濾料為果殼活性炭濾料，尺寸為1.2~1.6mm。果殼活性炭濾料空隙發(fā)達(dá)，比表面積大，具有良好的吸附作用。

　　采用三層濾料層，第一層濾料層內(nèi)完成氧化還原吸附作用，氧化還原作用將大分子有機(jī)物降解成小分子有機(jī)物或無機(jī)物，然后通過吸附去除一部分，第一濾料層反應(yīng)的產(chǎn)物和水中的懸浮物一起形成絮體通過中間濾料層截留去除，水中殘余小分子有機(jī)物及無機(jī)物進(jìn)一步通過上部濾料層吸附截留去除，采用三層濾料實(shí)現(xiàn)多級吸附截留，能夠在一個(gè)構(gòu)筑物內(nèi)完成廢水中乳化油的去除，較常規(guī)地面處理工藝節(jié)省投資和占地2/3以上。

　　一種井下綜采工作面乳化液廢水處理方法，乳化液廢水從進(jìn)水口進(jìn)入所述的煤礦井下綜采工作面乳化液廢水處理裝置內(nèi)部，為確保廢水在底部反應(yīng)停留時(shí)間不少于10min，控制進(jìn)水水流的上升速度≤6m/h，首先進(jìn)入底部濾料層，經(jīng)過微電解、氧化還原、吸附作用后，經(jīng)過中間濾料層進(jìn)入上部濾料層，進(jìn)一步吸附后從出水口排出。

　　作為優(yōu)選，所述雙向氣沖管同時(shí)具備曝氣充氧和橫向沖洗功能。正常運(yùn)行時(shí)，同時(shí)打開兩組氣動(dòng)閥，調(diào)節(jié)氣水比為2:1~3:1，氣流與水流呈切向運(yùn)動(dòng)，氧利用率高。沖洗時(shí)，確保沖洗強(qiáng)度為12~16L/m2·s。兩組交替運(yùn)行，沖洗歷時(shí)1~3min，一個(gè)沖洗歷程交替2~3次。

　　本發(fā)明采用多層濾料，利用微電解、氧化還原和多級吸附的原理，將乳化液中乳化油等大分子有機(jī)物分解成小分子有機(jī)物，通過吸附作用去除。采用的方法如下：首先，將收集好的乳化液廢水通過提升泵或高位水箱由底部進(jìn)水管進(jìn)入裝置底部水流通道，通過濾頭，水流均勻進(jìn)入底部濾料層，在底部濾層中發(fā)生微電解、氧化還原反應(yīng)、吸附等作用后，乳化油中大分子有機(jī)物分解成易降解的小分子有機(jī)物和無機(jī)物，水流經(jīng)中間濾料層進(jìn)入上部濾料層，發(fā)生吸附、截留作用，進(jìn)一步去除水中油類及少量懸浮物，出水達(dá)標(biāo)排放。

　　本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：采用多層濾料，在一個(gè)構(gòu)筑物內(nèi)實(shí)現(xiàn)微電解、氧化還原和多級吸附，將廢水中的乳化油去除，系統(tǒng)簡單、占地省、處理效果好，相對于膜法投資省、運(yùn)行管理方便、維護(hù)費(fèi)用低，能夠在乳化液廢水進(jìn)入井下水倉前將水中乳化油去除，大大節(jié)省地面礦井水處理站的投資和運(yùn)行成本，降低了地面礦井水處理站的處理難度，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。采用橫向雙向交錯(cuò)氣沖與底部縱向氣水沖洗相結(jié)合，能有效預(yù)防底層濾料的板結(jié)。雙向氣沖管同時(shí)兼具曝氣充氧的功能，氣流與水流呈切向運(yùn)動(dòng)，氧利用率高，較常規(guī)底部曝氣充氧節(jié)省1/3~1/2。底部采用多孔鐵碳濾料，濾料表面存在大量微孔，較常規(guī)鐵碳濾料縮短反應(yīng)時(shí)間2~4倍，吸附容量增加2~3倍。