公布日：2022.06.07
申請日：2022.03.15
分類號：C02F9/14(2006.01)I;C02F101/20(2006.01)N;C02F103/06(2006.01)N
摘要
本發(fā)明屬于廢水處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤礦礦井廢水無藥化處理的方法及其系統(tǒng)，步驟包括：1)曝氣調(diào)節(jié)；2)初沉；3)MBR膜分離；本發(fā)明通過曝氣氧化，將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，Mn2+轉(zhuǎn)化為Mn4+，S2‑轉(zhuǎn)化為S6+，令生成的沉淀濃度積較小，便于沉淀；再通過重力沉降，使得易于沉淀的污染物得到高效分離；再結(jié)合MBR膜分離處理，將污泥完全截留在反應(yīng)器內(nèi)，可完全去除懸浮物，提高清水質(zhì)量。
權(quán)利要求書
1.一種煤礦礦井廢水無藥化處理的方法，其特征在于，包括如下步驟：1)曝氣調(diào)節(jié)：將礦井廢水輸送至曝氣調(diào)節(jié)池，同時向曝氣調(diào)節(jié)池通入壓縮空氣和投入pH調(diào)節(jié)劑，經(jīng)曝氣調(diào)節(jié)至pH為6.5-8.0；2)初沉：將曝氣處理后的礦井廢水輸送至初沉池進行沉降，分離出沉降物并將其排放至污泥池進行污泥處理；3)MBR膜分離：初沉上清液輸送至MBR膜池，經(jīng)MBR膜分離器處理后，清水進入清水池回用，濃水排放至污泥池進行污泥處理；其中在MBR膜分離器處理過程中通入壓縮空氣。
2.如權(quán)利要求1所述一種煤礦礦井廢水無藥化處理的方法，其特征在于，所述礦井廢水的水質(zhì)狀況：pH值為4～9，CODCr為50～1000mg/L，TDS為50～5000mg/L。
3.如權(quán)利要求1所述一種煤礦礦井廢水無藥化處理的方法，其特征在于，步驟1)中所述壓縮空氣的通入量控制在0.08～0.1m3/(m3(H2O)·min)范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述一種煤礦礦井廢水無藥化處理的方法，其特征在于，步驟3)中所述壓縮空氣的通入量控制在0.08～0.1m3/(m3(H2O)·min)范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述一種煤礦礦井廢水無藥化處理的方法，其特征在于，所述初沉池為豎流沉淀池。
6.如權(quán)利要求1所述一種煤礦礦井廢水無藥化處理的方法，其特征在于，所述MBR膜采用膜孔徑0.001-0.02μm，以分離分子量大于500道爾頓、粒徑大于2～20nm的顆粒，出水量0.3～0.6m3/d的膜片。
7.一種煤礦礦井廢水無藥化處理系統(tǒng)，其特征在于，包括曝氣調(diào)節(jié)池(1)、初沉池(2)、MBR膜池(3)；所述曝氣調(diào)節(jié)池(1)出水口通過管道連接初沉池(2)進水口，所述初沉池(2)出水口通過管道連接MBR膜池(3)連接進水口；所述MBR膜池(3)出水口處安裝自吸泵(4)和反洗泵(5)。
8.如權(quán)利要求7所述一種煤礦礦井廢水無藥化處理系統(tǒng)，其特征在于，所述曝氣調(diào)節(jié)池(1)進水管上安裝有pH調(diào)節(jié)劑投加裝置。
9.如權(quán)利要求7所述一種煤礦礦井廢水無藥化處理系統(tǒng)，其特征在于，所述曝氣調(diào)節(jié)池(1)底部設(shè)置有壓縮空氣輸送管道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種煤礦礦井廢水無藥化處理的方法及其系統(tǒng)。
具體是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
一種煤礦礦井廢水無藥化處理的方法，包括如下步驟：
1)曝氣調(diào)節(jié)：將礦井廢水輸送至曝氣調(diào)節(jié)池，同時向曝氣調(diào)節(jié)池通入壓縮空氣和投入pH調(diào)節(jié)劑，經(jīng)曝氣調(diào)節(jié)后的廢水pH為6.5-8.0；
2)初沉：將曝氣處理后的礦井廢水輸送至初沉池進行沉降，分離出沉降物并將其排放至污泥池進行污泥處理；
3)MBR膜分離：初沉上清液輸送至MBR膜池，經(jīng)MBR膜分離器處理后，清水進入清水池回用，濃水排放至污泥池進行污泥處理；其中在MBR膜分離器處理過程中通入壓縮空氣。
所述礦井廢水的水質(zhì)狀況：pH值為4～9，CODCr為50～1000mg/L，TDS為50～5000mg/L。
步驟1)中所述pH調(diào)節(jié)劑的投入量至調(diào)節(jié)廢水pH在6.5～8之間即刻停止。在調(diào)節(jié)池入口和出口分別設(shè)置pH探頭，實時監(jiān)測進出水pH值，根據(jù)進出水口的pH差值及進水流量動態(tài)調(diào)節(jié)加藥泵的工作頻率，進而控制pH調(diào)節(jié)劑的投加量，以實現(xiàn)pH值的動態(tài)調(diào)節(jié)。
步驟1)和步驟3)中所述壓縮空氣的通入量控制在0.08～0.1m3/(m3(H2O)·min)范圍內(nèi)。通入壓縮空氣能夠利用空氣中的氧氣對廢水中低價的Fe2+，Mn2+離子進行氧化，生成高價的Fe3+，Mn4+離子，并與OH-離子生成Fe(OH)3及MnO(OH)2難溶的絮體，后續(xù)通過膜分離去除。曝氣量根據(jù)Fe2+，Mn2+離子的濃度控制，曝氣量可控制在0.08～0.1m3/(m3(H2O)·min)。
所述曝氣調(diào)節(jié)池的池體采用混凝土或鋼板制成。
所述初沉池為豎流沉淀池。
所述初沉池與MBR膜池的池體采用混凝土或鋼板制成一體化結(jié)構(gòu)。
所述MBR膜采用膜孔徑0.001-0.02μm，以分離分子量大于500道爾頓、粒徑大于2～20nm的顆粒，出水量0.3～0.6m3/d的膜片。
進一步地，所述MBR膜采用幕簾式聚偏二氟乙烯中空纖維膜片。
所述污泥處理是先將排放至污泥池的沉降物和濃水進行自然沉降，所得上清液返回曝氣調(diào)節(jié)池，然后將自然沉降所得污泥進行脫水處理，得到含水泥餅和壓濾液，其中壓濾液返回曝氣調(diào)節(jié)池。
本發(fā)明提供了煤礦礦井廢水無藥化處理系統(tǒng)，包括曝氣調(diào)節(jié)池1、初沉池2、MBR膜池3；所述曝氣調(diào)節(jié)池1出水口通過管道連接初沉池2進水口，所述初沉池2出水口通過管道連接MBR膜池3連接進水口；所述MBR膜池3出水口處安裝自吸泵4和反洗泵5；
所述初沉池2底部連接污泥池。
所述MBR膜池3底部連接污泥池。
所述曝氣調(diào)節(jié)池1進水管上安裝有pH調(diào)節(jié)劑投加裝置。
所述曝氣調(diào)節(jié)池1底部設(shè)置有壓縮空氣輸送管道。
所述MBR膜池3中部設(shè)置有MBR膜分離組件7；所述MBR膜分離組件7底部設(shè)置有壓縮空氣輸送管道。
所述壓縮空氣輸送管道上設(shè)置有氣孔。
所述壓縮空氣輸送管道上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥門，具有開關(guān)可控和出氣量可調(diào)節(jié)的功能。
在發(fā)明中若礦井廢水處理量在50-500m3/h范圍內(nèi)，采用多個系統(tǒng)并聯(lián)運行進行處理。
所述單個系統(tǒng)的處理水量＜50m3/h。
本發(fā)明通過曝氣氧化，將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，Mn2+轉(zhuǎn)化為Mn4+，S2-轉(zhuǎn)化為S6+，令生成的沉淀濃度積較小，便于沉淀；再通過重力沉降，使得易于沉淀的污染物得到高效分離。再結(jié)合MBR膜分離處理，其中MBR膜是一種超濾膜，其額定孔徑范圍為0.001-0.02微米的微孔過濾膜。MBR膜組件出水端連接自吸泵的吸入口，通過自吸泵抽吸，在膜內(nèi)形成負壓，利用膜內(nèi)外的壓差，就能篩出小于孔徑的溶質(zhì)分子，進而分離出分子量大于500道爾頓、粒徑大于2～20納米的顆粒�？梢阅そM件取代沉淀池及濾池，與傳統(tǒng)沉淀過濾技術(shù)相比，膜組件能將污泥完全截留在反應(yīng)器內(nèi)，可完全去除懸浮物，出水濁度0.1NTU以下。
本發(fā)明通過對壓縮空氣的通入量進行控制，一方面能夠提供氧氣，另一方面通過空氣量調(diào)節(jié)攪拌強度，進而改善氧氣的接觸情況，使得還原性物質(zhì)能夠被充分氧化，而當充入量過大則是造成資源和能量浪費，而通入量較小，不僅氧氣接觸不充分，還容易造成氧氣不足，均使還原性物質(zhì)不能夠被充分氧化，所以對于壓縮空氣的通入量的控制須從處理水量、攪拌強度、還原性物質(zhì)含量及活性、廢水中其他組分的影響等多方面綜合考慮。
本發(fā)明可以利用單系統(tǒng)處理低水量(在50m3/h以內(nèi))礦井廢水，也可以采用多個系統(tǒng)并聯(lián)運行能夠?qū)崿F(xiàn)對高水量(50～500m3/h)礦井廢水的處理。
有益效果：
1、本發(fā)明工藝方法實現(xiàn)了常溫常壓條件下進行廢水處理，無須添加絮凝劑或助凝劑，僅消耗少量pH調(diào)節(jié)劑，無二次污染，減少污泥總量，大幅度降低其處理成本。
2、本發(fā)明方法能夠保證出水效果穩(wěn)定，原水濃度的變化對出水品質(zhì)幾乎無影響。
3、本發(fā)明處理廢水時間短，效率高，處理設(shè)備投入少，占地面積小，尤其減少了過濾、混凝設(shè)備以及相應(yīng)的藥劑投加設(shè)備。
4、本發(fā)明工藝中清水出水帶有一定的壓力，可以直接回用到用水池，減少了二期提升費用，并可以根據(jù)高差靈活布置出水口的位置，降低場地為實現(xiàn)自流排水的投資。
5、本發(fā)明考慮到礦井廢水中的污染物大部分是易于沉降的，因此在膜分離之前設(shè)置一個沉淀單元，通過沉淀初步分離泥水，進入膜分離的環(huán)節(jié)的懸浮物濃度得到有效地降低，極大減少了膜堵塞，降低反洗頻率，提高了出水量且保證了出水品質(zhì)。
6、本發(fā)明設(shè)置曝氣池，一方面通過pH調(diào)節(jié)劑，將原水pH調(diào)到合適的區(qū)間，另一方面是通過壓縮空氣進行攪拌，利用壓縮空氣中的氧氣將廢水中的Fe2+，Mn2+離子進行氧化，生成高價的Fe3+，Mn4+離子，并與OH-離子生成Fe(OH)3及MnO(OH)2難溶的絮體，后續(xù)通過膜分離去除。
（發(fā)明人：張盛;張元景;馬龍）
