公布日：2023.01.13
申請日：2022.12.16
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/00(2006.01)N;C02F1/42(2006.01)N;C02F1/52(2006.01)N;C02F1/66(2006.01)N;C02F3/32(2006.01)N;C02F101/20(2006.01)N;C02F101/
22(2006.01)N;C02F103/10(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種礦井涌水污染深度凈化回用系統(tǒng)及實施方法，系統(tǒng)中的格柵池、調(diào)節(jié)池、pH調(diào)整反應(yīng)池、混凝絮凝反應(yīng)池、斜管沉淀池、污泥濃縮池、多介質(zhì)過濾池、人工濕地池、消毒池、清水及回用水池之間依次通過管道連接；多介質(zhì)過濾池的內(nèi)部設(shè)有多介質(zhì)過濾體，多介質(zhì)過濾池的內(nèi)空心管的內(nèi)側(cè)方向穿設(shè)有輸入管道、外空心管的外側(cè)方向穿設(shè)有輸出管道。本發(fā)明提供的一種礦井涌水污染深度凈化回用系統(tǒng)及實施方法，采用的工藝路線技術(shù)先進，經(jīng)濟合理；利用多介質(zhì)過濾池可以對礦井涌水中的各種重金屬離子和氨氮進行深度吸附及處理，處理效果好。
權(quán)利要求書
1.一種礦井涌水污染深度凈化回用系統(tǒng)，其特征在于：包括通過管道連接的各反應(yīng)池和多介質(zhì)過濾池（7）；所述多介質(zhì)過濾池（7）的內(nèi)部設(shè)有多介質(zhì)過濾體；所述多介質(zhì)過濾體包括內(nèi)空心管（20）和外空心管（21）；所述內(nèi)空心管（20）/外空心管（21）均是由空心介質(zhì)管（201）、以及分別設(shè)于空心介質(zhì)管（201）上端和下端的兩個空心進水管（215）構(gòu)成；所述內(nèi)空心管（20）/外空心管（21）的空心介質(zhì)管（201）內(nèi)部均呈一定間隔地環(huán)向設(shè)有若干塊過濾板（207），將空心介質(zhì)管（201）內(nèi)部分隔為依次相間分布的多個進水腔和多個多介質(zhì)腔，每一多介質(zhì)腔內(nèi)填充設(shè)有多介質(zhì)濾料；內(nèi)側(cè)空心介質(zhì)管（201）與外側(cè)空心介質(zhì)管（201）的兩個相鄰多介質(zhì)腔之間呈錯位分布，內(nèi)外側(cè)位置對應(yīng)的內(nèi)側(cè)空心介質(zhì)管（201）的進水腔與外側(cè)空心介質(zhì)管（201）的多介質(zhì)腔所對應(yīng)的圓心角相等；兩個空心進水管（215）分別與多介質(zhì)過濾池（7）的內(nèi)頂壁、內(nèi)底壁相貼連接；兩個空心進水管（215）上均開設(shè)有進水管（215）和多個出水口，多個出水口與多個進水腔相互貫通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井涌水污染深度凈化回用系統(tǒng)，其特征在于：各反應(yīng)池是由依次通過管道連接的格柵池（1）、調(diào)節(jié)池（2）、pH調(diào)整反應(yīng)池（3）、混凝絮凝反應(yīng)池（4）、斜管沉淀池（5）、污泥濃縮池（6）、多介質(zhì)過濾池（7）、人工濕地池（8）、消毒池（9）、清水及回用水池（10）構(gòu)成；所述斜管沉淀池（5）的上清液、污泥濃縮池（6）的出水通過管道流入內(nèi)空心管（20）的內(nèi)側(cè)空間內(nèi)，所述外空心管（21）的外側(cè)空間出水通過管道進入到人工濕地池（8）中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦井涌水污染深度凈化回用系統(tǒng)，其特征在于：所述內(nèi)側(cè)空心介質(zhì)管（201）的內(nèi)部中端由隔板（204）分為上空心介質(zhì)管和下空心介質(zhì)管；所述內(nèi)側(cè)空心介質(zhì)管（201）的上空心介質(zhì)管/下空心介質(zhì)管內(nèi)部均呈一定間隔地環(huán)向設(shè)有若干塊過濾板（207），將其上空心介質(zhì)管內(nèi)部分隔為依次相間分布的多個上進水腔（205）和上多介質(zhì)腔（206），將其下空心介質(zhì)管內(nèi)部分隔為依次相間分布的多個下進水腔（209）和下多介質(zhì)腔（210），每一上多介質(zhì)腔（206）和下多介質(zhì)腔（210）內(nèi)均填充設(shè)有多介質(zhì)濾料，所有過濾板（207）的過濾孔孔徑尺寸小于多介質(zhì)濾料的尺寸；所述內(nèi)側(cè)空心介質(zhì)管（201）的兩個相鄰的上多介質(zhì)腔（206）和下多介質(zhì)腔（210）之間呈錯位分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦井涌水污染深度凈化回用系統(tǒng)，其特征在于：所述外側(cè)空心介質(zhì)管（201）的內(nèi)部中端由隔板（204）分為上空心介質(zhì)管和下空心介質(zhì)管；所述外側(cè)空心介質(zhì)管（201）的上空心介質(zhì)管/下空心介質(zhì)管內(nèi)部均呈一定間隔地環(huán)向設(shè)有若干塊過濾板（207），將其上空心介質(zhì)管內(nèi)部分隔為依次相間分布的多個上進水腔（205）和上多介質(zhì)腔（206），將其下空心介質(zhì)管內(nèi)部分隔為依次相間分布的多個下進水腔（209）和下多介質(zhì)腔（210），每一上多介質(zhì)腔（206）和下多介質(zhì)腔（210）內(nèi)均填充設(shè)有多介質(zhì)濾料，所有過濾板（207）的過濾孔孔徑尺寸小于多介質(zhì)濾料的尺寸；所述外側(cè)空心介質(zhì)管（201）的兩個相鄰的上多介質(zhì)腔（206）和下多介質(zhì)腔（210）之間呈錯位分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的礦井涌水污染深度凈化回用系統(tǒng)，其特征在于：所述內(nèi)側(cè)空心介質(zhì)管（201）與外側(cè)空心介質(zhì)管（201）的兩個相鄰的上多介質(zhì)腔（206）之間呈錯位分布、兩個相鄰的下多介質(zhì)腔（210）之間呈錯位分布；內(nèi)外側(cè)位置對應(yīng)的所述內(nèi)側(cè)空心介質(zhì)管（201）的上進水腔（205）與外側(cè)空心介質(zhì)管（201）的上多介質(zhì)腔（206）所對應(yīng)的圓心角相等，內(nèi)外側(cè)位置對應(yīng)的所述內(nèi)側(cè)空心介質(zhì)管（201）的下進水腔（209）與外側(cè)空心介質(zhì)管（201）的下多介質(zhì)腔（210）所對應(yīng)的圓心角相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的礦井涌水污染深度凈化回用系統(tǒng)，其特征在于：所有多介質(zhì)腔所在的內(nèi)側(cè)管板和外側(cè)管板上均貫通開設(shè)有過濾孔，所有過濾孔孔徑尺寸小于多介質(zhì)濾料的尺寸；每一所述上多介質(zhì)腔（206）和下多介質(zhì)腔（210）的內(nèi)部呈一定間隔地設(shè)有兩塊內(nèi)過濾板（208）；所述內(nèi)側(cè)空心介質(zhì)管（201）的過濾板（207）與其內(nèi)側(cè)管板之間填充設(shè)有第一多介質(zhì)填料層（211），所述內(nèi)側(cè)空心介質(zhì)管（201）的過濾板（207）與其外側(cè)管板之間填充設(shè)有第二多介質(zhì)填料層（212）；所述外側(cè)空心介質(zhì)管（201）的過濾板（207）與其內(nèi)側(cè)管板之間填充設(shè)有第三多介質(zhì)填料層（213），所述內(nèi)側(cè)空心介質(zhì)管（201）的過濾板（207）與其外側(cè)管板之間填充設(shè)有第四多介質(zhì)填料層（214）。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的礦井涌水污染深度凈化回用系統(tǒng)，其特征在于：所述第一多介質(zhì)填料層（211）為接種有硫酸鹽還原菌的活性炭；所述第二多介質(zhì)填料層（212）為KL濾料；第三多介質(zhì)填料層（213）為絲光改性沸石；第四多介質(zhì)填料層（214）為離子交換樹脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦井涌水污染深度凈化回用系統(tǒng)，其特征在于：所述內(nèi)空心管（20）和外空心管（21）同圓心；所述內(nèi)空心管（20）為六棱管；所述外空心管（21）為六棱管。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦井涌水污染深度凈化回用系統(tǒng)，其特征在于：所述人工濕地池（8）內(nèi)由底端至上端依次設(shè)有石料集水層（16）、填料層（17）、土壤層（18）和植物層（19）；所述填料層（17）是由沸石、蛭石、陶粒和石英砂組成；所述植物層（19）為香蒲。
10.一種如權(quán)利要求1-9任一項所述的礦井涌水污染深度凈化回用系統(tǒng)的實施方法，其特征在于：包括以下步驟，S1：受污染的礦井涌水由輸入管道進入到格柵池（1）中；經(jīng)過較大物截流的礦井涌水進入到調(diào)節(jié)池（2）中，調(diào)節(jié)池（2）對水質(zhì)進行調(diào)節(jié)；經(jīng)過水質(zhì)調(diào)節(jié)的礦井涌水進入到pH調(diào)整反應(yīng)池（3）中，pH調(diào)整反應(yīng)池（3）內(nèi)調(diào)整pH為中性；經(jīng)過調(diào)節(jié)pH的礦井涌水進入到混凝絮凝反應(yīng)池（4）中，通過投加混絮凝劑使礦井涌水進行混絮凝反應(yīng)，形成絮狀物；經(jīng)過混絮凝反應(yīng)的礦井涌水進入到斜管沉淀池（5）中，使絮凝體、砂礫經(jīng)斜管組件與水體分離，分離后的上清液流入多介質(zhì)過濾池（7）中，沉淀污泥排入污泥濃縮池（6）中；污泥濃縮池（6）的出水進入到多介質(zhì)過濾池（7）中，污泥濃縮池（6）的底部污泥泵入外部；S2：斜管沉淀池（5）的上清液、污泥濃縮池（6）的出水流入多介質(zhì)過濾池（7）的內(nèi)空心管（20）的內(nèi)側(cè)空間內(nèi)，再依次流經(jīng)內(nèi)空心管（20）和外空心管（21）內(nèi)的第一多介質(zhì)填料層（211）、第二多介質(zhì)填料層（212）、第三多介質(zhì)填料層（213）、第四多介質(zhì)填料層（214），進一步去除懸浮物，并對處理水中的鐵錳、硫酸鹽以及各種重金屬離子進行有效去除，多介質(zhì)過濾池（7）反應(yīng)一個周期8h；S3：多介質(zhì)過濾池（7）的出水由外空心管（21）的外側(cè)空間進入到人工濕地池（8）中，經(jīng)過填料層（17）吸附、香蒲根部吸收，進行氨氮和低濃度重金屬離子深度凈化處理；人工濕地池（8）的出水進入到消毒池（9）中；消毒池（9）的出水進入到清水及回用水池（10），水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后可應(yīng)用于井下防塵、道路澆灑、滅火、洗滌用水、反沖洗；S4：多介質(zhì)過濾池（7）反應(yīng)一個周期8h后，最后進行反沖洗；清水及回用水池（10）的標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)輸送到兩個空心進水管（215）中，標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)再進入到上進水腔（205）/下進水腔（209）中，每一上進水腔（205）/下進水腔（209）通過過濾板（207）進入到相鄰的上多介質(zhì)腔（206）/下多介質(zhì)腔（210）中，在水流沖擊作用下將粘附在過濾板（207）、內(nèi)過濾板（208）、內(nèi)側(cè)管板、外側(cè)管板上的懸浮物、絮凝物、沉淀物沖洗出來直至出水清澈，達到清潔過濾板（207）、內(nèi)過濾板（208）、內(nèi)側(cè)管板、外側(cè)管板的目的。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：一種礦井涌水污染深度凈化回用系統(tǒng)及實施方法，包括通過管道連接的各反應(yīng)池和多介質(zhì)過濾池；所述多介質(zhì)過濾池的內(nèi)部設(shè)有多介質(zhì)過濾體；所述多介質(zhì)過濾體包括內(nèi)空心管和外空心管；所述內(nèi)空心管/外空心管均是由空心介質(zhì)管、以及分別設(shè)于空心介質(zhì)管上端和下端的兩個空心進水管構(gòu)成；所述內(nèi)空心管/外空心管的空心介質(zhì)管內(nèi)部均呈一定間隔地環(huán)向設(shè)有若干塊過濾板，將空心介質(zhì)管內(nèi)部分隔為依次相間分布的多個進水腔和多個多介質(zhì)腔，每一多介質(zhì)腔內(nèi)填充設(shè)有多介質(zhì)濾料；內(nèi)側(cè)空心介質(zhì)管與外側(cè)空心介質(zhì)管的兩個相鄰多介質(zhì)腔之間呈錯位分布，內(nèi)外側(cè)位置對應(yīng)的內(nèi)側(cè)空心介質(zhì)管的進水腔與外側(cè)空心介質(zhì)管的多介質(zhì)腔所對應(yīng)的圓心角相等；兩個空心進水管分別與多介質(zhì)過濾池的內(nèi)頂壁、內(nèi)底壁相貼連接；兩個空心進水管上均開設(shè)有進水管和多個出水口，多個出水口與多個進水腔相互貫通。
進一步地，各反應(yīng)池是由依次通過管道連接的格柵池、調(diào)節(jié)池、pH調(diào)整反應(yīng)池、混凝絮凝反應(yīng)池、斜管沉淀池、污泥濃縮池、多介質(zhì)過濾池、人工濕地池、消毒池、清水及回用水池構(gòu)成；所述斜管沉淀池的上清液、污泥濃縮池的出水通過管道流入內(nèi)空心管的內(nèi)側(cè)空間內(nèi)，所述外空心管的外側(cè)空間出水通過管道進入到人工濕地池中。
進一步地，所述內(nèi)側(cè)空心介質(zhì)管的內(nèi)部中端由隔板分為上空心介質(zhì)管和下空心介質(zhì)管；所述內(nèi)側(cè)空心介質(zhì)管的上空心介質(zhì)管/下空心介質(zhì)管內(nèi)部均呈一定間隔地環(huán)向設(shè)有若干塊過濾板，將其上空心介質(zhì)管內(nèi)部分隔為依次相間分布的多個上進水腔和上多介質(zhì)腔，將其下空心介質(zhì)管內(nèi)部分隔為依次相間分布的多個下進水腔和下多介質(zhì)腔，每一上多介質(zhì)腔和下多介質(zhì)腔內(nèi)均填充設(shè)有多介質(zhì)濾料，所有過濾板的過濾孔孔徑尺寸小于多介質(zhì)濾料的尺寸；所述內(nèi)側(cè)空心介質(zhì)管的兩個相鄰的上多介質(zhì)腔和下多介質(zhì)腔之間呈錯位分布。
進一步地，所述外側(cè)空心介質(zhì)管的內(nèi)部中端均由隔板分為上空心介質(zhì)管和下空心介質(zhì)管；所述外側(cè)空心介質(zhì)管的上空心介質(zhì)管/下空心介質(zhì)管內(nèi)部均呈一定間隔地環(huán)向設(shè)有若干塊過濾板，將其上空心介質(zhì)管內(nèi)部分隔為依次相間分布的多個上進水腔和上多介質(zhì)腔，將其下空心介質(zhì)管內(nèi)部分隔為依次相間分布的多個下進水腔和下多介質(zhì)腔，每一上多介質(zhì)腔和下多介質(zhì)腔內(nèi)均填充設(shè)有多介質(zhì)濾料，所有過濾板的過濾孔孔徑尺寸小于多介質(zhì)濾料的尺寸；所述外側(cè)空心介質(zhì)管的兩個相鄰的上多介質(zhì)腔和下多介質(zhì)腔之間呈錯位分布。
進一步地，所述內(nèi)側(cè)空心介質(zhì)管與外側(cè)空心介質(zhì)管的兩個相鄰的上多介質(zhì)腔之間呈錯位分布、兩個相鄰的下多介質(zhì)腔之間呈錯位分布；內(nèi)外側(cè)位置對應(yīng)的所述內(nèi)側(cè)空心介質(zhì)管的上進水腔與外側(cè)空心介質(zhì)管的上多介質(zhì)腔所對應(yīng)的圓心角相等，內(nèi)外側(cè)位置對應(yīng)的所述內(nèi)側(cè)空心介質(zhì)管的下進水腔與外側(cè)空心介質(zhì)管的下多介質(zhì)腔所對應(yīng)的圓心角相等。
進一步地，所有多介質(zhì)腔所在的內(nèi)側(cè)管板和外側(cè)管板上均貫通開設(shè)有過濾孔，所有過濾孔孔徑尺寸小于多介質(zhì)濾料的尺寸；每一所述上多介質(zhì)腔和下多介質(zhì)腔的內(nèi)部呈一定間隔地設(shè)有兩塊內(nèi)過濾板；所述內(nèi)側(cè)空心介質(zhì)管的過濾板與其內(nèi)側(cè)管板之間填充設(shè)有第一多介質(zhì)填料層，所述內(nèi)側(cè)空心介質(zhì)管的過濾板與其外側(cè)管板之間填充設(shè)有第二多介質(zhì)填料層；所述外側(cè)空心介質(zhì)管的過濾板與其內(nèi)側(cè)管板之間填充設(shè)有第三多介質(zhì)填料層，所述內(nèi)側(cè)空心介質(zhì)管的過濾板與其外側(cè)管板之間填充設(shè)有第四多介質(zhì)填料層。
進一步地，所述第一多介質(zhì)填料層為接種有硫酸鹽還原菌的活性炭；所述第二多介質(zhì)填料層為KL濾料；第三多介質(zhì)填料層為絲光改性沸石；第四多介質(zhì)填料層為離子交換樹脂。
進一步地，所述第三多介質(zhì)填料層是由生物陶粒、核桃殼組成；所述第四多介質(zhì)填料層是由稀土瓷砂濾料組成。
進一步地，所述內(nèi)空心管和外空心管同圓心；所述內(nèi)空心管為六棱管；所述外空心管為六棱管。
本發(fā)明還提供了一種礦井涌水污染深度凈化回用系統(tǒng)的實施方法，包括以下步驟，S1：受污染的礦井涌水由輸入管道進入到格柵池中；經(jīng)過較大物截流的礦井涌水進入到調(diào)節(jié)池中，調(diào)節(jié)池對水質(zhì)進行調(diào)節(jié)；經(jīng)過水質(zhì)調(diào)節(jié)的礦井涌水進入到pH調(diào)整反應(yīng)池中，pH調(diào)整反應(yīng)池內(nèi)調(diào)整pH為中性；經(jīng)過調(diào)節(jié)pH的礦井涌水進入到混凝絮凝反應(yīng)池中，通過投加混絮凝劑使礦井涌水進行混絮凝反應(yīng)，形成絮狀物；經(jīng)過混絮凝反應(yīng)的礦井涌水進入到斜管沉淀池中，使絮凝體、砂礫等有機和無機懸浮物經(jīng)斜管組件與水體分離，分離后的上清液流入多介質(zhì)過濾池中，沉淀污泥排入污泥濃縮池中；污泥濃縮池的出水進入到多介質(zhì)過濾池中，污泥濃縮池的底部污泥泵入外部；S2：斜管沉淀池的上清液、污泥濃縮池的出水流入多介質(zhì)過濾池的內(nèi)空心管的內(nèi)側(cè)空間內(nèi)，再依次流經(jīng)內(nèi)空心管和外空心管內(nèi)的第一多介質(zhì)填料層、第二多介質(zhì)填料層、第三多介質(zhì)填料層、第四多介質(zhì)填料層，進一步去除懸浮物，并對處理水中的鐵錳、硫酸鹽以及各種重金屬離子進行有效去除，多介質(zhì)過濾池反應(yīng)一個周期8h；S3：多介質(zhì)過濾池的出水由外空心管的外側(cè)空間進入到人工濕地池中，經(jīng)過填料層吸附、香蒲根部吸收，進行氨氮和低濃度重金屬離子深度凈化處理；人工濕地池的出水進入到消毒池中；消毒池的出水進入到清水及回用水池，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后可應(yīng)用于井下防塵、道路澆灑、滅火、洗滌用水、反沖洗等；S4：多介質(zhì)過濾池反應(yīng)一個周期8h后，最后進行反沖洗；清水及回用水池的標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)輸送到兩個空心進水管中，標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)再進入到上進水腔/下進水腔中，每一上進水腔/下進水腔通過過濾板進入到相鄰的上多介質(zhì)腔/下多介質(zhì)腔中，在水流沖擊作用下將粘附在過濾板、內(nèi)過濾板、內(nèi)側(cè)管板、外側(cè)管板上的懸浮物、絮凝物、沉淀物等沖洗出來直至出水清澈，達到清潔過濾板、內(nèi)過濾板、內(nèi)側(cè)管板、外側(cè)管板的目的。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：（1）采用“水質(zhì)調(diào)節(jié)+pH調(diào)整+混-絮凝反應(yīng)+斜管沉淀+污泥濃縮+多介質(zhì)過濾+水平潛流人工濕地池”的工藝路線；該工藝路線技術(shù)先進，經(jīng)濟合理；運行管理方便，出水水質(zhì)穩(wěn)定；（2）多介質(zhì)過濾體內(nèi)可以分層填充不同的填料，以分開去除受污染礦井涌水中的不同離子及物質(zhì)，包括鐵錳離子、硫酸鹽、鉻、鉛、銅、鋅、鎳離子等，并且每層介質(zhì)填料層的去除效果好；（3）多層介質(zhì)填料上粘附的懸浮物、絮凝物、沉淀物等會被反沖洗水沖出，并且懸浮物、絮凝物、沉淀物等不會粘附在各過濾板上，實現(xiàn)了不堵塞、不重復(fù)污染、凈化水質(zhì)、沖洗干凈四層介質(zhì)填料層的作用，便于后續(xù)重復(fù)利用，減少維護成本，提升后續(xù)重復(fù)過濾各重金屬離子的效果；（4）本四層介質(zhì)填料層還可以進行完全更換，拆卸上空心進水管、下空心進水管，將上多介質(zhì)腔內(nèi)四層介質(zhì)填料倒出進行整體更換新填料，將下多介質(zhì)腔內(nèi)四層介質(zhì)填料倒出進行整體更換新填料，多介質(zhì)過濾體繼續(xù)安裝于多介質(zhì)過濾池中，繼續(xù)進行使用，本礦井涌水污染深度凈化回用系統(tǒng)的使用年限可以很久；（5）在工藝末端采用水平潛流人工濕地池，利用多介質(zhì)基質(zhì)層及植物配置層對處理水中的氨氮進行深度吸附處理，其處理效果好。
（發(fā)明人：胡志鑫;汪可;陳丹;鄢寶昌）
