公布日：2023.12.19

申請日：2023.10.25

分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/44(2023.01)I;C02F1/04(2023.01)I;C02F5/00(2023.01)I;C02F11/12(2019.01)I;C02F1/56(2023.01)I;C02F1/52(2023.01)I;C02F1/

00(2023.01)N;C02F103/10(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N

摘要

一種高礦化度礦井水零排放處理裝置及方法，為了解決現(xiàn)有高礦化度礦井水處理技術(shù)中膜易堵塞，造成處理能力降低，膜清洗次數(shù)增加，費用增加，以及結(jié)晶形成的混鹽無有效方法進(jìn)行再利用，成本較高的問題，本發(fā)明專利包括井下預(yù)處理裝置、井上脫鹽處理裝置、井上濃縮結(jié)晶裝置三部分，井下預(yù)處理裝置包括調(diào)節(jié)沉淀池、混合反應(yīng)池、曝氣動態(tài)膜池、污泥濃縮池；井上脫鹽處理裝置包括納濾膜裝置、反滲透膜裝置；井上濃縮結(jié)晶裝置包括機械壓縮蒸發(fā)裝置a、機械壓縮蒸發(fā)裝置b，本發(fā)明專利將當(dāng)下的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到高礦化度礦井水處理中，在達(dá)到高礦化度礦井水零排放目標(biāo)的同時，具有操作簡單、處理效率高、資源回收率高的優(yōu)點。

權(quán)利要求書

1.一種高礦化度礦井水零排放處理裝置，其特征在于：包括井下預(yù)處理裝置、井上脫鹽處理裝置和井上濃縮結(jié)晶裝置；所述井下預(yù)處理裝置包括調(diào)節(jié)沉淀池(1)、混合反應(yīng)池(2)、曝氣動態(tài)膜池(3)和污泥濃縮池(4)；所述調(diào)節(jié)沉淀池(1)連接混合反應(yīng)池(2)，混合反應(yīng)池(2)連接曝氣動態(tài)膜池(3)，所述曝氣動態(tài)膜池(3)外設(shè)有鼓風(fēng)機(31)，所述曝氣動態(tài)膜池(3)內(nèi)底部設(shè)有曝氣頭(32)，所述鼓風(fēng)機(31)連接曝氣頭(32)，所述曝氣動態(tài)膜池(3)頂部設(shè)有刮渣機(34)，所述曝氣動態(tài)膜池(3)內(nèi)設(shè)有動態(tài)膜(33)，所述曝氣動態(tài)膜池(3)外設(shè)有抽吸泵(35)；所述曝氣動態(tài)膜池(3)連接污泥濃縮池(4)；所述井上脫鹽處理裝置包括納濾膜裝置(5)與反滲透膜裝置(6)，所述曝氣動態(tài)膜池(3)連接納濾膜裝置(5)，所述納濾膜裝置連接反滲透膜裝置(6)；所述井上濃縮結(jié)晶裝置包括機械壓縮蒸發(fā)裝置a(8)和機械壓縮蒸發(fā)裝置b(9)，所述納濾膜裝置(5)連接機械壓縮蒸發(fā)裝置a(8)，所述反滲透膜裝置(6)連接機械壓縮蒸發(fā)裝置b(9)；還包括清水池(7)，所述反滲透膜裝置(6)連接有清水池(7)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種高礦化度礦井水零排放處理裝置，其特征在于：所述混合反應(yīng)池(2)內(nèi)設(shè)有機械攪拌裝置(21)。

3.如權(quán)利要求1所述的一種高礦化度礦井水零排放處理裝置，其特征在于：所述調(diào)節(jié)沉淀池(1)后端設(shè)有斜板(11)。

4.如權(quán)利要求1所述的一種高礦化度礦井水零排放處理裝置，其特征在于：還包括貯水池a(51)與高壓泵a(52)，所述貯水池a(51)上部連接抽吸泵(35)，所述貯水池a(51)下部通過高壓泵a(52)連接納濾膜裝置(5)。

5.如權(quán)利要求1所述的一種高礦化度礦井水零排放處理裝置，其特征在于：還包括貯水池b(61)與高壓泵b(62)，所述貯水池b(61)上部連接納濾膜裝置(5)，所述貯水池b(61)下部通過高壓泵b(62)連接反滲透膜裝置(6)。

6.如權(quán)利要求1所述的一種高礦化度礦井水零排放處理裝置，其特征在于：所述機械壓縮蒸發(fā)裝置a(8)包括預(yù)熱器a(81)、加熱器a(82)、蒸發(fā)器a(83)和壓縮機a(84)，所述蒸發(fā)器a(83)頂部通過壓縮機a(84)連接加熱器a(82)上部，所述加熱器a(82)頂部連接蒸發(fā)器a(83)下部，所述預(yù)熱器a(81)頂部連接加熱器a(82)下部，所述預(yù)熱器a(81)一端連接加熱器a(82)底部，另一端連接納濾膜裝置(5)。

7.如權(quán)利要求1所述的一種高礦化度礦井水零排放處理裝置，其特征在于：所述機械壓縮蒸發(fā)裝置b(9)包括預(yù)熱器b(91)、加熱器b(92)、蒸發(fā)器b(93)和壓縮機b(94)，所述蒸發(fā)器b(93)頂部通過壓縮機b(94)連接加熱器b(92)上部，所述加熱器b(92)頂部連接蒸發(fā)器b(93)下部，所述預(yù)熱器b(91)頂部連接加熱器b(92)下部，所述預(yù)熱器b(91)一端連接加熱器b(92)底部，另一端連接反滲透膜裝置(6)。

8.如權(quán)利要求1所述的一種高礦化度礦井水零排放處理裝置，其特征在于：所述混合反應(yīng)池(2)內(nèi)設(shè)有軟化劑和混凝劑，所述軟化劑為石灰、純堿、苛性鈉、石膏中的一種或兩種，所述混凝劑為聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、聚丙烯酰胺中的一種或兩種。

9.如權(quán)利要求1所述的一種高礦化度礦井水零排放處理裝置，其特征在于：所述動態(tài)膜(33)采用平板網(wǎng)狀或燒結(jié)聚乙烯過濾管作為支撐結(jié)構(gòu)。

10.一種高礦化度礦井水零排放處理方法，使用權(quán)利要求1-9所述的一種高礦化度礦井水零排放處理裝置，其特征在于：所述步驟包括：第一步，高礦化度礦井水進(jìn)入井下預(yù)處理裝置中的調(diào)節(jié)沉淀池(1)，所述調(diào)節(jié)沉淀池(1)水力停留時間2～4小時，調(diào)節(jié)沉淀池(1)后端設(shè)斜板(11)，提高煤粉的沉淀效率，污泥經(jīng)污泥管自流進(jìn)入污泥濃縮池(4)濃縮；第二步，經(jīng)過調(diào)節(jié)沉淀池(1)的廢水進(jìn)入混合反應(yīng)池(2)，所述混合反應(yīng)池(2)水力停留時間0.5～1小時，混合反應(yīng)池(2)內(nèi)設(shè)攪拌器，投加軟化劑和混凝劑，所述軟化劑為石灰、純堿、苛性鈉、石膏中的一種或兩種，所述混凝劑為聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、聚丙烯酰胺中的一種或兩種，軟化劑的投加量為10～100mg/L,混凝劑的投加量為15～30mg/L，鈣鎂硬度生成沉淀，細(xì)小煤灰及膠體脫穩(wěn)生成絮體；第三步，經(jīng)過混合反應(yīng)池(2)后的廢水進(jìn)入曝氣動態(tài)膜池(3)，所述曝氣動態(tài)膜池(3)水力停留時間1～2小時，鼓風(fēng)機(31)鼓入空氣經(jīng)曝氣頭(32)切割后形成微小氣泡，乳化油由氣泡上升至水面，由刮渣板(34)刮除，浮渣進(jìn)入污泥濃縮池(4)；絮體由燒結(jié)聚乙烯過濾管支撐結(jié)構(gòu)動態(tài)膜(33)攔截，進(jìn)行鈣鎂硬度、細(xì)小煤粉、膠體的去除，進(jìn)一步降低出水雜質(zhì)，絮體也由氣泡上升至水面，由刮渣板(34)刮除，浮渣進(jìn)入污泥濃縮池(4)；第四步，經(jīng)過曝氣動態(tài)膜池(3)處理后的廢水由抽吸泵(35)自井下提升至地面上的貯水池a(51)，經(jīng)高壓泵a(52)加壓后進(jìn)入納濾膜裝置(5)，納濾膜裝置(5)的壓力為0.5～1.0MPa，截留水中的二價離子；第五步，經(jīng)過納濾膜裝置(5)處理后的廢水進(jìn)入貯水池b(61)，經(jīng)高壓泵b(62)加壓后進(jìn)入反滲透膜裝置(6)，反滲透膜裝置(6)的壓力為2～10Mpa，截留水中的一價離子，出水進(jìn)入清水池(7)；第六步，納濾膜裝置(5)的濃縮液由機械壓縮蒸發(fā)裝置a(8)處理后得到二價鹽，納濾膜裝置(5)的回收率≥80％，二價鹽脫鹽率≥97％，反滲透膜裝置(6)的濃縮液由機械壓縮蒸發(fā)裝置b(9)處理后得到一價鹽，反滲透膜裝置(6)的回收率≥75％，脫鹽率≥95％，所述機械壓縮蒸發(fā)裝置a(8)與機械壓縮蒸發(fā)裝置b(9)的蒸發(fā)溫度為40℃～100℃，蒸發(fā)每噸濃縮液的耗電量25KW～100KW。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明專利為了解決現(xiàn)有高礦化度礦井水處理技術(shù)中膜易堵塞，造成處理能力降低，膜清洗次數(shù)增加，運行費用增加，結(jié)晶形成的混鹽無有效方法進(jìn)行再利用，作為危廢處理，成本較高的問題。

本發(fā)明專利的技術(shù)方案為：一種高礦化度礦井水零排放處理裝置，包括井下預(yù)處理裝置、井上脫鹽處理裝置和井上濃縮結(jié)晶裝置；

所述井下預(yù)處理裝置包括調(diào)節(jié)沉淀池、混合反應(yīng)池、曝氣動態(tài)膜池和污泥濃縮池；

所述調(diào)節(jié)沉淀池連接混合反應(yīng)池，混合反應(yīng)池連接曝氣動態(tài)膜池，所述曝氣動態(tài)膜池外設(shè)有鼓風(fēng)機，所述曝氣動態(tài)膜池內(nèi)底部設(shè)有曝氣頭，所述鼓風(fēng)機連接曝氣頭，所述曝氣動態(tài)膜池頂部設(shè)有刮渣機，所述曝氣動態(tài)膜池內(nèi)設(shè)有動態(tài)膜，所述曝氣動態(tài)膜池外設(shè)有抽吸泵；所述曝氣動態(tài)膜池連接污泥濃縮池；

所述井上脫鹽處理裝置包括納濾膜裝置與反滲透膜裝置，所述曝氣動態(tài)膜池連接納濾膜裝置，所述納濾膜裝置連接反滲透膜裝置；

所述井上濃縮結(jié)晶裝置包括機械壓縮蒸發(fā)裝置a和機械壓縮蒸發(fā)裝置b，所述納濾膜裝置連接機械壓縮蒸發(fā)裝置a，所述反滲透膜裝置連接機械壓縮蒸發(fā)裝置b；

還包括清水池，所述反滲透膜裝置連接有清水池。

所述混合反應(yīng)池內(nèi)設(shè)有機械攪拌裝置。

所述調(diào)節(jié)沉淀池設(shè)有斜板連接混合反應(yīng)池。

還包括貯水池a與高壓泵a，所述貯水池a上部連接抽吸泵，所述貯水池a下部通過高壓泵a連接納濾膜裝置。

還包括貯水池b與高壓泵b，所述貯水池b上部連接納濾膜裝置，所述貯水池b下部通過高壓泵b連接反滲透膜裝置。

所述機械壓縮蒸發(fā)裝置a包括預(yù)熱器a、加熱器a、蒸發(fā)器a和壓縮機a，所述蒸發(fā)器a頂部通過壓縮機a連接加熱器a上部，所述加熱器a頂部連接蒸發(fā)器a下部，所述預(yù)熱器a頂部連接加熱器a下部，所述預(yù)熱器a一端連接加熱器a底部，另一端連接納濾膜裝置。

所述機械壓縮蒸發(fā)裝置b包括預(yù)熱器b、加熱器b、蒸發(fā)器b和壓縮機b，所述蒸發(fā)器b頂部通過壓縮機b連接加熱器b上部，所述加熱器b頂部連接蒸發(fā)器b下部，所述預(yù)熱器b頂部連接加熱器b下部，所述預(yù)熱器b一端連接加熱器b底部，另一端連接反滲透膜裝置。

所述混合反應(yīng)池內(nèi)設(shè)有軟化劑和混凝劑，所述軟化劑為石灰、純堿、苛性鈉、石膏中的一種或兩種，所述混凝劑為聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、聚丙烯酰胺中的一種或兩種。

所述動態(tài)膜采用平板網(wǎng)狀或燒結(jié)聚乙烯過濾管作為支撐結(jié)構(gòu)。

一種高礦化度礦井水零排放處理方法，所述步驟包括：

第一步，高礦化度礦井水進(jìn)入井下預(yù)處理裝置中的調(diào)節(jié)沉淀池，所述調(diào)節(jié)沉淀池水力停留時間2～4小時，調(diào)節(jié)沉淀池后端設(shè)斜板，提高煤粉的沉淀效率，污泥經(jīng)污泥管自流進(jìn)入污泥濃縮池濃縮；

第二步，經(jīng)過調(diào)節(jié)沉淀池的廢水進(jìn)入混合反應(yīng)池，所述混合反應(yīng)池水力停留時間0.5～1小時，混合反應(yīng)池內(nèi)設(shè)攪拌器，投加軟化劑和混凝劑，所述軟化劑為石灰、純堿、苛性鈉、石膏中的一種或兩種，所述混凝劑為聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、聚丙烯酰胺中的一種或兩種，軟化劑的投加量為10～100mg/L,混凝劑的投加量為15～30mg/L，鈣鎂硬度生成沉淀，細(xì)小煤灰及膠體脫穩(wěn)生成絮體；

第三步，經(jīng)過混合反應(yīng)池后的廢水進(jìn)入曝氣動態(tài)膜池，所述曝氣動態(tài)膜池水力停留時間1～2小時，鼓風(fēng)機鼓入空氣經(jīng)曝氣頭切割后形成微小氣泡，乳化油由氣泡上升至水面，由刮渣機刮除，浮渣進(jìn)入污泥濃縮池；絮體由燒結(jié)聚乙烯過濾管支撐結(jié)構(gòu)動態(tài)膜攔截，進(jìn)行鈣鎂硬度、細(xì)小煤粉、膠體的去除，進(jìn)一步降低出水雜質(zhì)，絮體也由氣泡上升至水面，由刮渣機刮除，浮渣進(jìn)入污泥濃縮池；

第四步，經(jīng)過曝氣動態(tài)膜池處理后的廢水由抽吸泵自井下提升至地面上的貯水池a，經(jīng)高壓泵a加壓后進(jìn)入納濾膜裝置，納濾膜裝置的壓力為0.5～1.0MPa，截留水中的二價離子；

第五步，經(jīng)過納濾膜裝置處理后的廢水進(jìn)入貯水池b，經(jīng)高壓泵b加壓后進(jìn)入反滲透膜裝置，反滲透膜裝置的壓力為2～10Mpa，截留水中的一價離子，出水進(jìn)入清水池；

第六步，納濾膜裝置的濃縮液由機械壓縮蒸發(fā)裝置a處理后得到二價鹽，納濾膜裝置的回收率≥80％，二價鹽脫鹽率≥97％，反滲透膜裝置的濃縮液由機械壓縮蒸發(fā)裝置b處理后得到一價鹽，反滲透膜裝置的回收率≥75％，脫鹽率≥95％，所述機械壓縮蒸發(fā)裝置a與機械壓縮蒸發(fā)裝置b的蒸發(fā)溫度為40℃～100℃，蒸發(fā)每噸濃縮液的耗電量25KW～100KW。

本發(fā)明專利的優(yōu)點在于：

(1)本發(fā)明專利將高礦化度礦井水預(yù)處理裝置設(shè)置在井下，處理后的礦井水一部分直接回用作礦下除塵，一部分提升至地面經(jīng)脫鹽處理裝置、濃縮結(jié)晶裝置處理后出水回用，同時回收一價鹽和二價鹽。將礦井水高效經(jīng)濟地循環(huán)利用，實現(xiàn)高礦化度礦井水的零排放。通知實現(xiàn)分鹽回收，回收的工業(yè)鹽價格在500元/噸左右。既解決了鹽的出路，減少了處理成本，又增加了經(jīng)濟效益。

(2)預(yù)處理裝置有效去除高礦化度礦井水中的懸浮物、鈣鎂離子，減少膜處理裝置的負(fù)荷，減輕膜污染，提高產(chǎn)水率。

(3)曝氣動態(tài)膜池中曝氣一方面起到氣浮的作用，將乳化油、細(xì)小絮體帶至水面，由刮渣機刮除；另一方面對動態(tài)膜產(chǎn)生剪切作用，進(jìn)行動態(tài)膜的更新，因此，不需要對動態(tài)膜進(jìn)行反沖洗，簡化了處理工藝。

（發(fā)明人：趙軍利;候振華;王春輝;程愛華;代革聯(lián);田華;許珂）