公布日：2024.03.19
申請日：2023.11.24
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)N;C02F5/00(2023.01)N;C02F1/44(2023.01)N;C02F3/00(2023.01)N;C02F103/10(2006.01)N
摘要
本申請公開了一種脫鹽濃淡水、生活污水經(jīng)濟回用系統(tǒng)及方法，包括脫鹽濃淡水處理單元、生活污水處理單元、回用分配單元和水量分配中心；脫鹽濃淡水處理單元的入口與礦井水緩沖水池相連，脫鹽濃淡水處理單元的出口連接回用分配單元；生活污水處理單元的入口輸入生活污水，出口連接回用分配單元；回用分配單元的輸出端連接外排/用水單元；水量分配中心用于監(jiān)測淡水回收率、濃淡水、摻混水以及生活污水處理后中水的水質(zhì)指標(biāo)。本發(fā)明通過極限控制外排礦井水水質(zhì)要求，實現(xiàn)礦井水脫鹽系統(tǒng)的低負(fù)荷運行，同時通過對濃水的回用路徑擴展，實現(xiàn)濃水100％自循環(huán)回用，避免了傳統(tǒng)高鹽濃水蒸發(fā)結(jié)晶零排放系統(tǒng)的高建設(shè)投資、高運行成本、低經(jīng)濟性。
權(quán)利要求書
1.一種脫鹽濃淡水、生活污水經(jīng)濟回用系統(tǒng)，包括：脫鹽濃淡水處理單元，所述脫鹽濃淡水處理單元的入口與礦井水緩沖水池(1)相連，脫鹽濃淡水處理單元的出口連接回用分配單元；生活污水處理單元，所述生活污水處理單元的入口輸入生活污水，出口連接回用分配單元；回用分配單元，所述回用分配單元的輸出端連接外排/用水單元；水量分配中心(8)，所述水量分配中心(8)的控制端連接回用分配單元的控制端，數(shù)據(jù)采集端連接外排/用水單元；所述水量分配中心(8)用于監(jiān)測淡水回收率、濃淡水、摻混水以及生活污水處理后中水的水質(zhì)指標(biāo)，并實時監(jiān)控統(tǒng)計用水量、需水量以及來水量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫鹽濃淡水、生活污水經(jīng)濟回用系統(tǒng)，所述脫鹽濃淡水處理單元包括依次連接的軟化凈化系統(tǒng)(2-1)和膜脫鹽系統(tǒng)(2-2)；軟化凈化系統(tǒng)(2-1)的入口與礦井水緩沖水池(1)相連，出口連接回用分配單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脫鹽濃淡水、生活污水經(jīng)濟回用系統(tǒng)，所述回用分配單元包括淡水回用分配裝置(3)、濃水回用分配裝置(4)以及摻混達標(biāo)外排裝置(5)；所述摻混達標(biāo)外排裝置(5)的入口分別與礦井水緩沖水池(1)和膜脫鹽系統(tǒng)(2-2)的濃水出口相連；所述濃水回用分配裝置(4)的入口與膜脫鹽系統(tǒng)(2-2)的濃水出口相連；所述淡水回用分配裝置(3)的入口與膜脫鹽系統(tǒng)(2-2)的淡水出口相連；淡水回用分配裝置(3)、濃水回用分配裝置(4)以及摻混達標(biāo)外排裝置(5)的出口均與外排/用水單元的入口相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脫鹽濃淡水、生活污水經(jīng)濟回用系統(tǒng)，所述外排/用水單元包括礦井水達標(biāo)外排裝置(8-1)、生活用水裝置(8-2)、井下系統(tǒng)用水裝置(8-3)、黃泥灌漿補水裝置(8-4)、洗煤生產(chǎn)補充水裝置(8-5)以及儲煤系統(tǒng)噴淋裝置(8-6)；所述礦井水達標(biāo)外排裝置(8-1)的入口與摻混達標(biāo)外排裝置(5)的出口相連；所述生活用水裝置(8-2)和井下系統(tǒng)用水裝置(8-3)的入口均與淡水回用分配裝置(3)的出口相連；所述黃泥灌漿補水裝置(8-4)、洗煤生產(chǎn)補充水裝置(8-5)以及儲煤系統(tǒng)噴淋裝置(8-6)的入口均與濃水回用分配裝置(4)的出口相連；所述礦井水達標(biāo)外排裝置(8-1)、生活用水裝置(8-2)、井下系統(tǒng)用水裝置(8-3)、黃泥灌漿補水裝置(8-4)、洗煤生產(chǎn)補充水裝置(8-5)以及儲煤系統(tǒng)噴淋裝置(8-6)的數(shù)據(jù)采集端均連接水量分配中心(8)的數(shù)據(jù)采集端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脫鹽濃淡水、生活污水經(jīng)濟回用系統(tǒng)，所述生活污水處理單元包括依次連接的生活污水物理處理系統(tǒng)(6-1)和生活污水生化處理系統(tǒng)(6-2)；所述生活污水物理處理系統(tǒng)(6-1)的入口輸入生活污水，所述生活污水生化處理系統(tǒng)(6-2)的出口連接回用分配單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的脫鹽濃淡水、生活污水經(jīng)濟回用系統(tǒng)，所述回用分配單元包括中水回用分配裝置(7)，所述中水回用分配裝置(7)的入口連接生活污水生化處理系統(tǒng)(6-2)，出口與外排/用水單元的入口相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的脫鹽濃淡水、生活污水經(jīng)濟回用系統(tǒng)，所述外排/用水單元包括生產(chǎn)系統(tǒng)防塵灑水裝置(8-7)和生活雜用水裝置(8-8)；所述生產(chǎn)系統(tǒng)防塵灑水裝置(8-7)和生活雜用水裝置(8-8)的入口均與中水回用分配裝置(7)的出口相連；所述生產(chǎn)系統(tǒng)防塵灑水裝置(8-7)和生活雜用水裝置(8-8)的數(shù)據(jù)采集端均連接水量分配中心(8)的數(shù)據(jù)采集端。
8.一種用于實現(xiàn)權(quán)利要求1-7任一項所述系統(tǒng)的脫鹽濃淡水、生活污水經(jīng)濟回用方法，包括以下步驟：TDS微超標(biāo)礦井水進入礦井水緩沖水池(1)均質(zhì)儲存，水池出口設(shè)置兩路，一路進入摻混達標(biāo)外排裝置(5)混合，一路進入軟化凈化系統(tǒng)(2-1)用于實現(xiàn)降硬除濁，軟化凈化系統(tǒng)(2-1)出水進入膜脫鹽系統(tǒng)(2-2)進行脫鹽，出水分為淡水和濃水；其中淡水通過淡水回用分配裝置(3)回用至生活用水裝置(8-2)、井下系統(tǒng)用水裝置(8-3)，多余淡水通過與待摻混的礦井水原水摻混，外排水水質(zhì)應(yīng)TDS≤1000mg/L；濃水通過濃水回用分配裝置(4)回用至黃泥灌漿補水裝置(8-4)、洗煤生產(chǎn)補充水裝置(8-5)以及儲煤系統(tǒng)噴淋裝置(8-6)；洗煤生產(chǎn)補充水采用生活污水回用水、渣漿泵軸封冷卻排水和部分濃水的摻混水，能夠降低濃鹽水作為洗煤生產(chǎn)補充水的含鹽量；礦井生活污水依次進入生活污水物理處理系統(tǒng)(6-1)和生活污水生化處理系統(tǒng)(6-2)，出水進入中水回用分配裝置(7)，中水回用分配裝置(7)分別與生產(chǎn)系統(tǒng)防塵灑水裝置(8-7)、生活雜用水裝置(8-8)及濃水回用分配裝置(4)相連接，實現(xiàn)中水100％回用；礦區(qū)生活污水經(jīng)生活污水處理站處理，回用于地面生活雜用以及洗煤廠生產(chǎn)補水以及生產(chǎn)系統(tǒng)防塵灑水；水量分配中心(8)與摻混達標(biāo)外排裝置(5)、淡水回用分配裝置(3)、濃水回用分配裝置(4)及中水回用分配裝置(7)相連接，用于礦井水系統(tǒng)淡水回收率、濃淡水、摻混水、生活污水處理后中水的水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測功能，并對用水量、需水量、來水量進行實時監(jiān)控統(tǒng)計；根據(jù)各用水點需求實時調(diào)控分配裝置，使脫鹽濃水經(jīng)濃水回用分配裝置(4)全部回用，當(dāng)水量不足時經(jīng)中水回用分配裝置(7)補充水量；當(dāng)水量分配中心檢測礦井水達標(biāo)外排裝置(8-1)含鹽量超標(biāo)時，增大礦井水緩沖水池(1)進入軟化凈化系統(tǒng)(2-1)的礦井水量或增大膜脫鹽系統(tǒng)(2-2)的回收率、減小礦井水緩沖水池(1)進入摻混達標(biāo)外排裝置(5)的礦井水量；使礦井水摻混達標(biāo)外排裝置(5)水質(zhì)滿足排放要求并設(shè)為第一優(yōu)先級，依此減少礦井水處理系統(tǒng)運行容量、降低運行成本；通過調(diào)高礦井水摻混外排水量、保證濃水的全部回用以及降低礦井水處理系統(tǒng)出力，進而降低運行成本，同時通過濃水和中水的全部回用控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的脫鹽濃淡水、生活污水經(jīng)濟回用方法，所述根據(jù)各用水點需求實時調(diào)控分配裝置的具體方法如下：
式中：Q礦井水為TDS微超標(biāo)礦井水需處理總量；μ礦井水為TDS微超標(biāo)礦井水含鹽量；Q摻混為TDS微超標(biāo)礦井水直接去摻混達標(biāo)外排裝置(5)的水量；Q淡水為TDS微超標(biāo)礦井水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的淡水量；μ淡水為TDS微超標(biāo)礦井水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的淡水含鹽量；Q濃水為TDS微超標(biāo)礦井水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的濃水量；μ濃水為TDS微超標(biāo)礦井水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的濃水含鹽量；μ摻混排放為摻混外排礦井水含鹽量；α為TDS微超標(biāo)礦井水處理膜脫鹽系統(tǒng)(2-2)的回收率。
發(fā)明內(nèi)容
本申請的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種脫鹽濃淡水、生活污水經(jīng)濟回用系統(tǒng)及方法，以實現(xiàn)脫鹽濃水的內(nèi)部消化、生活污水的全部回用，無需新建蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，同時拓展脫鹽淡水內(nèi)部使用途徑，提高水資源利用率。
為了實現(xiàn)上述目的，本申請采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
第一方面，本申請?zhí)峁┮环N脫鹽濃淡水、生活污水經(jīng)濟回用系統(tǒng)，包括：
脫鹽濃淡水處理單元，所述脫鹽濃淡水處理單元的入口與礦井水緩沖水池相連，脫鹽濃淡水處理單元的出口連接回用分配單元；
生活污水處理單元，所述生活污水處理單元的入口輸入生活污水，出口連接回用分配單元；
回用分配單元，所述回用分配單元的輸出端連接外排/用水單元；
水量分配中心，所述水量分配中心的控制端連接回用分配單元的控制端，數(shù)據(jù)采集端連接外排/用水單元；所述水量分配中心用于監(jiān)測淡水回收率、濃淡水、摻混水以及生活污水處理后中水的水質(zhì)指標(biāo)，并實時監(jiān)控統(tǒng)計用水量、需水量以及來水量。
第一方面，本申請?zhí)峁┮环N脫鹽濃淡水、生活污水經(jīng)濟回用方法，包括以下步驟：
TDS微超標(biāo)礦井水進入礦井水緩沖水池均質(zhì)儲存，水池出口設(shè)置兩路，一路進入摻混達標(biāo)外排裝置混合，一路進入軟化凈化系統(tǒng)用于實現(xiàn)降硬除濁，軟化凈化系統(tǒng)出水進入膜脫鹽系統(tǒng)進行脫鹽，出水分為淡水和濃水；其中淡水通過淡水回用分配裝置回用至生活用水裝置、井下系統(tǒng)用水裝置，多余淡水通過與待摻混的礦井水原水摻混，外排水水質(zhì)應(yīng)TDS≤1000mg/L；
濃水通過濃水回用分配裝置回用至黃泥灌漿補水裝置、洗煤生產(chǎn)補充水裝置以及儲煤系統(tǒng)噴淋裝置；洗煤生產(chǎn)補充水采用生活污水回用水、渣漿泵軸封冷卻排水和部分濃水的摻混水，能夠降低濃鹽水作為洗煤生產(chǎn)補充水的含鹽量；
礦井生活污水依次進入生活污水物理處理系統(tǒng)和生活污水生化處理系統(tǒng)，出水進入中水回用分配裝置，中水回用分配裝置分別與生產(chǎn)系統(tǒng)防塵灑水裝置、生活雜用水裝置及濃水回用分配裝置相連接，實現(xiàn)中水100％回用；礦區(qū)生活污水經(jīng)生活污水處理站處理，回用于地面生活雜用以及洗煤廠生產(chǎn)補水以及生產(chǎn)系統(tǒng)防塵灑水；
水量分配中心與摻混達標(biāo)外排裝置、淡水回用分配裝置、濃水回用分配裝置及中水回用分配裝置相連接，用于礦井水系統(tǒng)淡水回收率、濃淡水、摻混水、生活污水處理后中水的水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測功能，并對用水量、需水量、來水量進行實時監(jiān)控統(tǒng)計；根據(jù)各用水點需求實時調(diào)控分配裝置，使脫鹽濃水經(jīng)濃水回用分配裝置全部回用，當(dāng)水量不足時經(jīng)中水回用分配裝置補充水量；當(dāng)水量分配中心檢測礦井水達標(biāo)外排裝置含鹽量超標(biāo)時，增大礦井水緩沖水池進入軟化凈化系統(tǒng)的礦井水量或增大膜脫鹽系統(tǒng)的回收率、減小礦井水緩沖水池進入摻混達標(biāo)外排裝置的礦井水量；使礦井水摻混達標(biāo)外排裝置水質(zhì)滿足排放要求并設(shè)為第一優(yōu)先級，依此減少礦井水處理系統(tǒng)運行容量、降低運行成本；通過調(diào)高礦井水摻混外排水量、保證濃水的全部回用以及降低礦井水處理系統(tǒng)出力，進而降低運行成本，同時通過濃水和中水的全部回用控制。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請具有以下有益效果：
本發(fā)明通過極限控制外排礦井水水質(zhì)要求，實現(xiàn)礦井水脫鹽系統(tǒng)的低水平運行，同時通過對濃水的回用路徑擴展，實現(xiàn)濃水100％自循環(huán)回用，避免了傳統(tǒng)高鹽濃水蒸發(fā)結(jié)晶零排放系統(tǒng)的高建設(shè)投資、高運行成本、低經(jīng)濟性。通過對礦井水濃淡水的合理分配使用，并對生活污水處理后的中水?dāng)U展使用路徑，實現(xiàn)礦井水資源適配性、全流程、全方位的回用，提高礦井水環(huán)保水平，降低水資源浪費。該發(fā)明尤其適用于存在礦井水TDS微超標(biāo)的煤礦，解決了煤礦建設(shè)場地狹小、濃水蒸發(fā)結(jié)晶零排放系統(tǒng)投資造價極高、系統(tǒng)冗長且運維難度大等難題。
（發(fā)明人：陳玉強;張凱;李小軍;胡明睿;陳陽;王新;李嘉賓）
