本公開涉及一種礦井水井下協同除硬處理系統和方法。

背景技術：

1、礦井水主要由煤礦開采過程中進入巷道的地下水和地層水構成，通常含有大量懸浮物（包括煤粉、巖粉等顆粒雜質）和硬度離子（主要為鈣、鎂離子）。隨著水資源利用率要求的提高，礦井水的循環利用逐漸成為煤礦生產的重要環節。現有礦井水處理方法主要依賴地面處理系統，通常包括懸浮物去除和硬度處理兩個步驟，通過沉淀、過濾、絮凝、加藥軟化等工藝實現，存在流程復雜、成本高、沉降時間長、占地面積大、藥劑消耗量高等不足。例如，現有地面處理系統需要建設專門的泵站將礦井水抽至地面，提升費用顯著，且抽排易誘發地面沉降、塌陷等地質災害，嚴重破壞生態環境；為保證沉淀效果，實際的工程應用中往往過量投加絮凝劑、助凝劑等化學藥劑，容易造成藥劑殘留膜污堵，影響系統的通暢性和穩定性，增加維護成本，而若硬度去除不充分時，則會發生硬垢堵塞管道、設備現象，且出水質量難以滿足回用水標準；此外，地面處理沉淀后形成的污泥含水率通常較高，仍需進一步的濃縮脫水處理，增加了后續處理難度。

技術實現思路

1、本公開的目的是提供一種礦井水井下協同除硬處理系統和方法。

2、為了實現上述目的，本公開第一方面，提供一種礦井水井下協同除硬處理系統，該系統包括地下水庫和加藥單元；

3、所述地下水庫用于接收含有懸浮物的礦井水，使所述礦井水在ph值為9.5~10.5的條件下進行懸浮物協同除硬反應，得到去除懸浮物和硬度離子后的凈化水；

4、所述加藥單元用于向所述礦井水中提供除硬劑。

5、可選地，所述礦井水的礦化度為1000~20000mg/l，濁度為0~10000?ntu，以caco3計的硬度為0~2000?mg/l。

6、可選地，所述加藥單元包括庫前加藥單元和/或庫中加藥單元，所述庫前加藥單元用于在所述礦井水進入所述地下水庫前提供所述除硬劑，所述庫中加藥單元用于向所述地下水庫的礦井水中提供所述除硬劑。

7、可選地，所述庫前加藥單元包括配藥子單元、儲藥子單元和加藥混合子單元；

8、所述配藥子單元用于根據所述礦井水的水質參數配制所述除硬劑；

9、所述儲藥子單元用于暫存所述除硬劑；

10、所述加藥混合子單元用于提供所述除硬劑與所述礦井水進行充分混合。

11、可選地，所述加藥混合子單元配置有ph值監測裝置和自動加藥控制器；

12、所述ph值監測裝置用于實時監測所述加藥混合子單元中的礦井水的ph值；

13、所述自動加藥控制器與所述ph值監測裝置連接，用于根據所述礦井水的ph值自動調節所述除硬劑的投加量，以確保所述礦井水的ph值保持在預設范圍內。

14、可選地，所述地下水庫包括串聯的多個水庫子單元，多個所述水庫子單元分別與所述庫中加藥單元連接；

15、每個所述水庫子單元提供沿水流方向不小于20m的滲流路徑，并分別配置有ph值監測裝置、濁度監測裝置和硬度監測裝置。

16、可選地，所述水庫子單元設置有均勻分布的多個加藥點，所述庫中加藥單元包括一一對應地連接于所述加藥點的多個加藥子單元，所述加藥子單元用于通過所述加藥點向所述水庫子單元的礦井水中提供所述除硬劑；

17、優選地，所述加藥子單元配置有自動加藥控制器，用于根據相應所述水庫子單元的礦井水的水質自動調節所述除硬劑的投加量。

18、可選地，所述凈化水的礦化度為1000~20000mg/l，濁度為＜20?ntu，以caco3計的硬度為0~100?mg/l，ph值為9.5~10.5。

19、本公開第二方面，提供采用本公開第一方面所述的系統處理礦井水的方法，該方法包括：

20、令含有懸浮物的礦井水進入地下水庫，通過加藥單元向所述地下水庫的礦井水中提供除硬劑，使所述礦井水在ph值為9.5~10.5的條件下進行懸浮物協同除硬反應，得到去除懸浮物和硬度離子后的凈化水。

21、可選地，所述地下水庫中的礦井水的停留時間為4h至60天。

22、通過上述技術方案，本公開利用井下空間實現礦井水中懸浮物與硬度離子的協同去除，有效提升了礦井水處理的整體效率和凈化效果，有利于減少化學藥劑的使用量、降低處理成本，避免因藥劑殘留、水質過硬造成的設備堵塞與結垢風險，延長了系統的使用壽命，還有利于降低污泥處理需求，減少了環境負擔，處理后所得凈化水可滿足生產、降塵和消防用水等需求，顯著提高了水資源回用率，具有廣闊的應用前景。

23、本公開的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

技術特征：

1.一種礦井水井下協同除硬處理系統，其特征在于，該系統包括地下水庫和加藥單元；

2.根據權利要求1所述的系統，其中，所述礦井水的礦化度為1000~20000mg/l，濁度為0~10000ntu，以caco3計的總硬度為0~2000mg/l。

3.根據權利要求1所述的系統，其中，所述加藥單元包括庫前加藥單元和/或庫中加藥單元，所述庫前加藥單元用于在所述礦井水進入所述地下水庫前提供所述除硬劑，所述庫中加藥單元用于向所述地下水庫的礦井水中提供所述除硬劑。

4.根據權利要求3所述的系統，其中，所述庫前加藥單元包括配藥子單元、儲藥子單元和加藥混合子單元；

5.根據權利要求4所述的系統，其中，所述加藥混合子單元配置有ph值監測裝置和自動加藥控制器；

6.根據權利要求3所述的系統，其中，所述地下水庫包括串聯的多個水庫子單元，多個所述水庫子單元分別與所述庫中加藥單元連接；

7.根據權利要求6所述的系統，其中，所述水庫子單元設置有均勻分布的多個加藥點，所述庫中加藥單元包括一一對應地連接于所述加藥點的多個加藥子單元，所述加藥子單元用于通過所述加藥點向所述水庫子單元的礦井水中提供所述除硬劑；

8.根據權利要求1所述的系統，其中，所述凈化水的礦化度為1000~20000mg/l，濁度為＜20?ntu，以caco3計的硬度為0~100?mg/l，ph值為9.5~10.5。

9.采用權利要求1~8中任意一項所述的系統處理礦井水的方法，其特征在于，該方法包括：

10.根據權利要求9所述的方法，其中，所述地下水庫中的礦井水的停留時間為4h至60天。

技術總結
本公開涉及一種礦井水井下協同除硬處理系統和方法，該系統包括地下水庫和加藥單元，可利用井下空間實現礦井水中懸浮物與硬度離子的協同去除，有效提升了礦井水處理的整體效率和凈化效果，有利于減少化學藥劑的使用量、降低處理成本，避免因藥劑殘留、水質過硬造成的設備堵塞與結垢風險，延長了系統的使用壽命，還有利于降低污泥處理需求，減少了環境負擔，處理后所得凈化水可滿足生產、降塵和消防用水等需求，顯著提高了水資源回用率，具有廣闊的應用前景。

技術研發人員：李小端,李井峰,郭強,劉兆峰,唐佳偉,李杰,賀安民
受保護的技術使用者：北京低碳清潔能源研究院
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28