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、生活污水經濟回用系統及方法，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指標。本發明通過極限控制外排礦井水水質要求，實現礦井水脫鹽系統的低負荷運行，同時通過對濃水的回用路徑擴展，實現濃水100％自循環回用，避免了傳統高鹽濃水蒸發結晶零排放系統的高建設投資、高運行成本、低經濟性。
權利要求書
1.一種脫鹽濃淡水、生活污水經濟回用系統，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，數據采集端連接外排/用水單元；所述水量分配中心(8)用于監測淡水回收率、濃淡水、摻混水以及生活污水處理后中水的水質指標，并實時監控統計用水量、需水量以及來水量。
2.根據權利要求1所述的脫鹽濃淡水、生活污水經濟回用系統，所述脫鹽濃淡水處理單元包括依次連接的軟化凈化系統(2-1)和膜脫鹽系統(2-2)；軟化凈化系統(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.根據權利要求2所述的脫鹽濃淡水、生活污水經濟回用系統，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)以及摻混達標外排裝置(5)；所述摻混達標外排裝置(5)的入口分別與礦井水緩沖水池(1)和膜脫鹽系統(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(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(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)以及摻混達標外排裝置(5)的出口均與外排/用水單元的入口相連。
4.根據權利要求3所述的脫鹽濃淡水、生活污水經濟回用系統，所述外排/用水單元包括礦井水達標外排裝置(8-1)、生活用水裝置(8-2)、井下系統用水裝置(8-3)、黃泥灌漿補水裝置(8-4)、洗煤生產補充水裝置(8-5)以及儲煤系統噴淋裝置(8-6)；所述礦井水達標外排裝置(8-1)的入口與摻混達標外排裝置(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)、洗煤生產補充水裝置(8-5)以及儲煤系統噴淋裝置(8-6)的入口均與濃水回用分配裝置(4)的出口相連；所述礦井水達標外排裝置(8-1)、生活用水裝置(8-2)、井下系統用水裝置(8-3)、黃泥灌漿補水裝置(8-4)、洗煤生產補充水裝置(8-5)以及儲煤系統噴淋裝置(8-6)的數據采集端均連接水量分配中心(8)的數據采集端。
5.根據權利要求1或2所述的脫鹽濃淡水、生活污水經濟回用系統，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(6-1)和生活污水生化處理系統(6-2)；所述生活污水物理處理系統(6-1)的入口輸入生活污水，所述生活污水生化處理系統(6-2)的出口連接回用分配單元。
6.根據權利要求5所述的脫鹽濃淡水、生活污水經濟回用系統，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(6-2)，出口與外排/用水單元的入口相連。
7.根據權利要求6所述的脫鹽濃淡水、生活污水經濟回用系統，所述外排/用水單元包括生產系統防塵灑水裝置(8-7)和生活雜用水裝置(8-8)；所述生產系統防塵灑水裝置(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；所述生產系統防塵灑水裝置(8-7)和生活雜用水裝置(8-8)的數據采集端均連接水量分配中心(8)的數據采集端。
8.一種用于實現權利要求1-7任一項所述系統的脫鹽濃淡水、生活污水經濟回用方法，包括以下步驟：TDS微超標礦井水進入礦井水緩沖水池(1)均質儲存，水池出口設置兩路，一路進入摻混達標外排裝置(5)混合，一路進入軟化凈化系統(2-1)用于實現降硬除濁，軟化凈化系統(2-1)出水進入膜脫鹽系統(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，外排水水質應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)、洗煤生產補充水裝置(8-5)以及儲煤系統噴淋裝置(8-6)；洗煤生產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(6-1)和生活污水生化處理系統(6-2)，出水進入中水回用分配裝置(7)，中水回用分配裝置(7)分別與生產系統防塵灑水裝置(8-7)、生活雜用水裝置(8-8)及濃水回用分配裝置(4)相連接，實現中水100％回用；礦區生活污水經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補水以及生產系統防塵灑水；水量分配中心(8)與摻混達標外排裝置(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，用于礦井水系統淡水回收率、濃淡水、摻混水、生活污水處理后中水的水質指標監測功能，并對用水量、需水量、來水量進行實時監控統計；根據各用水點需求實時調控分配裝置，使脫鹽濃水經濃水回用分配裝置(4)全部回用，當水量不足時經中水回用分配裝置(7)補充水量；當水量分配中心檢測礦井水達標外排裝置(8-1)含鹽量超標時，增大礦井水緩沖水池(1)進入軟化凈化系統(2-1)的礦井水量或增大膜脫鹽系統(2-2)的回收率、減小礦井水緩沖水池(1)進入摻混達標外排裝置(5)的礦井水量；使礦井水摻混達標外排裝置(5)水質滿足排放要求并設為第一優先級，依此減少礦井水處理系統運行容量、降低運行成本；通過調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.根據權利要求8所述的脫鹽濃淡水、生活污水經濟回用方法，所述根據各用水點需求實時調控分配裝置的具體方法如下：
式中：Q礦井水為TDS微超標礦井水需處理總量；μ礦井水為TDS微超標礦井水含鹽量；Q摻混為TDS微超標礦井水直接去摻混達標外排裝置(5)的水量；Q淡水為TDS微超標礦井水處理系統產生的淡水量；μ淡水為TDS微超標礦井水處理系統產生的淡水含鹽量；Q濃水為TDS微超標礦井水處理系統產生的濃水量；μ濃水為TDS微超標礦井水處理系統產生的濃水含鹽量；μ摻混排放為摻混外排礦井水含鹽量；α為TDS微超標礦井水處理膜脫鹽系統(2-2)的回收率。
發明內容
本申請的目的在于解決現有技術中的問題，提供一種脫鹽濃淡水、生活污水經濟回用系統及方法，以實現脫鹽濃水的內部消化、生活污水的全部回用，無需新建蒸發結晶系統，同時拓展脫鹽淡水內部使用途徑，提高水資源利用率。
為了實現上述目的，本申請采用以下技術方案予以實現：
第一方面，本申請提供一種脫鹽濃淡水、生活污水經濟回用系統，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，數據采集端連接外排/用水單元；所述水量分配中心用于監測淡水回收率、濃淡水、摻混水以及生活污水處理后中水的水質指標，并實時監控統計用水量、需水量以及來水量。
第一方面，本申請提供一種脫鹽濃淡水、生活污水經濟回用方法，包括以下步驟：
TDS微超標礦井水進入礦井水緩沖水池均質儲存，水池出口設置兩路，一路進入摻混達標外排裝置混合，一路進入軟化凈化系統用于實現降硬除濁，軟化凈化系統出水進入膜脫鹽系統進行脫鹽，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，外排水水質應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、洗煤生產補充水裝置以及儲煤系統噴淋裝置；洗煤生產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和生活污水生化處理系統，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系統防塵灑水裝置、生活雜用水裝置及濃水回用分配裝置相連接，實現中水100％回用；礦區生活污水經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補水以及生產系統防塵灑水；
水量分配中心與摻混達標外排裝置、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，用于礦井水系統淡水回收率、濃淡水、摻混水、生活污水處理后中水的水質指標監測功能，并對用水量、需水量、來水量進行實時監控統計；根據各用水點需求實時調控分配裝置，使脫鹽濃水經濃水回用分配裝置全部回用，當水量不足時經中水回用分配裝置補充水量；當水量分配中心檢測礦井水達標外排裝置含鹽量超標時，增大礦井水緩沖水池進入軟化凈化系統的礦井水量或增大膜脫鹽系統的回收率、減小礦井水緩沖水池進入摻混達標外排裝置的礦井水量；使礦井水摻混達標外排裝置水質滿足排放要求并設為第一優先級，依此減少礦井水處理系統運行容量、降低運行成本；通過調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。
與現有技術相比，本申請具有以下有益效果：
本發明通過極限控制外排礦井水水質要求，實現礦井水脫鹽系統的低水平運行，同時通過對濃水的回用路徑擴展，實現濃水100％自循環回用，避免了傳統高鹽濃水蒸發結晶零排放系統的高建設投資、高運行成本、低經濟性。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擴展使用路徑，實現礦井水資源適配性、全流程、全方位的回用，提高礦井水環保水平，降低水資源浪費。該發明尤其適用于存在礦井水TDS微超標的煤礦，解決了煤礦建設場地狹小、濃水蒸發結晶零排放系統投資造價極高、系統冗長且運維難度大等難題。
（發明人：陳玉強;張凱;李小軍;胡明睿;陳陽;王新;李嘉賓）
