阅读说明：本技术 中水回用设备 (Reclaimed water recycling equipment ) 是由 谭乐 于 2020-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种中水回用设备,涉及煤矿废水处理的技术领域,解决了现有技术中的膜过滤技术无法适用于煤矿井下特殊环境的技术问题。该发明包括过滤箱、产水管路、反洗管路、切换阀组和气控单元,产水管路和反洗管路与过滤箱的清水出口连接,且产水管路用于排放过滤后的清水,反洗管路用于向过滤箱中注入清洗液和/或空气清洗过滤箱。切换阀组位于产水管路和反洗管路上,且切换阀组与气控单元连接。产水管路和反洗管路均采用气控单元控制,防止中水回用设备在使用过程中产生火花引发井下爆炸。利用中水回用设备对煤矿废水进行过滤,进而实现了煤矿废水的循环利用,降低煤矿废水处理成本,节约采矿成本。(The invention provides reclaimed water recycling equipment, relates to the technical field of coal mine wastewater treatment, and solves the technical problem that the membrane filtration technology in the prior art cannot be applied to special underground coal mine environments. The device comprises a filter box, a water production pipeline, a backwashing pipeline, a switching valve group and a pneumatic control unit, wherein the water production pipeline and the backwashing pipeline are connected with a clean water outlet of the filter box, the water production pipeline is used for discharging filtered clean water, and the backwashing pipeline is used for injecting cleaning liquid and/or air into the filter box to clean the filter box. The switching valve group is positioned on the water production pipeline and the backwashing pipeline and is connected with the pneumatic control unit. The water production pipeline and the backwashing pipeline are controlled by the pneumatic control unit, so that the underground explosion caused by sparks generated by the reclaimed water recycling equipment in the using process is prevented. The reclaimed water recycling equipment is used for filtering coal mine wastewater, so that the coal mine wastewater is recycled, the coal mine wastewater treatment cost is reduced, and the mining cost is saved.)

中水回用设备

技术领域

本发明涉及煤矿废水处理的技术领域，尤其涉及一种中水回用设备和煤矿废水循环利用系统。

背景技术

废水过滤技术虽然在各领域取得了广泛应用，但受煤矿井下特殊的工作环境和煤矿废水成分多样性的制约，现有技术中的废水过滤膜无法适用于煤矿井下特殊环境和煤矿废水的过滤，进而无法在井下完成煤矿废水的处理。

现有技术中，煤矿井下废水需要经过五次转载，具体从用水点转至盘区水仓，再从盘区水仓转至主水仓，然后从主水仓转至工业水厂，最后由工业水厂转至地面水池，由地面污水站通过絮凝剂絮凝沉淀，清水经RO系统净化后返回井下用水点，煤泥水送往洗煤厂处理。

现有的煤矿废水处理方法至少存在以下不足：

1、井下供水量不足，影响生产。

2、井下设备经常存在待水停机现象，制约生产进度。造成井下排水系统压力增加。

3、处理费用较高：经过五次转载，水处理费用很高，约6～8元/m³左右。建设费用高、工程量大：供、排水管路安装工程量、排水仓施工工程量大。

4、存在环保方面的隐患，处理费用很高：为了处理煤泥，RO反渗透系统每天产生大量重盐水，虽然洗煤厂可利用部分，但依然有60％生物重盐水需排放或处理。若直接排放，违反环保政策；若处理，费用较高，具体的，每吨水处理费用25～45元。

发明内容

本发明其中一个目的是为了提出一种中水回用设备，解决了现有技术中的膜过滤技术无法实现煤矿井下特殊环境的技术问题。本发明优选实施方案中能够达到诸多有益效果，具体见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明的所述的中水回用设备包括过滤箱、产水管路、反洗管路、切换阀组和气控单元，产水管路和反洗管路与过滤箱的清水出口连接，且产水管路用于排放过滤后的清水，反洗管路用于向过滤箱中注入清洗液和/或空气清洗过滤箱；切换阀组位于产水管路和反洗管路上，且切换阀组与气控单元连接。

根据本发明一种进一步优选的技术方案，产水管路上设置有液体动力泵和产水切换阀。反洗管路包括气反洗管路和/或水反洗管路，气反洗管路上设置有气反洗切换阀。水反洗管路上设置有水反洗切换阀和液体动力泵。

根据本发明一种进一步优选的技术方案，气控单元还包括产水设备供气管路、反洗设备供气管路和阀门切换控制管路，产水设备供气管路和反洗设备供气管路与气源件连接，阀门切换控制管路与产水设备供气管路和/或反洗设备供气管路连接，以通过产水设备供气管路和/或反洗设备供气管路为阀门切换控制管路提供压缩气体。

根据本发明一种进一步优选的技术方案，产水设备供气管路与产水管路上的液体动力泵连接；反洗设备供气管路包括气反洗设备供气管路和/或水反洗设备供气管路；气反洗设备供气管路与气反洗管路连接，水反洗设备供气管路与水反洗管路上的液体动力泵连接。阀门切换控制管路与产水切换阀、水反洗切换阀和/或气反洗切换阀连接。

根据本发明一种进一步优选的技术方案，产水设备供气管路包括产水自动气控管路，水反洗设备供气管路包括水反洗自动气控管路，气控单元还包括气路切换控制器，且产水自动气控管路和水反洗自动气控管路通过气路切换控制器与气源件连接。

根据本发明一种进一步优选的技术方案，产水设备供气管路还包括产水手动气控管路。水反洗设备供气管路还包括水反洗手动气控管路。气控单元还包括气反洗手动气控管路。产水手动气控管路与产水管路连接。气反洗手动气控管路与气反洗管路连接，水反洗手动气控管路与水反洗管路连接。产水手动气控管路、气反洗手动气控管路和水反洗手动气控管路均包括基本阀和控制按钮，控制按钮与基本阀连接。

根据本发明一种进一步优选的技术方案，过滤箱包括平板陶瓷膜和曝气管，平板陶瓷膜包括滤液孔，且滤液孔与清水出口连接。曝气管位于过滤箱的底部和过滤箱内侧壁上。

本发明提供的中水回用设备至少具有如下有益技术效果：

本发明所述的中水回用设备采用过滤箱采用外压内吸的方式对煤矿废水进行过滤，能够有效提高煤矿废水的过滤效率。并且通过设置反洗管道，简化过滤箱的清洗操作，缩短了过滤箱清洗时间，进而可以在相同时间内增加清洗次数以维持过滤箱的最大通量，进而在多样化成分维持过滤箱的过滤效率。并且产水管路和反洗管路均采用气控单元控制，能够有效防止中水回用设备在使用过程中产生火花引发井下***，达到防爆的目的，进而适应井下易爆环境。

此外，本发明优选技术方案还可以产生如下技术效果：

本发明优选技术方案的气控单元通过设置产水设备供气管路和反洗设备供气管路分别为产水管路和反洗管路提供压缩空气，以控制产水管路和反洗管路的工作状态。进一步优选方案，通过设置气路切换控制器、延时器和长计时器，实现了产水设备供气管路和反洗设备供气管路之间的切换，进而实现产水设备供气管路和反洗设备供气管路工作状态的切换，实现中水回用设备产水状态和反洗状态之间的定时自动切换，即实现中水回用设备产水和反洗的自动控制。

本发明优选技术方案的气控单元通过设置产水手动气控管路、气反洗手动气控管路和水反洗手动气控管路，实现中水回用设备的两种控制方式，即能在自动控制切换中水回用设备产水和反洗的管路出现故障时，采用手动控制中水回用设备产水和反洗的切换，避免中水回用设备停机，为自动控制切换中水回用设备产水和反洗的管路检修赢取时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种优选实施方式过滤箱的示意图；

图2是本发明第一种优选实施方式中水回用设备水路的示意图；

图3是本发明第二种优选实施方式中水回用设备水路的示意图；

图4是本发明第一种优选实施方式中水回用设备气路控制的示意图；

图5是本发明第二种优选实施方式中水回用设备气路控制的示意图；

图6是本发明一种优选实施方式平板陶瓷膜的示意图；

图中：10-过滤箱；101-清水出口；102-平板陶瓷膜；1021-滤液孔；103-曝气管；104-原水口；105-排污口；11-产水管路；111-液体动力泵；112-产水切换阀；12-气反洗管路；121-气反洗切换阀；13-水反洗管路；131-水反洗切换阀；14-产水设备供气管路；141-产水自动气控管路；15-气路切换控制器；16-延时器；17-长计时器；18-气源件；19-水反洗设备供气管路；191-水反洗自动气控管路；20-产水手动气控管路；201-基本阀；202-控制按钮；203-手动切换阀；21-气反洗手动气控管路；22-水反洗手动气控管路；23-两位五通阀；24-阀门切换控制管路。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

参照图1至图5，本发明一种优选实施方式的中水回用设备包括过滤箱10、产水管路11、反洗管路、切换阀组和气控单元，产水管路11和反洗管路与过滤箱10的清水出口101连接，且产水管路11用于排放过滤后的清水，反洗管路用于向过滤箱10中注入清洗液和/或空气清洗过滤箱10；切换阀组位于产水管路11和反洗管路上，且切换阀组与气控单元连接。

参照图2和图3，作为本发明一种优选的实施方式，产水管路11上设置有液体动力泵111和产水切换阀112。反洗管路包括气反洗管路12和/或水反洗管路13，气反洗管路12上设置有气反洗切换阀121；水反洗管路13上设置有水反洗切换阀131和液体动力泵111。

上述优选实施例中所述的中水回用设备在产水管路11上设置液体动力泵111，使得过滤箱10采用外压内吸的方式进行过滤，能够有效提高煤矿废水的过滤速率。优选的，过滤箱10内的过滤负压小于0.4bar，当过滤箱10内的过滤负压大于和/或等于0.4bar时，需要停止产水作业，并对装置进行清洗，优选的，可采用化学清洗。进一步优选方案通过设置反洗管路，再清洗过滤箱10时，只需通过反洗管路向过滤箱10内注入清洗液或压缩空气，便能实现过滤箱10的清洗，简化了过滤箱10的清洗操作，缩短了过滤箱10清洗时间，进而避免因煤矿废水中成分多样而导致过滤速率降低。优选的，气源件18为能够提供压缩空气的设备或管路。进一步优选的，气源件18为与井下压缩空气管路连接的压缩空气过滤器，以防止压缩空气中的杂质进入气控设备中。具体的，气源件18可以与空气压缩机连接。进一步优选的，气源件18还可以与储存有压缩空气的储气罐连接。

参照图3，作为一种优选的实施方式，反洗管路包括气反洗管路12和水反洗管路13。进一步优选的，水反洗管路13与产水管路11共用同一台或多台液体动力泵111。进一步优选的，液体动力泵111的进水口和出水口均与气反洗管路12和水反洗管路13中的管道连接，并在液体动力泵111的进水口和出水口两端的气反洗管路12和水反洗管路13上分别设置产水切换阀112和水反洗切换阀131，以通过产水切换阀112和水反洗切换阀131的通断实现液体动力泵111所在管线的切换。

具体的，液体动力泵111的进水口与过滤箱10通过产水管路11中的管道连接。并且在液体动力泵111进水口与过滤箱10之间设置有产水切换阀112，进行产水作业时，该产水切换阀112打开。进行反洗作业时，该产水切换阀112关闭。进一步优选的，液体动力泵111的进水口通过水反洗管路13中的管道与储存清洗液的容器和/或提供清洗液体的管路连接，且在液体动力泵111的进水口与储存清洗液的容器和/或提供清洗液体的管路连接之间设置有水反洗切换阀131。

进行水反洗作业时，该水反洗切换阀131打开，进行气反洗或产水作业时，该水反洗切换阀131闭合。进一步优选的，液体动力泵111的出水口通过产水管路11中的管道与净水箱连接，以通过净水箱储存过滤后的清水。进一步优选的，且在液体动力泵111的出水口与净水箱之间管道上设置有产水切换阀112，产水作业时，该产水切换阀112打开。水反洗作业时，该产水切换阀112关闭。进一步优选的，液体动力泵111的出水口通过水反洗管路13中的管道与过滤箱10连接，且在该段管道上设置水反洗切换阀131。水反洗作业时，该水反洗切换阀131打开，产水作业或气反洗作业时，该水反洗切换阀131关闭。

作为另一种优选的实施方式，水反洗管路13与产水管路11分别采用独立的液体动力泵111。进一步优选的，液体动力泵111为气驱动。作为一种优选的实施方式，液体动力泵111为气驱液压泵。优选的，气反洗切换阀121、水反洗切换阀131、产水切换阀112为气控阀。

参照图2和图3，作为一种优选的实施方式，中水回用设备还设置有备用液体动力泵111。

参照图1和图6，作为本发明一种进一步优选的实施方式，过滤箱10包括平板陶瓷膜102和曝气管103。进一步优选的，平板陶瓷膜102包括滤液孔1021，且滤液孔1021与清水出口101连接。进一步优选的，曝气管103位于过滤箱10的底部和过滤箱10内侧壁上。进一步优选的，曝气管103与井下压缩空气管道连接。

上述优选实施例，过滤箱10采用平板陶瓷膜102对煤矿废水进行过滤。优选的，平板陶瓷膜102采用无机陶瓷为材料，这种原材料具有耐酸碱、耐高温、在极端环境下化学稳定，不仅使得过滤箱10对PH值为5～9的废液进行过滤，还能降低平板陶瓷膜102在运行能耗。并且，平板陶瓷膜102有极强的抗污染能力，同时可耐受较高浓度的化学药剂和较高强度的机械清洗，使清洗效果更彻底。对有机过滤膜来说，膜运行过程中不可避免的会受到污染，造成膜通量减小，膜清洗过程中造成膜孔径变大以及老化是其寿命短的主要原因。因此保持膜的通量和孔径稳定是膜耐污染的关键。平板陶瓷膜102采用陶瓷为材料，克服以上缺点，不会因反冲洗压力和次数的增加发生弹性形变。

上述优选实施例中，过滤箱10内设置曝气管103，有利于待过滤废水在过滤箱10内翻动和/或蠕动，进而防止废水中的细小颗粒物沉淀在平板陶瓷膜102上和/或过滤箱10的侧壁上沉积，避免平板陶瓷膜102上膜孔被封堵，延长平板陶瓷膜102单次清洗后的使用时间。进一步优选的，曝气管103位于平板陶瓷膜102下方。进一步的，曝气管103还沿着过滤箱10底部侧壁边缘设置。

参照图4和图5，作为一种进一步优选的实施方式，气控单元还包括产水设备供气管路14、反洗设备供气管路和阀门切换控制管路24，产水设备供气管路14和反洗设备供气管路与气源件18连接，阀门切换控制管路24与产水设备供气管路14和/或反洗设备供气管路连接，以通过产水设备供气管路14和/或反洗设备供气管路为阀门切换控制管路24提供压缩气体。

作为一种进一步优选的实施方式，产水设备供气管路14与产水管路11上的液体动力泵111连接；反洗设备供气管路包括气反洗设备供气管路和/或水反洗设备供气管路19。优选的，气反洗设备供气管路与气反洗管路12连接，水反洗设备供气管路19与水反洗管路13上的液体动力泵111连接。优选的阀门切换控制管路24与产水切换阀112、水反洗切换阀131和/或气反洗切换阀121连接。

参照图4和图5，作为一种优选的实施方式，产水设备供气管路14包括产水自动气控管路141，水反洗设备供气管路19包括水反洗自动气控管路191，气控单元还包括气路切换控制器15，且产水自动气控管路141和水反洗自动气控管路191通过气路切换控制器15与气源件18连接，气路切换控制器15切换产水自动气控管路141和反洗设备供气管路通断状态。

优选的，气路切换控制器15包括延时器16和长计时器17和气控两位五通阀23，且延时器16和长计时器17与气控两位五通阀23连接，以通过延时器16和长计时器17控制气控两位五通阀23切换产水自动气控管路141和反洗设备供气管路通断状态。

参照图5，作为一种优选的实施方式，阀门切换控制管路24与水反洗设备供气管路19连接，产水切换阀112为常开气控阀，即阀门切换控制管路24不向产水切换阀112通气时为打开状态；当阀门切换控制管路24向产水切换阀112通气时为关闭状态。水反洗切换阀131为常闭气控阀，即阀门切换控制管路24向水反洗切换阀131通气时为打开状态，阀门切换控制管路24不向水反洗切换阀131通气时为关闭状态。

作为另一种优选的实施方式，阀门切换控制管路24与产水手动气控管路20连接，产水切换阀112为常闭气控阀，水反洗切换阀131为常开气控阀。

参照图4和图5，作为一种进一步优选的实施方式，产水设备供气管路14与产水管路11上的液体动力泵111连接；反洗设备供气管路包括气反洗设备供气管路和/或水反洗设备供气管路19；气反洗设备供气管路与气反洗管路12连接，水反洗设备供气管路19与水反洗管路13上的液体动力泵111连接。进一步优选的，阀门切换控制管路24与产水切换阀112和水反洗切换阀131连接。

作为另一种优选的实施方式，阀门切换控制管路24与产水切换阀112、水反洗切换阀131和气反洗切换阀121连接，以实现设备自动气反洗。

作为一种优选的实施方式，产水切换阀112、气反洗切换阀121和水反洗切换阀131均为气控阀门。

参照图4和图5，作为进一步优选的实施方式，产水设备供气管路14还包括产水手动气控管路20；水反洗设备供气管路19还包括水反洗手动气控管路22；气控单元还包括气反洗手动气控管路21，产水手动气控管路20与产水管路11连接；气反洗手动气控管路21与气反洗管路12连接，水反洗手动气控管路22与水反洗管路13连接。且产水手动气控管路20、气反洗手动气控管路21和水反洗手动气控管路22均包括基本阀201和控制按钮202，控制按钮202与基本阀201连接。优选的，气控单元还包括手动切换阀203，产水手动气控管路20、气反洗手动气控管路21、水反洗手动气控管路22和气路切换控制器15通过手动切换阀203与气源件18连接。

进一步优选的，中水回用设备还包括压力表和流量计，以检测过滤箱10内过滤负压和清水流量，并通过过滤负压和流量确定过滤箱10监测过滤箱10的工作状态。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。