阅读说明：本技术 用于沙漠水稻田及海产养殖供水的煤矿高含盐矿井水综合利用方法 (Comprehensive utilization method of coal mine high-salt mine water for desert paddy field and mariculture water supply ) 是由 潘磊 赵正佳 张鹏 于 2019-10-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于沙漠水稻田及海产养殖供水的煤矿高含盐矿井水综合利用方法,属于矿井水处理及塌陷区生态治理技术领域,包括将煤矿高盐矿井水经混凝沉淀及RO膜过滤后,产生两股水,分别为淡水和浓盐水,将淡水用于养殖淡水鱼及灌溉沙漠水稻田,将浓盐水用于养殖海产品及藻类产品,不仅保护环境,且对煤矿高盐矿井水进行充分的利用,形成高附加值的经济产业,充分体现“伴生资源”得到资源化特性。(The invention discloses a comprehensive utilization method of coal mine high-salt mine water for desert paddy fields and marine product cultivation water supply, which belongs to the technical field of mine water treatment and subsidence area ecological management.)

用于沙漠水稻田及海产养殖供水的煤矿高含盐矿井水综合利 用方法

技术领域

本发明属于矿井水处理及塌陷区生态治理技术领域，涉及一种用于沙漠水稻田及海产养殖供水的煤矿高含盐矿井水综合利用方法。

背景技术

矿山开发造成地下水资源流失、矿井水排放造成地表水体和环境污染的问题一直是矿山企业致力于解决的重大问题之一，也是社会极为关注的生态环境敏感问题。目前国内矿井水综合利用的研究还处于探索阶段，矿井水的利用率较低，且高矿化度高悬浮物矿井水的处理成本较高，所以大多煤矿对于矿井水的处理仍是直接排放，造成环境的污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于沙漠水稻田及海产养殖供水的煤矿高含盐矿井水综合利用方法，具有将高含盐矿井水进行处理后再次利用，以保护环境的优点。

上述目的一是通过以下技术方案来实现：

一种煤矿高含盐矿井水综合利用方法，包括以下步骤：

S1：对高含盐矿井水进行混凝沉淀，然后通过RO膜对高含盐矿井水进行过滤，以分别得到淡水和浓盐水，所述淡水的盐含量不大于200mg/L，所述浓盐水的盐含量为不小于30000mg/L；S2：将淡水通入内设有曝气系统的晒水池，用于养殖淡水鱼；S3：将晒水池内的淡水通过自流或通过水泵抽送至输水管或灌溉渠内，所述输水管或灌溉渠的出水端与沙漠水稻田连接，用于对沙漠水稻田进行灌溉；所述淡水在进入沙漠水稻田前，根据农作物需求，投入匹配的肥料，以配置水溶肥；S4：将沙漠水稻田内的水引入退水池以形成退水，将退水分为两部分，其中一部分退水先通入电催化氧化反应器，然后排入晒水池内以形成水循环；另一部分退水排出退水池，用于携带出盐分并对沙漠水稻田内行道树、边坡绿化进行灌溉；S5：将浓盐水通入调价反应池，检测浓盐水中的离子含量，根据离子含量，向调价反应池内投放调理剂，并搅拌30分钟以上，然后将浓盐水通入除重金属反应池，投入改性硅藻土，搅拌30分钟以上，以去除浓盐水中的重金属；将浓盐水的水质调整至合适海水产养殖的养殖用水；S6：将养殖用水泵送至压滤机内进行过滤后，输送至养殖池内，用于对海产品就进行养殖、并经处理后循环利用。

优选的，所述输水管或灌溉渠的出水端与沙漠水稻田之间均设有用于将肥料与淡水混合均匀的混合段，所述混合段对应输水管为静态混合器或对应灌溉渠为折流式水渠。

优选的，所述步骤S2中晒水池内种植有水草。

优选的，所述输水管或灌溉渠的出水口端与沙漠水稻田之间设置有用于对输水管或灌溉渠内输出的淡水进行消能缓冲的消能池。

优选的，所述步骤S6中包括以下步骤：

S61：将养殖池通过灌溉渠依次与微滤机、电催化氧化反应器和接触氧化池连通，所述接触氧化池的出水口与养殖池连接，用于对养殖用水进行处理并输回养殖池内。

优选的，所述步骤S6中还包括以下步骤：

S62：将养殖池内的养殖用水通入藻池，用于养殖藻类以形成藻液；S63：将藻液经重力分离、离心分离后制成藻类产品，并将分离后的水重新输入至养殖池内。

优选的，所述沙漠水稻田的铺设方法包括以下步骤：

S31:在平整土地上挖设种植坑，在种植坑内铺设可降解衬膜，以形成防渗层；S32：在防渗膜上覆盖厚度为10cm的原砂土，形成原砂土层；S33：在原砂土层上铺设导流盲管，以形成排水层；S34：将盲管与排水井连接，将排水井通过排水盲管与退水池连接；S35：盲管之上再铺设厚度为1米的原砂土，以形成种植层。

优选的，所述步骤S31中的种植坑面积不大于30亩，深度为1.3米。

优选的，所述排水井的顶部高于沙漠水稻田的水面，排水井内设有液位调节套管。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

1、煤矿高盐矿井水经混凝沉淀及RO膜过滤后，由于水中绝大多数的盐分会被分离，因此将会产生两股水，分别为产水盐含量一般小于200mg/L的淡水和浓盐水；

其中，因经过混凝沉淀及RO膜过滤的淡水，一般溶氧低，温度不稳定，所以将其通入晒水池内，以调节水温并增加水中溶氧，这样即可用于养殖经济淡水鱼，如鲤鱼，草鱼等；由于在饲养过程中，鱼将会产生粪便，其粪便及饲料残渣可作为稻田有机肥，将晒水池内经过养殖淡水鱼而含有粪便及饲料残渣的淡水经水泵或者自流进入灌溉渠或输水管引入沙漠水稻田，用于灌溉水稻；

因为经过混凝沉淀和RO过滤产生的浓盐水属于咸水范畴，有别于海水，且因其形成原因与地理环境，地质土壤，气候等有关，所以其化学成分复杂，种类繁多，与海水相比，不同地区，其水质中的主要离子比例和含量会有很大差别，另外水的缓冲能力较差，不具备海水水质中主要成分恒定的比例关系和稳定的碳酸盐缓冲体系，所对浓盐水中的离子含量进行检测，根据养殖用水要求添加调理剂进行调整，并对浓盐水中的重金属离子进行去除，使之适用于所养水生动物用水要求，形成养殖用水，然后将养殖用水输送至养殖池内，用于养殖海产品；

这样不仅保护环境，且对煤矿高盐矿井水进行充分的利用，形成高附加值的经济产业，充分体现“伴生资源”得到资源化特性；

2、将沙漠水稻田内的水引入退水池以形成退水，将退水分为两部分，其中一部分退水通入电催化氧化反应器，以进行处理，然后将经过处理的退水排入晒水池内以形成水循环，从而避免水资源的浪费，另一部分退水排出退水池，供稻田内行道树，边坡绿化使用，同时，排放部分退水，携带走盐分，维持稻田盐分平衡，稻田内盐分维持在1000mg/L以上；

3、养殖用水经过一段时间的使用后，将一部分经过排放渠进入至微滤机，通过微滤机分离粪便及食物残渣后，进入电催化氧化反应器，以分解氨氮，COD等物质，之后进入接触氧化池，经接触氧化处理后，重新回用至养殖池，形成养殖用水的循环利用，更加节约用水，且能够有效的保证了出水COD指标及氨氮指标，避免污染环境；另一部分养殖用水输入至藻池，在藻池内，藻类利用水中总氮、总磷等营养盐，在光照作用下进行生长，进一步控制水中总氮与总磷，当藻池内养殖用水中的藻类达到一定浓度后，将会形成藻液，藻液经重力分离、离心分离后制成藻类产品，再分离后的水重新返回养殖池，进一步提高浓盐水的利用率，形成高附加值的经济产业，充分体现“伴生资源”得到资源化特性，且整个处理过程除海产、藻类产品带出的水分外，不外排污水，全部循环利用，更加环保及节约水资源；

4、将可生物降解衬膜用于沙漠水稻田防渗层，更加环保，减少了对环境的污染。

附图说明

图1为本发明实施例一中淡水的处理流程图；

图2为本发明实施例一中浓盐水的处理流程图；

图3为本发明沙漠水稻田的结构示意图；

附图标记：1、种植坑；2、防渗层；3、原砂土层；4、盲管；5、排水井；6、种植层；7、液位调节套管。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细描述，所述是对本发明的解释而不是限定。

如图1和图2所示，一种用于沙漠水稻田及海产养殖供水的煤矿高含盐矿井水综合利用方法，包括以下步骤：

S1：对高含盐矿井水进行混凝沉淀，然后通过RO膜对高含盐矿井水进行过滤，将水中绝大多数的盐份分离，以分别得到淡水和浓盐水；其中，RO膜包括呈圆柱形的ABS外壳和同心设置在ABS外壳内的RO超滤膜芯，ABS外壳的两端分别开设有进水口和浓盐水排出口，ABS外壳的侧壁上则开设有淡水排出口，随着高含盐矿井水的输入，在压力差的作用下，部分小于RO超滤膜芯膜孔的水分子将会透过RO超滤膜芯流动至ABS外壳与RO超滤膜芯之间，形成淡水从淡水排出口排水，而盐离子因为粒径大于膜孔将会滞留在RO超滤膜芯之间，混合在另一部分水中形成浓盐水，通过浓盐水排出口排出。

S2：将淡水通入晒水池，调节水温、增加水中溶氧，以满足养殖淡水鱼的条件，用于养殖淡水鱼；晒水池内种植有水草，供微生物附着，利用微生物降解鱼类饲养产生的有机污染物，氨氮，总氮类污染物。

S3：将晒水池内的淡水通过自流或通过水泵抽送至输水管或灌溉渠内，输水管或灌溉渠的出水端设有沙漠水稻田，输水管或灌溉渠与沙漠水稻田在之间设有用于对输水管或灌溉渠内输出的淡水进行消能缓冲的消能池，防止直接冲刷稻田。这样即可将晒水池内因养殖淡水鱼而含有粪便和饲料残渣的淡水用于对沙漠水稻田进行灌溉；

其中，晒水池内设有曝气装置，曝气装置为表面曝气器或曝气管，用于为晒水池内提供溶氧供鱼类呼吸，同时，随着淡水灌溉入沙漠水稻田后，还可供稻田根部呼吸，防止烂根；

在将淡水抽送至沙漠水稻田之前，可根据农作物需求，配制水溶肥，晒水池与输水管或排水渠之间设有静态混合器或折流式水渠，其中静态混合器与输水管对应，排水渠与折流式水渠对应，可以使水溶肥与淡水充分混合。S4：将沙漠水稻田内的水引入退水池以形成退水，将退水分为两部分，其中一部分退水通过水泵通入电催化氧化反应器，将电作为催化剂，以双氧水、氧气、臭氧等作为氧化剂而进行的氧化反应，以对退水进行处理，去除退水中的激素类物质，然后将经过处理的退水排入晒水池内以形成淡水循环；另一部分退水排出退水池，供稻田内行道树，边坡绿化使用，同时，排放部分退水，携带走盐分，维持稻田盐分平衡，稻田内盐分维持在1000mg/L以下；其中，退水池内设置有曝气管，用于对退水进行持续净化，退水池同时还设置有仿生水草填料，用于对退水中的外激素物质进行降解，从而减少排出部分的退水对环境的影响。

S5：将浓盐水通入调价反应池，检测浓盐水中的离子含量，根据离子含量，向调价反应池内投放调理剂，并搅拌30分钟以上，以将浓盐水的水质调整至合适水产养殖的养殖用水；然后将浓盐水通入除重金属反应池，投入改性硅藻土，搅拌30分钟以上，以去除浓盐水中的重金属；

其中广盐性水产，所能适应的盐分比例如下：

应当对每批进水进行检测，检测水中离子含量，根据养殖用水要求添加调理剂进行调整，使之适用于所养海产动物用水要求；其中，水质离子指标主要包括pH，K+,Na+，Ca2+，Mg2+，Cl-，SO42-，碳酸盐碱度及矿化度进行测定，根据结果及所饲养品种进行综合调整；调理剂主要有氯化钙、氯化钾、小苏打、沸石粉等。

S6：将养殖用水泵送至压滤机内进行过滤后，将过滤出的污泥等外运，然后将经过过滤的污水输送至养殖池内，用于对海产品就进行养殖。

步骤S6中包括以下步骤：

S61：将养殖池通过灌溉渠依次与微滤机、电催化氧化反应器和接触氧化池连接，其中，接触氧化池的出水口与氧化池连接，用于对养殖用水进行处理并输回养殖池内，形成浓盐水循环，以节约用水；使用时，将养殖用水通过灌溉渠输送至微滤机内，分离粪便及食物残渣，然后将养殖用水通入至电催化氧化反应器，分解氨氮，COD等物质，然后通过接触氧化池对养殖用水进行接触氧化，最后将完成处理的养殖用水输回养殖池内。

S62：将养殖池内的养殖用水通入藻池，用于养殖藻类以形成藻液。

S63：将藻液经重力分离、离心分离后制成藻类产品，并将分离后的水重新输入至养殖池内。

本实施例的工作原理为：煤矿高盐矿井水一般盐含量在3000～10000mg/L，煤矿高盐矿井水经混凝沉淀及RO膜过滤后，由于水中绝大多数的盐分会被分离，因此将会产生两股水，分别为盐含量一般小于200mg/L的淡水和盐含量多在30000mg/L浓盐水；

其中，因经过混凝沉淀及RO膜过滤的淡水，一般溶氧低，温度不稳定，所以将其通入晒水池内，以调节水温并增加水中溶氧，这样即可用于养殖经济淡水鱼，如鲤鱼，草鱼等；由于在饲养过程中，鱼将会产生粪便，其粪便及饲料残渣可作为稻田有机肥，将晒水池内经过养殖淡水鱼而含有粪便及饲料残渣的淡水经水泵或者自流进入灌溉渠或输水管内然后引入沙漠水稻田，用于灌溉水稻；将沙漠水稻田内的水引入退水池以形成退水，将退水分为两部分，其中一部分退水通入电催化氧化反应器，以进行处理，然后将经过处理的退水排入晒水池内以形成淡水循环，从而避免水资源的浪费。

因为经过混凝沉淀和RO过滤产生的浓盐水属于咸水范畴，有别于海水，且因其形成原因与地理环境，地质土壤，气候等有关，所以其化学成分复杂，种类繁多，与海水相比，不同地区，其水质中的主要离子比例和含量会有很大差别，另外水的缓冲能力较差，不具备海水水质中主要成分恒定的比例关系和稳定的碳酸盐缓冲体系，所对浓盐水中的离子含量进行检测，根据养殖用水要求添加调理剂进行调整，使其离子含量及pH值符合养殖用水要求，其中，如过多的硫酸根与氯化钙反应生成石膏。根据榆林鄂尔多斯当地高盐矿井水离子分析，其吨水投加氯化钙平均在5～15kg，氯化钾0.2kg，小苏打0.2kg；然后根据当地高盐矿井水中的重金属含量，每吨水投加改性硅藻土5～10kg，快速搅拌30分钟以上，使浓盐水适用于所养水生动物用水要求，形成养殖用水，然后将养殖用水经过板框压滤机的过滤后，输送至养殖池内，用于养殖海产品；

养殖用水经过一段时间的使用后，将一部分经过排放渠进入至微滤机，通过微滤机分离粪便及食物残渣后，进入电催化氧化反应器，以分解氨氮，COD等物质，之后进入接触氧化池，经接触氧化处理后，重新回用至养殖池，形成养殖用水的循环利用，更加节约用水，且能够有效的保证了出水COD指标及氨氮指标，避免污染环境；另一部分养殖用水输入至藻池，在藻池内，藻类利用水中总氮、总磷等营养盐，在光照作用下进行生长，进一步控制水中总氮与总磷，当藻池内养殖用水中的藻类达到一定浓度后，将会形成藻液，藻液经重力分离、离心分离后制成藻类产品，再分离后的水重新返回养殖池，进一步提高浓盐水的利用率，这样不仅保护环境，且对煤矿高盐矿井水进行充分的利用，形成高附加值的经济产业，充分体现“伴生资源”得到资源化特性。

其中，沙漠水稻田的铺设方法包括以下步骤：

S31:在平整土地上挖设种植坑1，在种植坑1内铺设可降解衬膜，以形成防渗层2；其中，每个种植坑1田面积不大于10亩，深度的为1米。

S32：在防渗膜上覆盖厚度为10cm的原砂土，形成原砂土层3。

S33：在原砂土层3上铺设导流盲管4，其中导流盲管4为塑料材质，以形成排水层。

S34：将盲管4与排水井5连接，将排水井5通过排水盲管4与退水池连接；其中，排水井5由砖砌或采用HDPE管道制作，其顶面高于沙漠水稻田的水面，排水盲管4设于排水井5的底部，排水井5的内部设置有液位调节套管7，液位调节套管7接排水管引出至退水池，液位调节套管7可以根据水稻需要的水深调节沙漠水稻田内水面高度。

S35：盲管4之上再铺设厚度为1米的原砂土，形成种植层6。

以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。