权利要求
1.一种矿井水综合处理与资源化利用装置，其特征在于，包括预处理单元、深度处理单元、资源回收单元、污染物安全处置单元、资源回用单元以及智能调控单元;
所述预处理单元、所述深度处理单元与所述资源回收单元顺序连接;
所述预处理单元包括顺序连接的机械过滤单元、介孔陶瓷膜过滤单元与高级氧化预处理单元;
所述深度处理单元包括顺序连接的电容去离子单元与离子强化吸附单元;
所述资源回收单元包括顺序连接的膜浓缩集成单元、双极膜进水保障单元与双极膜单元;
所述污染物安全处置单元包括重金属安全固化单元与高盐废水蒸发结晶单元;所述重金属安全固化单元分别与所述预处理单元、所述离子强化吸附单元相连接;所述高盐废水蒸发结晶单元与所述资源回收单元相连接;
所述资源回用单元包括分级废水回用单元、盐产品应用单元、酸碱回用调配单元、
固废分质分选单元、固体颗粒回收加工单元与资源回用智能匹配单元;所述分级废水回用单元与所述深度处理单元相连接;所述盐产品应用单元与所述高盐废水蒸发结晶单元相连接;所述酸碱回用调配单元与所述双极膜单元相连接;所述固废分质分选单元分别与所述预处理单元、所述重金属安全固化单元相连接;所述固体颗粒回收加工单元分别与所述固废分质分选单元、所述高盐废水蒸发结晶单元相连接;所述资源回用智能匹配单元分别与所述分级废水回用单元、所述盐产品应用单元、所述酸碱回用调配单元、所述固废分质分选单元、所述固体颗粒回收加工单元相连接;
所述智能调控单元分别与所述预处理单元、所述深度处理单元、所述资源回收单元、所述污染物安全处置单元、所述资源回用单元相连接。
2.根据权利要求1所述的一种矿井水综合处理与资源化利用装置，其特征在于，所述预处理单元还包括高效斜管沉淀单元;所述预处理单元中，机械过滤单元、高效斜管沉淀单元、介孔陶瓷膜过滤单元、高级氧化预处理单元顺序连接。
3.根据权利要求1所述的一种矿井水综合处理与资源化利用装置，其特征在于，所述深度处理单元还包括微生物协同处理单元;所述深度处理单元中，电容去离子单元、微生物协同处理单元、离子强化吸附单元顺序连接。
4.根据权利要求1所述的一种矿井水综合处理与资源化利用装置，其特征在于，所述资源回收单元还包括选择性电渗析单元与反应沉淀调控单元;所述资源回收单元中，膜浓缩集成单元、双极膜进水保障单元、双极膜单元、选择性电渗析单元、反应沉淀调控单元顺序连接。
5.根据权利要求4所述的一种矿井水综合处理与资源化利用装置，其特征在于，所述选择性电渗析单元与所述酸碱回用调配单元相连接;
所述反应沉淀调控单元与所述重金属安全固化单元相连接。
6.根据权利要求1所述的一种矿井水综合处理与资源化利用装置，其特征在于，所述矿井水综合处理与资源化利用装置中还包括余热回收单元;所述余热回收单元分别与所述膜浓缩集成单元、所述双极膜单元、所述高盐废水蒸发结晶单元、所述固体颗粒回收加工单元相连接。
7.根据权利要求1所述的一种矿井水综合处理与资源化利用装置，其特征在于，所述矿井水综合处理与资源化利用装置中还包括应急处理缓冲单元;所述应急处理缓冲单元分别与所述预处理单元、所述深度处理单元、所述资源回收单元、所述污染物安全处置单元、所述资源回用单元、所述智能调控单元相连接。
8.权利要求1～7任一项所述的一种矿井水综合处理与资源化利用装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将矿井水顺次经过机械过滤单元去除大颗粒杂质、介孔陶瓷膜过滤单元去除胶体颗粒，再经过高级氧化预处理单元进行有机物初步降解，得到预处理后的矿井水;大颗粒杂质送入固废分质分选单元进行分选，分选出的煤泥进入固体颗粒回收加工单元，分选出的盐泥、化学污泥与胶体颗粒送入重金属安全固化单元进行处理;
(2)预处理后的矿井水进入电容去离子单元进行除盐处理，开启曝气，同步发生电芬顿反应;除盐出水进入离子强化吸附单元进行净化;离子强化吸附单元产生的废树脂送入重金属安全固化单元进行处理;深度处理单元的净化出水经分级废水回用单元进行分级回用;
(3)电容去离子产生的浓盐水经膜浓缩集成单元进行浓缩，浓缩液进入双极膜进水保障单元进行预处理;预处理后的浓盐水进入双极膜单元转化为初级酸碱溶液;初级酸碱溶液送入酸碱回用调配单元;资源回收单元中无法直接资源化的浓盐水或废液进入高盐废水蒸发结晶单元进行蒸发结晶处理，得到的粗盐送入固体颗粒回收加工单元进行加工或者送入盐产品应用单元储存以待利用;
其中，通过所述智能调控单元监控各单元运行状态;资源回用智能匹配单元调整资源化回收物的使用分配。
9.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于，步骤(1)中，所述高级氧化预处理单元采用臭氧氧化与紫外光催化氧化的组合工艺，臭氧的投加量为15～30mg/L，紫外波长为254nm，处理时间为20～40min;
步骤(2)中，所述电容去离子单元采用的电极为CeO2改性活性炭电极或Co0.5Ni0.5Fe2O4金属氧化物电极;
步骤(2)中，所述曝气的曝气量为0.5～1.0L/min;
步骤(2)中，所述除盐处理的工作电压为1.2～1.6V，所述除盐处理的电流密度为5～15mA/cm2。
10.根据权利要求8或9所述的使用方法，其特征在于，步骤(3)中，所述膜浓缩集成单元采用纳滤-反渗透组合工艺，纳滤的压力为1.5～2.5MPa，反渗透的压力为2.5～3.5MPa;
步骤(3)中，所述浓缩液的盐浓度为15～20wt%;
步骤(3)中，所述预处理后的浓盐水的硬度<5mg/L;
步骤(3)中，所述双极膜单元的电流密度为20～40mA/cm2，所述双极膜单元的温度为25～35℃。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种矿井水综合处理与资源化利用装置及其使用方法。
背景技术
[0002]矿井水作为煤炭开采过程中产生的伴生水资源，排放量巨大且成分复杂，通常含有高浓度盐分(如硫酸钠、氯化钠等)、悬浮物、有机物、重金属离子及胶体杂质。未经妥善处理的矿井水不仅造成水资源浪费，还会对周边土壤、水体等生态环境造成持续性污染。
[0003]现有矿井水处理技术存在诸多局限性：其一，传统物理处理设施老化，处理效率低下，仅能去除部分悬浮物，无法满足高标准回用要求;其二，电容去离子除盐技术在处理复杂成分矿井水时，易受有机物污染影响除盐效率，电极材料对多组分盐的适应性不足;其三，浓盐水处理多采用直接排放或简单蒸发方式，未实现资源化利用，双极膜制酸碱技术因进料盐浓度不足导致能耗偏高;其四，选择性电渗析分离硫酸钠与氯化钠的工艺稳定性差，产品纯度难以保证;其五，特殊工况下(如井下清理水仓、综采工作面回撤)产生的高污染废水缺乏针对性处理手段，COD去除效果不理想;其六，对重金属的最终安全处置及高盐浓缩液终极处理考虑不周，存在环境风险隐患。
[0004]因此，开发一种能够实现矿井水深度脱盐、有机物高效降解、浓盐水资源化回收、污染物安全处置，并与煤厂工艺深度融合的综合处理装置成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
[0005]本发明的目的在于提供一种矿井水综合处理与资源化利用装置及其使用方法，旨在克服现有矿井水处理技术的不足。
[0006]为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
[0007]本发明提供了一种矿井水综合处理与资源化利用装置，包括预处理单元、深度处理单元、资源回收单元、污染物安全处置单元、资源回用单元以及智能调控单元;
[0008]所述预处理单元、所述深度处理单元与所述资源回收单元顺序连接;
[0009]所述预处理单元包括顺序连接的机械过滤单元、介孔陶瓷膜过滤单元与高级氧化预处理单元;
[0010]所述深度处理单元包括顺序连接的电容去离子单元与离子强化吸附单元;
[0011]所述资源回收单元包括顺序连接的膜浓缩集成单元、双极膜进水保障单元与双极膜单元;
[0012]所述污染物安全处置单元包括重金属安全固化单元与高盐废水蒸发结晶单元;所述重金属安全固化单元分别与所述预处理单元、所述离子强化吸附单元相连接;所述高盐废水蒸发结晶单元与所述资源回收单元相连接;
[0013]所述资源回用单元包括分级废水回用单元、盐产品应用单元、酸碱回用调配单元、固废分质分选单元、固体颗粒回收加工单元与资源回用智能匹配单元;所述分级废水回用单元与所述深度处理单元相连接;所述盐产品应用单元与所述高盐废水蒸发结晶单元相连接;所述酸碱回用调配单元与所述双极膜单元相连接;所述固废分质分选单元分别与所述预处理单元、所述重金属安全固化单元相连接;所述固体颗粒回收加工单元分别与所述固废分质分选单元、所述高盐废水蒸发结晶单元相连接;所述资源回用智能匹配单元分别与所述分级废水回用单元、所述盐产品应用单元、所述酸碱回用调配单元、所述固废分质分选单元、所述固体颗粒回收加工单元相连接;
[0014]所述智能调控单元分别与所述预处理单元、所述深度处理单元、所述资源回收单元、所述污染物安全处置单元、所述资源回用单元相连接。
[0015]进一步的，在所述一种矿井水综合处理与资源化利用装置中，所述预处理单元还包括高效斜管沉淀单元;所述预处理单元中，机械过滤单元、高效斜管沉淀单元、介孔陶瓷膜过滤单元、高级氧化预处理单元顺序连接。
[0016]进一步的，在所述一种矿井水综合处理与资源化利用装置中，所述深度处理单元还包括微生物协同处理单元;所述深度处理单元中，电容去离子单元、微生物协同处理单元、离子强化吸附单元顺序连接。
[0017]进一步的，在所述一种矿井水综合处理与资源化利用装置中，所述资源回收单元还包括选择性电渗析单元与反应沉淀调控单元;所述资源回收单元中，膜浓缩集成单元、双极膜进水保障单元、双极膜单元、选择性电渗析单元、反应沉淀调控单元顺序连接。
[0018]进一步的，在所述一种矿井水综合处理与资源化利用装置中，所述选择性电渗析单元与所述酸碱回用调配单元相连接;
[0019]所述反应沉淀调控单元与所述重金属安全固化单元相连接。
[0020]进一步的，在所述一种矿井水综合处理与资源化利用装置中，所述矿井水综合处理与资源化利用装置中还包括余热回收单元;所述余热回收单元分别与所述膜浓缩集成单元、所述双极膜单元、所述高盐废水蒸发结晶单元、所述固体颗粒回收加工单元相连接。
[0021]进一步的，在所述一种矿井水综合处理与资源化利用装置中，所述矿井水综合处理与资源化利用装置中还包括应急处理缓冲单元;所述应急处理缓冲单元分别与所述预处理单元、所述深度处理单元、所述资源回收单元、所述污染物安全处置单元、所述资源回用单元、所述智能调控单元相连接。
[0022]本发明还提供了一种矿井水综合处理与资源化利用装置的使用方法，包括以下步骤：
[0023](1)将矿井水顺次经过机械过滤单元去除大颗粒杂质、介孔陶瓷膜过滤单元去除胶体颗粒，再经过高级氧化预处理单元进行有机物初步降解，得到预处理后的矿井水;大颗粒杂质送入固废分质分选单元进行分选，分选出的煤泥进入固体颗粒回收加工单元，分选出的盐泥、化学污泥与胶体颗粒送入重金属安全固化单元进行处理;
[0024](2)预处理后的矿井水进入电容去离子单元进行除盐处理，开启曝气，同步发生电芬顿反应;除盐出水进入离子强化吸附单元进行净化;离子强化吸附单元产生的废树脂送入重金属安全固化单元进行处理;深度处理单元的净化出水经分级废水回用单元进行分级回用;
[0025](3)电容去离子产生的浓盐水经膜浓缩集成单元进行浓缩，浓缩液进入双极膜进水保障单元进行预处理;预处理后的浓盐水进入双极膜单元转化为初级酸碱溶液;初级酸碱溶液送入酸碱回用调配单元;资源回收单元中无法直接资源化的浓盐水或废液进入高盐废水蒸发结晶单元进行蒸发结晶处理，得到的粗盐送入固体颗粒回收加工单元进行加工或者送入盐产品应用单元储存以待利用;
[0026]其中，通过所述智能调控单元监控各单元运行状态;资源回用智能匹配单元调整资源化回收物的使用分配。
[0027]进一步的，在所述使用方法中，步骤(1)中，所述高级氧化预处理单元采用臭氧氧化与紫外光催化氧化的组合工艺，臭氧的投加量为15～30mg/L，紫外波长为254nm，处理时间为20～40min;
[0028]步骤(2)中，所述电容去离子单元采用的电极为CeO2改性活性炭电极或Co0.5Ni0.5Fe2O4金属氧化物电极;
[0029]步骤(2)中，所述曝气的曝气量为0.5～1.0L/min;
[0030]步骤(2)中，所述除盐处理的工作电压为1.2～1.6V，所述除盐处理的电流密度为5～15mA/cm2。
[0031]进一步的，在所述使用方法中，步骤(3)中，所述膜浓缩集成单元采用纳滤-反渗透组合工艺，纳滤的压力为1.5～2.5MPa，反渗透的压力为2.5～3.5MPa;
[0032]步骤(3)中，所述浓缩液的盐浓度为15～20wt%;
[0033]步骤(3)中，所述预处理后的浓盐水的硬度<5mg/L;
[0034]步骤(3)中，所述双极膜单元的电流密度为20～40mA/cm2，所述双极膜单元的温度为25～35℃。
[0035]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0036](1)本发明通过污染物安全处置单元(重金属安全固化+高盐废水蒸发结晶)，系统内产生的所有固体废弃物(如煤泥、盐泥、化学污泥、废树脂)和无法资源化的高浓度废液都得到了安全处置或固化，避免了二次污染，真正实现了无废化或废物无害化的目标。并且，经过深度处理单元净化后的出水，水质优良，可通过分级废水回用单元根据不同用水标准(如井下防尘、地面绿化、工业循环冷却水等)进行梯级回用，极大提高了矿井水的回收利用率，显著减少了对矿区周边地表水和地下水的开采压力。
[0037](2)本发明的双极膜单元将盐直接转化为酸(如HCl、H2SO4)和碱(如NaOH)，将水处理和生产中大量消耗的昂贵化学品自产自用，回用于预处理、清洗等工艺段，减少了外部化学药剂的投加量和运输存储成本。并且，固废分质分选单元从杂质中分选出的煤泥，送入固体颗粒回收加工单元后可作为低热值燃料或掺配材料出售或者进一步利用。同时，余热回收单元有效回收了系统内(如蒸发结晶、双极膜过程)产生的废热，用于固体颗粒回收加工单元干燥回收物或其他需要加热的环节，大幅降低了系统能耗。
[0038](3)本发明通过预处理(机械+沉淀+陶瓷膜+高级氧化)、深度处理(电容去离子+离子吸附)、资源回收(膜浓缩)等多重工艺组合，有效应对矿井水水质复杂、波动大的特点，确保最终产水和资源化产品的高品质与稳定性。而电容去离子单元中同步进行曝气和电芬顿反应，实现了除盐与降解有机物的协同，提高了单元效率;微生物协同处理单元作为深度处理的保障，进一步降解难生化有机物，提升系统抗冲击负荷能力。
[0039](4)本发明实现了矿井水的资源化利用和近零排放，极大地改善了矿区的生态环境，有助于构建绿色矿山，符合煤炭行业绿色低碳发展要求;同时实现了智能化管理，具有显著的环境、经济和技术优势。
附图说明
[0040]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，以下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。
[0041]图1为矿井水综合处理与资源化利用装置的结构示意图。
具体实施方式
[0042]本发明提供了一种矿井水综合处理与资源化利用装置，包括预处理单元、深度处理单元、资源回收单元、污染物安全处置单元、资源回用单元以及智能调控单元;
[0043]所述预处理单元、所述深度处理单元与所述资源回收单元顺序连接;
[0044]所述预处理单元包括顺序连接的机械过滤单元、介孔陶瓷膜过滤单元与高级氧化预处理单元;
[0045]所述深度处理单元包括顺序连接的电容去离子单元与离子强化吸附单元;
[0046]所述资源回收单元包括顺序连接的膜浓缩集成单元、双极膜进水保障单元与双极膜单元;
[0047]所述污染物安全处置单元包括重金属安全固化单元与高盐废水蒸发结晶单元;所述重金属安全固化单元分别与所述预处理单元、所述离子强化吸附单元相连接;所述高盐废水蒸发结晶单元与所述资源回收单元相连接;
[0048]所述资源回用单元包括分级废水回用单元、盐产品应用单元、酸碱回用调配单元、固废分质分选单元、固体颗粒回收加工单元与资源回用智能匹配单元;所述分级废水回用单元与所述深度处理单元相连接;所述盐产品应用单元与所述高盐废水蒸发结晶单元相连接;所述酸碱回用调配单元与所述双极膜单元相连接;所述固废分质分选单元分别与所述预处理单元、所述重金属安全固化单元相连接;所述固体颗粒回收加工单元分别与所述固废分质分选单元、所述高盐废水蒸发结晶单元相连接;所述资源回用智能匹配单元分别与所述分级废水回用单元、所述盐产品应用单元、所述酸碱回用调配单元、所述固废分质分选单元、所述固体颗粒回收加工单元相连接;
[0049]所述智能调控单元分别与所述预处理单元、所述深度处理单元、所述资源回收单元、所述污染物安全处置单元、所述资源回用单元相连接。
[0050]在本发明中，所述预处理单元还包括高效斜管沉淀单元。
[0051]在本发明中，所述预处理单元中，机械过滤单元、高效斜管沉淀单元、介孔陶瓷膜过滤单元、高级氧化预处理单元顺序连接。
[0052]在本发明中，所述高效斜管沉淀单元由老旧物理处理设施升级改造而成，作为备用处理设施在井下清理水仓时启用。
[0053]在本发明中，所述深度处理单元还包括微生物协同处理单元，目的是降解电芬顿产生的中间产物及残余可生化有机物，形成协同作用。
[0054]在本发明中，所述深度处理单元中，电容去离子单元、微生物协同处理单元、离子强化吸附单元顺序连接。
[0055]在本发明中，所述离子强化吸附单元中填充螯合型离子交换树脂，目的是深度去除残留盐分和重金属。
[0056]在本发明中，所述资源回收单元还包括选择性电渗析单元与反应沉淀调控单元。
[0057]在本发明中，所述资源回收单元中，膜浓缩集成单元、双极膜进水保障单元、双极膜单元、选择性电渗析单元、反应沉淀调控单元顺序连接。
[0058]在本发明中，所述双极膜进水保障单元优选包括化学软化/离子交换单元、活性炭吸附/过滤单元与ORP/pH调节单元，目的是去除残余结垢离子、微量有机物和胶体。
[0059]在本发明中，所述选择性电渗析单元与所述酸碱回用调配单元相连接。
[0060]在本发明中，所述选择性电渗析单元设置专用离子交换膜，目的是分离一价阴离子酸与二价阴离子酸。
[0061]在本发明中，所述反应沉淀调控单元与所述重金属安全固化单元相连接。
[0062]在本发明中，所述反应沉淀调控单元通过添加沉淀剂提高分离纯度。所述沉淀剂包括但不限于氯化钡。
[0063]在本发明中，所述重金属安全固化单元接收离子强化吸附单元产生的废树脂、反应沉淀调控单元产生的金属污泥、固废分选出的盐泥与污泥以及预处理单元(包括高效斜管沉淀单元)分离的污泥，采用包括但不限于水泥固化、化学稳定化的方法处理，固化体满足相关固废处置标准即可。
[0064]在本发明中，所述高盐废水蒸发结晶单元接收双极膜与选择性电渗析无法完全消纳的浓盐水、系统异常时产生的超高盐废水以及双极膜进水保障单元产生的废液等资源回收单元产生的无法资源化处理的盐水。
[0065]在本发明中，所述矿井水综合处理与资源化利用装置中还包括余热回收单元。
[0066]在本发明中，所述余热回收单元分别与所述膜浓缩集成单元、所述双极膜单元、所述高盐废水蒸发结晶单元、所述固体颗粒回收加工单元相连接。余热回收单元有效回收了系统内(如蒸发结晶、双极膜过程)产生的废热，用于固体颗粒回收加工单元干燥回收物或其他需要加热的环节。
[0067]在本发明中，所述矿井水综合处理与资源化利用装置中还包括应急处理缓冲单元。
[0068]在本发明中，所述应急处理缓冲单元分别与所述预处理单元、所述深度处理单元、所述资源回收单元、所述污染物安全处置单元、所述资源回用单元、所述智能调控单元相连接。
[0069]本发明还提供了一种矿井水综合处理与资源化利用装置的使用方法，包括以下步骤：
[0070](1)将矿井水顺次经过机械过滤单元去除大颗粒杂质、介孔陶瓷膜过滤单元去除胶体颗粒，再经过高级氧化预处理单元进行有机物初步降解，得到预处理后的矿井水;大颗粒杂质送入固废分质分选单元进行分选，分选出的煤泥进入固体颗粒回收加工单元，分选出的盐泥、化学污泥与胶体颗粒送入重金属安全固化单元进行处理;
[0071](2)预处理后的矿井水进入电容去离子单元进行除盐处理，开启曝气，同步发生电芬顿反应;除盐出水进入离子强化吸附单元进行净化;离子强化吸附单元产生的废树脂送入重金属安全固化单元进行处理;深度处理单元的净化出水经分级废水回用单元进行分级回用;
[0072](3)电容去离子产生的浓盐水经膜浓缩集成单元进行浓缩，浓缩液进入双极膜进水保障单元进行预处理;预处理后的浓盐水进入双极膜单元转化为初级酸碱溶液;初级酸碱溶液送入酸碱回用调配单元;资源回收单元中无法直接资源化的浓盐水或废液进入高盐废水蒸发结晶单元进行蒸发结晶处理，得到的粗盐送入固体颗粒回收加工单元进行加工或者送入盐产品应用单元储存以待利用;
[0073]其中，通过所述智能调控单元监控各单元运行状态;资源回用智能匹配单元调整资源化回收物的使用分配。
[0074]在本发明中，步骤(1)中，矿井水经过机械过滤单元去除大颗粒杂质，经过高效斜管沉淀单元分离污泥与矿井水，经过介孔陶瓷膜过滤单元去除胶体颗粒。
[0075]在本发明中，所述高效斜管沉淀单元的条件包括：斜管倾角优选为60±5°;管径优选为25～35mm，进一步优选为28～32mm，更优选为30mm;水力负荷优选为1.5～2.5m3/(m2·h)，进一步优选为1.8～2.2m3/(m2·h)，更优选为2.0m3/(m2·h)。
[0076]在本发明中，步骤(1)中，所述高级氧化预处理单元采用臭氧氧化与紫外光催化氧化的组合工艺;臭氧的投加量优选为15～30mg/L，进一步优选为18～25mg/L，更优选为20mg/L;紫外波长优选为254nm;处理时间优选为20～40min，进一步优选为25～35min，更优选为30min。
[0077]在本发明中，步骤(2)中，所述电容去离子单元采用的电极优选为CeO2改性活性炭电极或Co0.5Ni0.5Fe2O4金属氧化物电极，进一步优选为CeO2改性活性炭电极。
[0078]在本发明中，步骤(2)中，所述曝气的曝气量优选为0.5～1.0L/min，进一步优选为0.6～0.8L/min，更优选为0.8L/min。
[0079]在本发明中，步骤(2)中，所述除盐处理的工作电压优选为1.2～1.6V，进一步优选为1.3～1.5V，更优选为1.4V;所述除盐处理的电流密度优选为5～15mA/cm2，进一步优选为8～12mA/cm2，更优选为10mA/cm2。
[0080]在本发明中，步骤(2)中，在所述电芬顿反应后送入微生物协同处理单元。添加的功能性微生物菌群的浓度优选为106～108CFU/mL，进一步优选为107～108CFU/mL，更优选为5×107CFU/mL。
[0081]在本发明中，步骤(2)中，所述离子强化吸附单元的水流速度优选为10～15m/h，进一步优选为11～13m/h，更优选为12m/h。
[0082]在本发明中，步骤(2)中，所述分级废水回用单元将深度处理单元的净化出水分为三级：一级水(电导率≤50μS/cm)用于煤厂压滤机滤布清洗和实验室用水;二级水(电导率50～300μS/cm)用于综采工作面喷雾降尘和选煤厂补充水;三级水(电导率300～1000μS/cm)用于道路洒水和煤场抑尘。
[0083]在本发明中，步骤(3)中，所述膜浓缩集成单元采用纳滤-反渗透组合工艺;纳滤的压力优选为1.5～2.5MPa，进一步优选为1.8～2.2MPa，更优选为2.0MPa;反渗透的压力优选为2.5～3.5MPa，进一步优选为2.8～3.2MPa，更优选为3.0MPa。
[0084]在本发明中，步骤(3)中，所述浓缩液的盐浓度优选为15～20wt%，进一步优选为16～19wt%，更优选为17.8wt%。
[0085]在本发明中，步骤(3)中，所述预处理后的浓盐水的硬度<5mg/L。
[0086]在本发明中，步骤(3)中，所述双极膜单元的电流密度优选为20～40mA/cm2，进一步优选为25～35mA/cm2，更优选为30mA/cm2;所述双极膜单元的温度优选为25～35℃，进一步优选为28～32℃，更优选为30℃。
[0087]在本发明中，步骤(3)中，所述初级酸碱溶液中的酸溶液送入选择性电渗析单元，进一步分离出一价阴离子酸与二价阴离子酸，再将一价阴离子酸送入反应沉淀调控单元，加入沉淀剂，提高分离纯度。
[0088]在本发明中，所述选择性电渗析单元的电场强度优选为10～20V/cm，进一步优选为12～18V/cm，更优选为15V/cm。
[0089]下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0090]实施例1
[0091]本实施例提供一种图1所示的矿井水综合处理与资源化利用装置的使用方法，包括以下步骤：
[0092](1)将矿井水顺次经过机械过滤单元去除大颗粒杂质、介孔陶瓷膜过滤单元去除胶体颗粒，再经过高级氧化预处理单元进行有机物初步降解，臭氧投加量20mg/L，紫外反应30min，得到预处理后的矿井水;大颗粒杂质送入固废分质分选单元进行分选，分选出的煤泥进入固体颗粒回收加工单元制备低热值锅炉燃料，分选出的盐泥、化学污泥与胶体颗粒送入重金属安全固化单元进行固化体填埋处理;
[0093](2)预处理后的矿井水进入电容去离子单元进行除盐处理，采用CeO2改性活性炭电极，电压1.4V，电流密度10mA/cm2，并开启曝气，曝气量0.8L/min，同步发生电芬顿反应;再进行微生物协同处理，投加功能菌群浓度5×107CFU/mL，进一步降解有机物;除盐出水进入离子强化吸附单元进行净化，吸附单元中填充D401螯合树脂，控制水流速12m/h;将离子强化吸附单元产生的废树脂送入重金属安全固化单元进行固化体填埋处理;深度处理单元的净化出水经分级废水回用单元进行分级回用(一级水用于压滤机清洗，二级水用于综采喷雾，三级水用于煤场抑尘);
[0094](3)电容去离子产生的浓盐水经膜浓缩集成单元进行浓缩，采用纳滤-反渗透组合工艺，纳滤压力2.0MPa，反渗透压力3.0MPa，浓缩液的盐浓度为17.8wt%;所得浓缩液进入双极膜进水保障单元进行预处理，去除硬度至<5mg/L;预处理后的浓盐水进入双极膜单元，电流密度设为30mA/cm2，温度为30℃，转化为初级酸碱溶液;初级碱溶液送入酸碱回用调配单元;初级酸溶液进入选择性电渗析装置，电场强度设为15V/cm，分离出盐酸与硫酸;将盐酸送入反应沉淀调控单元，投加氯化钡2mg/L，提高盐酸纯度;盐酸、硫酸分别送入酸碱回用调配单元;将双极膜单元中无法直接资源化的浓盐水进入高盐废水蒸发结晶单元进行蒸发结晶处理，得到的粗盐送入盐产品应用单元，用于煤堆自燃抑制。
[0095]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
说明书附图(1)
声明：
“矿井水综合处理与资源化利用装置及其使用方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：北方有色网
来源：河南理工大学
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