1.本实用新型涉及水处理技术领域，具体涉及一种矿井水的智慧零排放系统。


背景技术：

2.近年来，随着人们对水环境保护和水资源合理化配置认识水平的逐渐提升，协调各项竞争性用水，强化水资源的有效管理，通过水处理工程高效净化受污染水体，补充了生产用水基本需求，加强了水资源的调控能力，为促进区域的可持续发展大有裨益。当前，随着绿色矿山建设的全面推进，矿井水的有效处理和合理利用成为了政府关注的焦点。
3.由于在矿井开采过程中，排水量相对较大，盐分相对较高，除了部分水体矿井生产回用以外，仍然会富余大量高盐矿井水未被利用，传统的水处理方式是将高盐矿井水浓缩后倒灌回已经开采过的矿坑内，富集保存，但由于矿坑收纳水量有限，存储满后只能将其通过提升泵提升至地表，经过简单的水体沉降和净化直接外排，这样不仅造成环境的严重污染而且会导致土地盐碱度和和酸碱度失衡，同时也是对水资源极大的浪费。随着国家对水污染治理工作的加强，对于矿井水排放提出了新的水质达标环保管理办法，要求煤矿矿井水排放达到《地表水环境质量标准》(gb3838-2002)iii类要求，外排含盐量不得超过1000毫克/升，且不得影响上下游相关河段水功能需求。经过水处理工艺产生的工艺废水和高盐水体的处理成为了目前研究的热点，传统矿井水零排放系统水处理工艺通常采用预处理—深度处理—浓缩—蒸发结晶等一系列工艺过程实现水体和盐类的完全分离，但蒸发结晶阶段仍然存在晶体结晶程度难以准确判断，出料时间难以准确把控，蒸发结晶产生的盐类纯度有限等一系列问题，为了解决上述问题，针对矿井水的水质特点，本专利提出了一种矿井水的智慧零排放系统，既能提高矿井水水处理系统的污染物净化效果，又能在蒸发结晶阶段把控结晶时间，提高出盐纯度，还能降低操作管理强度实现智慧化水资源、盐类的高效利用。


技术实现要素：

4.本实用新型是为了解决现有矿井水蒸发结晶系统蒸发结晶系统结晶程度难以判断、出料时间难以准确把控、操作管理程序繁琐的缺陷，提出一种既能实时调控蒸发结晶程度又能实现智慧化实时在线调控，操作简单的智慧零排放系统，该系统在解决上述问题的基础上还能实现水资源和盐类的高效资源化利用，具有处理效率高、成本低廉、环境效益好等特点。
5.本实用新型提供一种矿井水的智慧零排放系统，包括依次相连的用于对矿井水进行过滤、浓缩和除杂的深度处理系统一，用于对矿井水进行过滤、除盐、浓缩、除氨氮、除全硅、除cod的深度处理系统二，用于对矿井水进行一价盐和二价盐类的分离并通过蒸发结晶获得一价离子结晶盐和二价离子结晶盐的智慧蒸发结晶系统和与深度处理系统一、深度处理系统二、智慧蒸发结晶系统均连接的用于进行废泥浓缩压滤固化的固废处理系统；
6.智慧蒸发结晶系统包括一级纳滤系统，与一级纳滤系统浓水出口依次相连的硝侧
mvr浓缩系统、溶硝罐、硝侧mvr结晶系统，与一级纳滤系统产水出口相连的盐侧mvr结晶系统，和与硝侧mvr结晶系统、盐侧mvr结晶系统均相连的荧光剂及晶体在线监测系统；
7.荧光剂及晶体在线监测系统包括设置在硝侧mvr结晶系统及盐侧 mvr结晶系统内的视频探头、与视频探头连接的5g物联网、设置在硝侧mvr结晶系统及盐侧mvr结晶系统内的荧光传感器和与荧光传感器连接的荧光剂监测模块；
8.视频探头用于实时获取晶体颗粒的结晶程度、形状，表面形态、大小，5g物联网将用于将实时监控画面无线传输至pc、手机和平板电脑，荧光传感器用于对荧光物质进行感知，荧光剂监测模块用于通过荧光物质浓度变化来推断硝侧mvr结晶系统及盐侧mvr结晶系统的母液中tds变化进而判断一价离子结晶盐和二价离子结晶盐的成盐过程，并控制智慧蒸发结晶系统的运行。
9.本实用新型所述的一种矿井水的智慧零排放系统，作为优选方式，一级纳滤系统用于对离子交换器出水进行一价盐和二价盐类的分离并从一级纳滤系统浓水口输出一价盐混合液，从一级纳滤系统淡水口输出二价盐混合液；
10.硝侧mvr结晶系统还设置离心机、干燥器和硫酸钠储罐；
11.硝侧mvr浓缩系统用于将二价盐混合液进行浓缩得到含芒硝的浓水，溶硝罐用于将芒硝溶解后形成硫酸钠溶液并预热后加入硝侧mvr 结晶系统中，硝侧mvr结晶系统用于将硫酸钠盐溶液和硫酸钠盐溶液进行蒸发结晶及增稠处理后离心分离得到硫酸钠结晶盐和母液，硝侧 mvr结晶系统用于将硫酸钠结晶盐进行干燥并冷却送至硫酸钠储存罐进行储存包装。
12.本实用新型所述的一种矿井水的智慧零排放系统，作为优选方式，智慧蒸发结晶系统还包括与硝侧mvr结晶系统的母液出口连接的冷冻结晶系统。
13.本实用新型所述的一种矿井水的智慧零排放系统，作为优选方式，冷冻结晶系统还设置离心机和杂盐储罐，冷冻结晶系统用于将硝侧 mvr结晶系统母液溶解后进行冷冻结晶分盐及增稠离心得到杂盐晶体，杂盐储罐用于储存杂盐。
14.本实用新型所述的一种矿井水的智慧零排放系统，作为优选方式，智慧蒸发结晶系统还包括与一级纳滤系统产水出口依次相连用于对一级纳滤系统产水端进行一价盐和二价盐类进一步的分离的二级纳滤系统，用于截留二级纳滤系统浓水的一价溶解性盐类、胶体、病毒和细菌的三级反渗透系统，三级反渗透系统浓水出口与盐侧mvr浓缩系统相连，三级反渗透系统的产水由管路通入产品水总管并最终进入产品水池。
15.本实用新型所述的一种矿井水的智慧零排放系统，作为优选方式，盐侧mvr结晶系统还设置离心机、干燥器氯化钠储罐；
16.盐侧mvr结晶系统用于将盐侧mvr浓缩系统浓水在冷凝水列管预热器加热后由强制循环泵打入加热器循环进行换热并在分离器中进行气液分离得到氯化钠盐溶液，盐侧mvr结晶系统用于将氯化钠盐溶液经过蒸发结晶及增稠处理后离心分离得到氯化钠结晶盐，盐侧mvr浓缩系统用于将氯化钠结晶盐进行干燥并冷却送至氯化钠储存罐进行储存包装。
17.本实用新型所述的一种矿井水的智慧零排放系统，作为优选方式，深度处理系统一包括依次相连的用于去除矿井水中的泥沙颗粒、悬浮物质、胶体并且降低浊度的一级多介质过滤器，用于去除矿井水中的有机污染物、余氯、cod、胶体、异味、色素和重金属的一级
活性炭过滤器，用于截留矿井水中胶体大小的颗粒物的一级超滤系统，用于脱除矿井水的盐分并产生一级反渗透浓水和一级反渗透产水的一级反渗透系统和用于一级反渗透浓水的除浊、脱色、脱油、脱水、除菌、除臭、除藻、除cod、bod及重金属离子和除金属离子颗粒并形成一级高密度沉淀池上层清液的一级高密度沉淀池；
18.一级反渗透产水由管路通入产品水总管并进入产品水池。
19.本实用新型所述的一种矿井水的智慧零排放系统，作为优选方式，一级高密度沉淀池包括依次相连用于使一级反渗透浓水在聚合硫酸铁的作用下除浊、脱色、脱油、脱水、除菌、除臭、除藻、去除水中cod、 bod及重金属离子的反应池，用于使反应池的出水在聚丙烯酰胺的作用下沉降去除钙、镁、锶、氟、钡离子颗粒并形成一级高密度沉淀池上层清液的絮凝池和用于收集絮凝池产生的沉淀的沉淀池，沉淀池与固废处理系统连接。
20.本实用新型所述的一种矿井水的智慧零排放系统，作为优选方式，深度处理系统二包括依次相连的用于去除一级高密度沉淀池上层清液中的悬浮物质、泥沙颗粒、以及胶体的v型过滤池，用于截留v型过滤池出水中的胶体大小的颗粒物的二级超滤系统，用于脱除二级超滤系统出水的溶解性盐类、胶体、病毒、细菌、有机物和盐分并产生二级反渗透浓水及二级反渗透产水的二级反渗透系统，用于去除二级反渗透浓水中氨氮的氯化反应池，用于去除氯化反应池出水全硅的二级高度密沉淀池，用于过滤二级高度密沉淀池上清液出水的二级多介质过滤器，用于去除二级多介质过滤器出水的cod、有机物和co
32-的臭氧反应器，用于去除臭氧反应器出水杂质的二级活性炭过滤器，用于截留二级活性炭过滤器出水中胶体大小颗粒物的三级超滤系统和用于去除三级超滤系统出水中ca
2+
和mg
2+
的离子交换器；
21.二级反渗透产水由管路通入产品水总管并进入产品水池，二级高度密沉淀池的排泥口与固废处理系统相连，氯化反应池用于通过折点加氯法将次氯酸钠和二级反渗透浓水中的氨氮发生化学反应氧化成氮气排放到大气中。
22.本实用新型所述的一种矿井水的智慧零排放系统，作为优选方式，固废处理系统包括与深度处理系统一、深度处理系统二均相连的用于提高污泥浓度的污泥浓缩机，与污泥浓缩机通过污泥泵连接的用于将污泥与水分离的污泥压滤机，用于将污泥压滤机排出的污泥填埋的固废填埋场和用于将杂盐晶体与粉煤灰及混凝土掺拌形成固体物质的粉煤灰掺拌池。
23.本实用新型提供的技术方案是一种矿井水的智慧零排放系统，主要包括对矿井水体中盐分进行浓缩的深度处理系统一和深度处理系统二两个部分，以及对盐分进行处理的智慧蒸发结晶系统、固废处理系统两个部分，各部分之间相互协作，协同配合，实现矿井水中污染物的高效截留和盐分的资源化提取和利用，其中：
24.(1)深度处理系统一主要是由一级多介质过滤器、一级活性炭过滤器、一级超滤系统、一级反渗透系统、一级高密度沉淀池等系统构成，各部分之间通过管路连接，浓水部分继续流入深度处理系统二进行进一步处理，一级反渗透的清水部分直接由清水管路汇总到清水总管路，最终通入产品水池；
25.(2)深度处理系统二主要由v型过滤池、二级超滤系统、二级反渗透系统、氯化反应池、二级高度密沉淀池、二级多介质过滤器、臭氧反应器、二级活性炭过滤器、三级超滤系统、离子交换器等系统组成，各系统之间通过管路连接，浓水部分继续流入智慧蒸发结晶系
统，二级反渗透的清水部分直接由清水管路汇总到清水总管路，最终通入产品水池；
26.(3)智慧蒸发结晶系统主要是由一级纳滤系统、硝侧mvr浓缩系统、硝侧mvr结晶系统、冷冻结晶系统、二级纳滤系统、三级反渗透系统、盐侧mvr浓缩系统、盐侧mvr结晶系统、荧光剂及晶体在线监测系统等几部分组成，其中，荧光剂及晶体在线监测系统主要通过视频探头对水体中的晶体结合过程进行实时监控，通过5g 物联网无线传输至pc、手机、平板电脑等终端，并通过荧光传感器对荧光物质进行感知，通过荧光物质浓度变化来推断mvr中母液中 tds的变化，进而判断硫酸钠和氯化钠成盐过程；其中，三级反渗透系统的清水部分直接由清水管路汇总到清水总管路，最终通入产品水池，一级纳滤系统的浓水部分直接进入硝侧mvr浓缩系统进行浓缩蒸发结晶，三级反渗透系统的浓水部分直接进入盐侧mvr浓缩系统进行浓缩蒸发结晶；
27.(4)固废处理系统主要是由污泥浓缩机、污泥压滤机、固废填埋场，粉煤灰掺拌池等几部分组成，污泥浓缩池和污泥压滤机主要是对两级高密度沉淀池的沉淀物进行浓缩处理，固废填埋场是对产生的污泥进行填埋处理，粉煤灰掺拌池主要是为了将杂盐与粉煤灰及混凝土进行掺拌、混合形成建筑材料。各个系统之间协同配合，采用在线监测设备实时感知整个蒸发结晶运行状态，根据晶体结合程度和母液 tds浓度对结晶过程进行判断并做对蒸发结晶过程进行智慧调控，保证以更加精细和动态的管理整个零排放系统系统的运营，保证其达到智慧调控的根本目标。
28.详细说明如下：零排放系统按照矿井水的水量大小进行修建，经过矿井水预处理系统处理的水体通入调节池，主要目的是对进入深度处理车间的水体进行预处理调节、水质进行均衡，主要是控制进水的 ph，以减少中和作用中化学品的用量，并且减少物理化学处理系统流量的波动，使化学品添加速率适合加料设备的定额；水体经过调节池的调节后进入提升泵房，由提升泵房提升至深度处理系统一的一级多介质过滤器；水体进入一级多介质过滤器，主要是通过一定的压力条件下把高浊度的矿井水水体通过一定厚度的粒状材料，主要目的是去除水体中的泥沙颗粒、悬浮物质、胶体等物质并且有效降低水体浊度，进而降低对反渗透等膜元件的机械损伤；经过多介质过滤器的过滤后的水体进入一级活性炭过滤器，主要目的是依托一级活性炭过滤器炭床活性炭颗粒的大量微孔和巨大的比表面积，通过物理吸附去除水中的有机污染物，并且由于其表面非结晶部分上存在含氧官能团，可以去除水中余氯，而且对水中cod，胶体，异味，色素，重金属都有去除作用；经过一级活性炭过滤器过滤作用后水体进入一级超滤系统，主要目的是截留水体中的胶体大小的颗粒物，保证水分子以及小分子量的溶质通过超滤膜，实现矿井水水体的净化和分离；经过一级超滤系统的膜表面的机械筛分作用后的水体进入一级反渗透系统，反渗透系统主要是借助半透膜的选择性截留作用将水体中的溶质和溶剂分开，有效去除水体中的溶解性盐类、胶体、病毒、细菌和大部分有机物等杂质，反渗透膜主要目的是脱除水体中的盐分，除盐率一般为为98％以上，经过一级反渗透系统处理的产水由管路通入产品水总管，最终进入产品水池，一级反渗透系统的浓水沿管路流入一级高密度沉淀池；水体由一级反渗透系统的浓水端流入一级高密度沉淀池，一级高密度沉淀池主要是包括反应池、絮凝池和沉淀池三部分，在高密度沉淀池的反应池中投入聚合硫酸铁(pfs)通过反应搅拌器进行持续搅拌，投加聚合硫酸铁(pfs)的目的是除浊、脱色、脱油、脱水、除菌、除臭、除藻、去除水中cod、bod及重金属离子，在高密度沉淀池的絮凝池中投加聚丙烯酰胺(pam)可以有效提高絮体强度和沉
降速度，高密度沉淀池的沉淀池主要是将主要目的是通过在混凝阶段投加高密度的不同介质颗粒，利用介质的重力沉降及载体的吸附作用加快絮体的生长和沉淀，进而去除一级反渗透浓水中的钙、镁、锶、氟、钡等离子颗粒，产生的沉淀物由输泥管路通入污泥浓缩机。
29.经过一级高密度沉淀池处理后，上层清液通过管路进入深度处理系统二的v型滤池，主要采用单层滤料，以恒定的水位进行过滤，去除经过一级高密度沉淀池水体中的悬浮物质、泥沙颗粒、以及部分胶体等物质；经过v型滤池过滤后，水体进入二级超滤系统，主要目的是为了截留水体中的胶体大小的颗粒物，进而保证水分子以及小分子量的溶质通过超滤膜，实现对于矿井水水体的深度净化；经过二级超滤系统的膜表面的机械筛分作用后的水体进入二级反渗透系统，反渗透系统主要是为了去除经过二级超滤系统处理后的中的溶解性盐类、胶体、病毒、细菌和大部分有机物等杂质，反渗透膜主要脱除水体中的盐分，经过二级反渗透系统处理的产水由管路通入产品水总管，最终进入产品水池，二级反渗透系统的浓水由管路流入氯化反应池；经过二级反渗透系统处理的浓水进入氯化反应池，主要目的是通过折点加氯法，将次氯酸钠和废水中的氨氮发生化学反应氧化成氮气，排放到大气中，随着水体中次氯酸钠的增加，水中的游离体的氯含量达到最低，氨氮的浓度近似降低为零；经过氯化反应池的处理后，水流进入二级高密度沉淀池，主要作用是采用化学沉淀+絮凝沉淀相结合的处理工艺，去除二级反渗透系统浓水中的全硅(sio2)，形成的沉淀物由输泥管路通入污泥浓缩机；经过二级高密度沉淀池的沉淀过程以后，上层清液通过管路流入二级多介质过滤器，主要是水体通过自上而下通过滤料按照深度进行过滤，水中较大的颗粒在顶层被去除，较小的颗粒在过滤器介质的较深处被去除，从而使水质达到过滤后的标准，通过二级多介质过滤器中介质的截留作用可以去除经过二级高密度沉淀池中绝大部分的悬浮物质、胶体、大颗粒杂质，还可以降低水体的浊度；经过二级多介质过滤器的过滤过程后，水体进入臭氧反应器，主要目的是去除水体中的cod，让水体中的有机物氧化产生二氧化碳气体，排出系统以外，去除水体中的co
32-，防止影响水体中盐的品质；经过臭氧反应器的氧化作用后，水体进入二级活性炭过滤器，主要目的是由于二级活性炭过滤器中的过滤介质的吸附和截留作用使得水体中的杂质能够被截留。通过二级活性炭过滤器的过滤，可进一步降低水体的浊度、余氯等。经过二级活性炭过滤器的吸附作用后，水体进入三级超滤系统，主要目的是截留水体中的胶体大小的颗粒物，进而保证水分子以及小分子量的溶质通过超滤膜，实现对于矿井水水体的深度净化；经过三级超滤系统的过滤作用，水体进入离子交换器主要目的是去除水体中ca
2+
和mg
2+
，降低水体中的硬度，提高蒸发结晶过程中工业盐的纯度。
30.经过离子交换器的除硬度以后，水体进入智慧蒸发结晶系统的一级纳滤系统，主要目的是实现水体中一价、二价的盐类能有效分级，保证水体中的cl-、na
+
、hco
3-和ca
2+
、so
42-、co
32-的分别富集，解决了传统热法中的杂盐二次污染问题，副产品为有价值的高品质工业结晶盐，实现了盐的资源化利用，清水端汇总至产水总管，最终流入产品水池；经过一级纳滤系统的分盐后，一价盐的混合液继续进入二级纳滤系统，主要目的是对经过一级纳滤系统分盐后的一价盐混合液进行再一次的提纯，提高一价盐溶液的纯度，进而有效保证了产品盐的纯度；经过二级纳滤系统的进一步分盐后，水体进入三级反渗透系统，主要目的是截留经过二级纳滤分盐后水体中的一价溶解性盐类、胶体、病毒、细菌，经过三级反渗透系统处理的产水由管路通入产品水总管，最终进入产品水池，浓水端进入盐侧mvr浓缩系
统；经过三级反渗透系统的处理后，水体进入盐侧mvr浓缩系统，主要目的是对盐侧的浓水通过mvr进行进一步浓缩，将水体一价盐的盐度进一步提高；经过盐侧mvr浓缩系统的浓缩后，一价盐水的母液进入盐侧mvr结晶系统，主要目的是含氯化钠盐水在冷凝水列管预热器加热后进入蒸发器系统，由强制循环泵打入加热器循环进行换热，在分离器中进行气液分离；氯化钠盐溶液经过盐侧mvr蒸发结晶系统处理后，再进行增稠处理，进入离心机进行离心分离；氯化钠结晶盐经过离心机离心后，进入氯化钠流化床进行干燥；干燥后，冷却送至氯化钠储存罐进行储存，储存满后，由吨包装包机进行定量包装，产生的为高品质的氯化钠工业盐；经过一级纳滤系统的分盐后，二价盐的混合液进入硝侧mvr浓缩系统，主要目的是将硝侧浓水进行进一步的浓缩，tds从8-10万mg/l浓缩至25-30mg/l左右；硝侧浓水经过硝侧mvr浓缩处理后进入溶硝罐，主要目的是为了让浓缩液中的芒硝(na2so4·
10h2o)热熔；芒硝经过溶硝罐溶解后形成硫酸钠溶液，预热后进入硝侧mvr结晶系统，在分离器内进行气液分离；硫酸钠盐溶液经过硝侧mvr结晶系统结晶后，再进行增稠处理，进入离心机进行离心分离；硫酸钠结晶盐经过离心机离心后，进入硫酸钠流化床进行干燥；干燥后，冷却送至硫酸钠储存罐进行储存，储存满后，由吨包装包机进行定量包装，产生的为高品质的硫酸钠工业盐；母液经过溶解后进入冷冻结晶系统，沉淀后的晶浆液进入冷冻结晶系统分离出盐，冷冻结晶后进行增稠处理，进入离心机进行离心分离；杂盐晶体经过离心机离心后，进入杂盐储罐进行储存。荧光剂及晶体在线监测系统主要是在过程视窗和测量系统(pvm)的基础上加入了荧光传感器，形成一套完整的荧光剂和晶体在线监控系统，主要是由视频探头通过可视化手段获取晶体颗粒的结晶程度、形状，表面形态、大小等相关信息，在线实时监控画面通过5g传输网络进行实时无线传输至pc、手机、平板电脑等终端，传输时间小于0.5ms，并根据硫酸钠和氯化钠盐晶体结晶程度，对蒸发结晶出料时间进行智慧调控，保证出料的硫酸钠和氯化钠晶体达到工业盐的标准，其次，通过荧光剂对晶体物质进行标记，由荧光传感器对荧光物质进行感知，通过在线监测系统中荧光剂感知模块实时监测蒸发结晶过程中荧光剂浓度的变化情况，以荧光剂浓度浓缩倍数变化来推断mvr蒸发结晶母液中tds的变化，进而辅助判断结晶氯化钠和硫酸钠成盐过程。一级反渗透系统、二级反渗透系统、三级反渗透系统的产生管路汇总到产水总管，最终汇总到产品水池，产品水池部分水体由配水装置回用到煤矿作为煤矿日常用水，剩余的产品水体由配水装置运送至地表河流排放。
31.经过一级高密度沉淀池和二级高密度沉淀池沉淀处理后的沉淀物由污泥管路通入固废处理系统的污泥浓缩机中，主要目的让污泥通过重力作用浓缩，提高污泥浓度，使得水和气体从污泥中逸出，提高污泥浓缩效果，经过污泥浓缩后的污泥由排泥斗排出，通过污泥泵通入污泥压滤机；经过污泥浓缩机处理后，由污泥泵将污泥通入污泥压滤机，污泥压滤机采用隔膜式板框压滤机，主要目的是通过机械的动能实现对污泥或是水质的分离；经过板框压滤机压缩形成干泥送至固废填埋场进行填埋处理；蒸发结晶系统产生的杂盐按粉煤灰与杂盐按照一定比例进行掺拌，分批次倒入粉煤灰掺拌池中，形成的固体物质与混凝土混合作为建筑材料填充物。
32.本实用新型具有以下优点：
33.(1)、荧光剂及晶体在线监测系统通过视频探头通过可视化手段获取晶体颗粒的结晶程度、形状，表面形态、大小等相关信息，并结合荧光剂感知模块辅助推断出的蒸发结晶母液tds值，进而可以精准控制硫酸钠和氯化钠的结晶点的浓度，两种盐的结晶程度、合
理控制出料时间，实现整个结晶过程的智慧化调控
34.(2)、本系统建立的智慧零排放系统，在数据传输上引入5g，实现了机器终端之间的智慧化信息交互，使得整个零排放系统实现闭环自动化控制，各种反馈信息的传输时间降低至0.5ms，实现闭环控制应用的无线连接。
35.(3)、本系统在对矿井水预处理水体进行深度处理的同时，对多次浓缩的水体进行蒸发结晶处理，回收矿井水产生的副产品硫酸钠和氯化钠等工业盐，硫酸钠盐达到工业盐i类一等品，纯度≥99.0％；氯化钠盐品质达到工业干盐二级，纯度≥97.5％，实现矿井水中工业盐的资源化处理，有效降低吨煤成本，很大程度上提高了煤矿多种产业经营利润总额。
36.(4)、本系统蒸发结晶处理装置产生的杂盐与煤矿、电厂产生的粉煤灰掺拌生产成混凝土砌块，作为一种新型的建筑材料，真正实现煤矿矿井水处理零排放和无废料排放，既缓解了杂盐对于环境的污染，又提供了建筑材料，开辟了杂盐资源化利用的新途径。
37.(5)、本系统采用矿井水预处理水体作为来水水体，经过矿井水处理单元一系列深度处理，明显降低了水体中的浊度、化学需氧量 (cod)、悬浮物(ss)、溶解性总固体(tds)、氟化物(f-)、氨氮 (nh
3-n)、全硅(sio2)等污染物的含量，满足地表水环境质量标准(gb3838-2002)ⅲ类水29项指标要求，作为生产、生活用水，实现矿井水体资源化利用，该矿井水提标治理项目处理系统运营成本低、水处理效果稳定，是未来水处理发展领域的新趋势。
附图说明
38.图1为一种矿井水的智慧零排放系统实施例1-2工艺框架图。
39.附图标记：
40.1、矿井水预处理出水；2、调节池；3、提升泵房；4、一级多介质过滤器；5、一级活性炭过滤器；6、一级超滤系统；7、一级反渗透系统；8、一级高密度沉淀池；9、v型滤池；10、二级超滤系统；11、二级反渗透系统；12、氯化反应池；13、二级高密度沉淀池；14、二级多介质过滤器；15、臭氧反应池；16、二级活性炭过滤器；17、三级超滤系统；18、离子交换器；19、一级纳滤系统；20、硝侧mvr浓缩系统；21、溶硝罐；22、硝侧mvr结晶系统；23、冷冻结晶系统；24、1号离心机；25、杂盐储存罐；26、荧光剂及晶体在线监测系统；27、二级纳滤系统；28、三级反渗透系统；29、盐侧mvr浓缩系统；30、盐侧mvr结晶系统；31、2 号离心机；32、1号干燥器；33、氯化钠储存罐；34、3号离心机； 35、2号干燥器；36、硫酸钠储罐；37、产品水池；38、配水装置；39、地表河流；40、荧光物储罐；41、污泥浓缩机；42、污泥压滤机；43、固废填埋场；44、粉煤灰掺拌池；45、建筑材料； 46、煤矿。
具体实施方式
41.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
42.实施例1
43.如图1所示，一种矿井水的智慧零排放系统，调节池2尺寸为 50.0m
×
50.0m
×
6.0m，有效水深5.3m，钢筋混凝土结构，有效容积为13250m2；提升泵房3设置三台离心泵(3
用1备)，流量为550m3/h，扬程为58m，功率为132kw，转速为1485r/min；一级多介质过滤器 4单台设计流量为90m3/h，直径为3.2m，16用1备；一级活性炭过滤器5单台设计流量为90m3/h，扬程为40m，功率为15kw，一级超滤系统6选用龙源超滤膜，过水流量为234m3/h，4用1备，截留孔径为0.03μm，过滤精度高，设计通量为30～120lmh，公称面积为 40m2，回收率为92％，过滤方向为外进内出；一级反渗透系统7选用陶氏(filmtec
tm
)反渗透膜，有效膜面积为400m2，稳定脱盐率可达到99.5％，回收率70％，一级反渗透进水流量为210m3/h，4用1 备；一级高密度沉淀池8内部主要包括反应池、絮凝池和沉淀池三部分，其中反应池和絮凝池为一体化建设，尺寸为11.5
×
3.7
×
5.7m，沉淀池尺寸为7.4
×
6.0
×
5.7m，在反应池内投入聚合硫酸铁(pfs) 通过反应搅拌机进行搅拌，反应搅拌机的功率为11kw，设置2台，在絮凝池内投入助凝剂(pam)完成絮凝反应，絮凝搅拌器为3kw，设置1台，其中聚合氯化铁(pfs)通过pfs加药泵通入反应池中， pfs加药泵流量为500l/h，扬程为20m，功率为7.5kw，1用1备， pam加药泵流量为500l/h，扬程为20m，功率为7.5kw，1用1备，一级高密度沉淀池8进水泵采用卧式离心泵，流量为210m3/h，扬程为15m，功率为15kw，设置三台，两用一备；v型滤池采用双排布置，滤池设置6个，v型滤池设置6个单格，v型滤池深度为4.4m，滤层表面以上水深总体长
×
宽为：27.025m
×
9.325m，总占地面积为 252.01m2，单格滤池长
×
宽为：8.725
×
2.705m，占地面积为23.6m2， v型滤池9滤料采用石英砂，滤料有效滤径一般为0.85～1.20mm，滤料层厚度为1.50m，v型滤池9为420m3/h；二级超滤系统10选用陶氏超滤膜，有效膜面积为77m2，过滤通量为40-120l/m2·
h系统上三套，2用1备，过水流量为210m3/h，回收率为92％；二级反渗透系统11选用海德能(nitto)反渗透膜，有效膜面积为400m2，稳定脱盐率可达到99.8％，回收率80％，二级反渗透进水流量为187.5m3/h， 2用1备；氯化反应池12建设1座，结构为钢筋混凝土，体积为120m3，用环氧树脂做防腐层，并在反应池上方设置搅拌器，搅拌器功率为 7.5kw；二级高密度沉淀池13建设2座，结构是钢筋混凝土，采用化学沉淀+絮凝沉淀相结合的方式，在反应池投加氢氧化钠、偏铝酸钠、pam、聚合硫酸铁pfs，产水池调整ph值到8.5，流量为90m3/h，反应池、絮凝池尺寸为：11.5
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3.7
×
6.0m，沉淀池尺寸为：7.4
×
6.0
ꢀ×
6.0m，在反应池内投入聚合硫酸铁(pfs)通过反应搅拌机进行搅拌，反应搅拌机的功率为11kw，设置1台，在絮凝池内投入助凝剂 (pam)完成絮凝反应，絮凝搅拌器为3kw，设置1台，其中聚合氯化铁(pfs)通过pfs加药泵通入反应池中，pfs加药泵流量为50l/h，扬程为30m，功率为0.25kw，1用1备，pam加药泵流量为165l/h，扬程为30m，功率为0.25kw，1用1备，高密度沉淀池进水泵采用卧式离心泵，流量为45m3/h，扬程为15m，功率为4kw，设置三台， 2用1备；二级多介质过滤器14单台设计流量为45m3/h，直径为2.8m， 2用1备；臭氧反应池15包括8个臭氧接触池，每个接触池尺寸为 5.7
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2.0
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4.0m，臭氧接触池停留时间为1～2h，整个臭氧反应池容积为360m3；二级活性炭过滤器16，通过流量为41m3/h，直径为2.4m，活性炭高度为1.2m，质量为7.5吨；三级超滤系统17选用陶氏超滤膜，有效膜面积为77m2，过滤通量为40-120l/m2·
h系统上2套，1 用1备，过水流量为82m3/h，回收率为92％；离子交换器18采用两级耦合树脂，目的是将水体中的硬度控制在0.02mg/l以下，离子交换器18含3个树脂罐，流量为37.5m3/h，直径为1.6m，95％的回收率，离子交换罐上3套，2用1备；一级纳滤系统19采用ge纳滤膜，单套进水流量为40.35m3/h，3套，2用1备，回收率为70.5％；硝侧 mvr浓缩系统20浓缩能力为22m3/h，硝侧浓水在mvr中经过进一步浓缩，tds可由8-10万mg/l浓缩至25-30万mg/l左右，浓缩压缩机，体积流量为865.8m3/min，入口压力为70.1kpa，功率为
1000kw，设置1台，加热器换热面积为700m2，设置2台，冷凝水预热器，换热面积为160m2，设置1台；溶硝罐21直径为1.2m，高为2.0m，材质选择不锈钢；硝侧mvr结晶系统22蒸发能力为3m3/h，主要包括加热器和冷凝水预热器，加热器换热面积为180m2，设置1台，冷凝水预热器，换热面积为20m2，设置1台，oslo分离器设置1台，压缩机流量为q＝118m3/min、入口压力57.8kpa、配载功率为 n＝200kw，设置1台；废水经过mvr蒸发浓缩3倍后进入冷冻结晶系统23，其中冷却器换热面积为350m2，设置2台，冷冻结晶器体积为60m3，设置1台，增稠器体积为12m3，功率为5.5kw，搅拌机设置1台；1号离心机24，处理量为2～10t/h，设置1台；杂盐储存罐 25尺寸为φ1200mm
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2000mm，材质为不锈钢材质；荧光剂及晶体在线监测系统26主要是在梅特托莱多有限公司开发的过程视窗和测量系统(pvm)的基础上加入了荧光传感器，形成一套完整的荧光剂和晶体在线监控系统，在线实时视频画面通过5g传输网络进行物实时无限传输，其次，通过荧光剂对晶体物质进行标记，通过荧光传感器对荧光物质进行感知，进而辅助判断结晶氯化钠和硫酸钠成盐过程，设置荧光剂及晶体在线监测系统1台；二级纳滤系统27采用ge 纳滤膜，单套进水流量为28.5m3/h，3套，2用1备，回收率为90％；三级反渗透系统28选用ge反渗透膜，稳定脱盐率可达到99.8％，回收率76％，三级反渗透进水流量为51m3/h，设置两套，1用1备；盐侧mvr浓缩系统29压缩机，流量为612m3/min、入口压力：70.1kpa、配载功率630kw，电压为380v，设置1台；盐侧mvr结晶系统30 的加热器设置2台，换热面积为650m2，其中，冷凝水预热器的换热面积为120m2，设置1台，分离器，设置1台；2号离心机31，处理量为2～10t/h，设置1台；1号干燥器 32，主要采用硫酸钠流化床干燥器，处理量3.1t/h，设备材质为不锈钢304，配带进料布料器；氯化钠储存罐33φ1500mm
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2000mm，设置1台，材质为不锈钢材质，储满后装袋保存；3号离心机34，处理量为2～10t/h，设置1台；2号干燥器35，主要采用氯化钠流化床干燥机，处理量1.5t/h，与物料接触材质为不锈钢316l；硫酸钠储罐 36φ1500mm
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2000mm，设置1台，材质为不锈钢材质，储满后装袋保存；产品水池37有效容积为1683m3，具体尺寸为33.0m
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17.0m
ꢀ×
3.95m，设置1座，结构为钢筋混凝土、框架结构；配水装置38主要为绿化浇灌提升泵房，调配水池泵房的流量为960m3/h，扬程为32m。功率为132kw；配水装置38将经过处理后部分产品水回用作为煤矿利用，水量大约为29100m3/d；产品水池37部分水体由煤矿利用，剩余的产品水体由配水装置38运送至地表河流39排放；荧光剂主要选用氮化物荧光剂sr2si5n8：eu
2+
荧光剂，荧光剂和高盐废水投加比例为1:1200，荧光剂储罐40主要是为了储存荧光剂，储罐的外形尺寸为φ1500mm
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1000mm；污泥浓缩池设置2座，干污泥量为38.25t/d，污泥浓缩机41，泥水混合物流量为40t/h，功率为0.75kw；污泥压滤机42设置隔膜式板框压滤机，总绝干污泥量为38.25t/d；污泥压滤固废填埋厂，主要是将处理完的污泥由送至固废填埋场43进行填埋处理；粉煤灰掺拌池44主要目的是将粉煤灰与杂盐按照5:1进行掺拌，掺拌池的体积为10m
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5m
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1.5m；建筑材料45主要是将粉煤灰掺拌池掺拌好的材料与混凝土混合作为建筑材料。
44.实施例2
45.如图1所示，一种矿井水的智慧零排放系统，以鄂尔多斯市伊金霍洛旗补连塔矿井水提标改造项目为例，该项目进水水量为 30000m3/d，该项目来水水源主要包括两类水体，其中补连塔矿井水污水处理厂出水为25000m3/d，上湾矿井水污水处理厂出水为 5000m3/d，经过前期污水处理厂预处理形成了项目的矿井水预处理出水1；矿井水预处理出水1通入调
节池2对进入深度处理车间水体进行调节、水质进行均衡，主要是针对入水水体的ph进行调节中和；水体经过调节池的调节作用后通过提升泵房3提升至深度处理系统一的一级多介质过滤器4，对水体中的泥沙颗粒、悬浮物质、胶体等物质进行初步截留，有效降低了对一级反渗透7反渗透膜元件的机械损伤；水流经过一级多介质过滤器4的过滤作用，水体均匀进入一级活性炭过滤器5，主要是依托活性炭颗粒的大量微孔和巨大的比表面积物理吸附去除水中的有机污染物，并且由于其表面非结晶部分上有一些含氧官能团，可以去除矿井水体中氯离子；经过一级活性炭过滤器5的吸附作用，水体通过管路进入一级超滤系统6，主要目的是去除水体中的胶体物质，保证水分子和小分子盐类通过，实现矿井水水体的有效净化；经过一级超滤系统6净化作用，水体在一定压力条件下泵通过一级反渗透系统7，选择性截留水体中的溶解性盐类、胶体、病毒、细菌等杂质，脱盐率可达到99.5％，回收率70％，经过一级反渗透系统7处理后，产水由管路通入产品水总管，最终进入产品水池 37；一级反渗透系统7的浓水由管路流入一级高密度沉淀池8，在一级高密度沉淀池8，经过反应、絮凝、沉淀等一系列反应去除水体中的cod、bod及钙、镁、锶、氟、钡等离子颗粒，产生的沉淀由输泥管路通入污泥浓缩机41；经过一级高密度沉淀池8沉淀处理后，上层清液通过管路进入深度处理系统二的v型滤池9，有效去除水体中悬浮物质和泥沙颗粒物以及部分胶体物质；经过v型滤池9的过滤后，水体进入二级超滤系统10，截留水体中的胶体大小的颗粒物，进而保证水分子以及小分子量的溶质通过超滤膜，实现对于矿井水水体的深度净化；经过二级超滤系统10的机械筛分后进入二级反渗透系统11，主要是为了去除水体中的胶体物质、细菌、大多数的溶解性盐类以及大部分的有机物杂质，脱盐率可达到99.8％，回收率80％，经过二级反渗透系统11处理的产水由管路通入产品水总管，最终进入产品水池37，二级反渗透系统11的浓水由管路流入氯化反应池12；经过二级反渗透系统11系统处理后，浓水进入氯化反应池12，通过折点加氯法，在水体中投加次氯酸钠溶液与水体中的氨氮发生反应转化为氮气，有效减低了水体中氨氮浓度；经过氯化反应池12去除完水体中的氨氮后进入二级高密度沉淀池13，主要通过化学沉淀+絮凝沉淀相结合去除水体中的全硅(sio2)，除此以外，由于经过反渗透的浓缩，水体中的硬度会出现一定程度的上升，通过二级高密度沉淀池13可以辅助降低水体的硬度，沉淀物进入泥斗，由输泥管路通入污泥浓缩机41；上层清液通过管路进入二级多介质过滤器14，通过自上而下的多级过滤器介质过滤去除经过高密度沉淀池13沉淀后水体中的悬浮物质、胶体以及大颗粒杂质，并且降低了水体中的浊度；经过二级多介质过滤器14的过滤处理后，水体进入臭氧反应池15，有效去除了水体中的cod，并且将水体中的有机物氧化为二氧化碳气体，排出系统外，通过环氧树脂做防腐层；水体经过二级多介质器 14的处理后进入二级活性炭过滤器16，主要通过活性炭吸附截留作用进一步过滤水体中的杂质和余氯，进一步降低水体的浊度；水体经过二级活性炭16的吸附作用后，继续进入三级超滤系统17，主要目的是截留水体中的胶体物质以及其他杂质，进而保证水分子及小分子量的溶质通过，实现矿井水水体的深度净化；经过三级超滤系统17 机械筛分后进入离子交换器18，有效软化矿井水水体，保证水体中的ca
2+
和mg
2+
可以有效去除，提高蒸发结晶过程中工业盐的浓度，保证产生的盐均以钠盐为主，离子交换器18主要采用螯合树脂进行离子交换除硬，再生采用强酸或者强碱进行再生；水体经过离子交换系统的除去硬度后进入智慧蒸发系统的一级纳滤系统19，实现水体中的一价盐和二价盐进行有效的分离；二价盐的混合液进入硝侧浓缩 mvr系统20，对硝侧浓水进行进一步的浓缩，tds从8-10万
mg/l 浓缩至25-30mg/l左右；浓缩后得到水体中存在部分芒硝 (na2so4·
10h2o)，硝侧浓水经过硝侧mvr浓缩处理后继续进入溶硝罐21主要目的是为了让浓缩液中的芒硝(na2so4·
10h2o)热熔；热熔后的硫酸钠溶液经硝结晶进料泵，预热后进入硝侧mvr结晶系统22，在分离器进行气液分离、经过增稠处理后通入3号离心机34形成硫酸钠结晶盐，得到的结晶盐通过2号干燥器35进行进一步干燥，获得i类一等品工业硫酸钠盐，纯度≥99.0％，储存在硫酸钠储存罐36中，储存满后，由吨包装包机进行定量包装，包装成袋后进行批发销售；杂盐母液经过溶解后进入冷冻结晶系统23，沉淀后分离出杂盐，冷冻结晶后进行增稠处理，进入1号离心机24进行离心分离，分离后，储存在杂盐储罐25中，储存满后送至固废处理系统的粉煤灰掺拌池44进行进一步处理；一价盐的混合液体进一步进入二级纳滤系统27，对一级纳滤系统19分盐后的混合液进行进一步的提纯，提升了一价盐溶液的浓度，经过二级纳滤系统27的进一步分盐后，水体进入三级反渗透系统28，有效截留了水体中的溶解性盐、胶体、病毒、细菌等，经过三级反渗透系统的处理产水由管路通入产水总管，最终汇总进入产品水池37，浓水端继续进入盐侧mvr 浓缩系统29，对盐侧的浓水通过mvr进行进一步的浓缩，浓缩后汇总进入盐侧mvr结晶系统30，经过蒸发结晶到过饱和，析出氯化钠盐，再通过2号离心机31进行进一步离心得到氯化钠的结晶盐，得到的结晶盐通过1号干燥器32进行进一步干燥，获得最终得到工业干盐二级品质氯化钠盐，纯度≥97.5％，储存在氯化钠储存罐33中，储存满后，由吨包装包机进行定量包装，包装成袋后进行批发销售；整个智慧蒸发结晶系统通过荧光剂及晶体在线监测系统进行实时调控，晶体的结晶程度和晶体形态主要由视频探头通过可视化手段获取，在线实时监控画面通过5g传输网络进行实时无线传输至pc、手机、平板电脑等终端，传输时间小于0.5ms，并根据硫酸钠和氯化钠盐晶体结晶程度，以及晶体生长情况，对蒸发结晶出料时间进行判断，做出实时调控，此外还通过荧光剂浓度浓缩倍数变化来推断mvr蒸发结晶母液中tds的变化，进而对蒸发结晶出料时间进行辅助判断。其中荧光剂储存在荧光剂储罐40内，荧光剂主要选用氮化物荧光剂 sr2si5n8：eu
2+
荧光剂，荧光剂和高盐废水投加比例为1:1200，通过荧光传感器对荧光物质进行感知；一级反渗透系统7、二级反渗透系统11、三级反渗透系统28的产水均汇总到产水总管，最终汇总到产品水池37，由产品水池37通过配水装置38回用到煤矿46作为煤矿 46日常用水，回用水量大约为29100m3/d，剩余的产品水体由配水装置运送至地表河流39排放；经过一级高密度沉淀池8和二级高密度沉淀池13沉淀处理后的沉淀物由污泥管路通入固废处理系统的污泥浓缩机41，通过重力作用浓缩污泥，经过污泥浓缩后的污泥由排泥斗排出，通过污泥泵通入污泥压滤机42；污泥压滤机采用隔膜式板框压滤机，主要目的是通过机械的动能实现对污泥或是水质的分离；经过板框压滤机压缩形成干泥送至固废填埋场43，进行填埋处理，达到《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》(gb18599-2001)；蒸发结晶系统产生的杂盐按粉煤灰与杂盐5:1比例进行掺拌，分批次倒入粉煤灰掺拌池中，形成的固体物质与混凝土混合作为建筑材料45填充物，用于后期房屋建筑和施工利用。
46.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。