矿井水井下处理与复用技术研究

论文摘要

对矿井水采空区净化技术进行动力学参数和高浊、高铁锰矿井水中污染物的动态迁移试验研究,并在此基础上,建立了铁、锰在采空区中的迁移模型；同时对该技术去除悬浮物、铁和锰的机理进行了探讨。结果表明,该技术是一种良好的高浊、高铁锰矿井水井下处理、复用的预处理技术。研制了一种具有良好物理、化学稳定性的新型改性火山岩滤料,其具有良好的除铁锰效果,且启动时间快。通过扫描电镜、能谱和XRD分析,对其除铁锰机理进行了探讨,提出该滤料除铁锰的机理是通过改性使其表面形成了活性滤膜的自催化氧化作用。在上述研究的基础上,开发一整套矿井水井下处理、复用的新工艺,并优化其工艺参数,为“三高”矿井水井下处理、复用的工程应用提供技术指导。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 选题依据及意义
• 1.3 水中悬浮物、铁和锰对煤矿设备的危害
• 1.3.1 对液压设备的危害
• 1.3.2 对喷雾设备的危害
• 1.3.3 对冷却设备的危害
• 1.4 高浊、高铁高锰矿井水井下处理、复用的国内外研究现状与存在问题
• 1.4.1 矿井水井下处理、复用工艺国内外研究现状与存在问题
• 1.4.2 高浊矿井水处理国内外研究现状与存在问题
• 1.4.3 高铁高锰矿井水处理国内外研究现状与存在问题
• 1.5 研究内容及目标
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 研究目标
• 1.5.3 研究方案
• 1.6 技术关键与创新
• 1.7 本章小结
• 2 采空区净化技术处理高浊、高铁锰矿井水的研究
• 2.1 试验研究
• 2.1.1 试验装置与方法
• 2.1.2 水质监测仪器与方法
• 2.1.3 试验结果与讨论
• 2.2 处理机理研究
• 2.2.1 过滤作用
• 2.2.2 沉淀作用
• 2.2.3 吸附作用
• 2.2.4 生化作用
• 2.2.5 实际处理过程的机理分析
• 2.3 铁、锰在采空区净化中的迁移转化规律研究
• 2.3.1 数学模型的概化
• 2.3.2 迁移转化模型参数确定
• 2.3.3 模型验证
• 2.3.4 铁、锰在采空区中的迁移预测
• 2.4 本章小结
• 3 改性滤料处理高铁锰矿井水的效能和机理研究
• 3.1 改性滤料处理高铁锰矿井水试验装置与方法
• 3.1.1 试验装置
• 3.1.2 试验方法
• 3.1.3 水质监测仪器与方法
• 3.2 处理高铁锰矿井水最佳改性滤料的确定
• 3.2.1 改性方法的确定
• 3.2.2 改性滤料载体选择
• 3.2.3 处理高铁锰矿井水改性滤料的最佳制备方法确定
• 3.2.4 改性滤料物理、化学稳定性评价
• 3.3 最佳改性滤料处理高铁锰矿井水的影响因素分析
• 3.3.1 滤速对处理高铁锰矿井水效果的影响
• 3.3.2 反冲洗对处理高铁锰矿井水效果的影响
• 3.3.3 改性滤料的老化和氧化问题
• 3.3.4 pH变化对处理高铁锰矿井水效果的影响
• 3.3.5 污染负荷变化对处理高铁锰矿井水效果的影响
• 3.4 改性火山岩滤料处理高铁锰矿井水机理研究
• 3.4.1 改性火山岩滤料表面特性分析
• 3.4.2 改性火山岩滤料除浊度机理研究
• 3.4.3 改性火山岩滤料除铁锰机理研究
• 3.5 本章小结
• 4 矿井水井下处理、复用工艺研究
• 4.1 原水水质和回用目标
• 4.2 采空区矿井水净化技术
• 4.2.1 采空区矿井水净化的实际效果
• 4.2.2 采空区矿井水净化技术特点
• 4.2.3 采空区矿井水净化技术小结
• 4.3 沉淀系统
• 4.3.1 采空区出水的悬浮物浓度和粒度特征
• 4.3.2 沉淀机理
• 4.3.3 平流沉淀池概述
• 4.3.4 斜管沉淀池概述
• 4.3.5 沉淀系统流场模拟模型的选用和参数确定
• 4.3.6 沉淀系统流场的模拟结果
• 4.3.7 沉淀系统的特点
• 4.3.8 沉淀系统小结
• 4.4 过滤系统
• 4.4.1 盘式过滤系统
• 4.4.2 除铁、锰过滤系统
• 4.4.3 过滤系统的特点
• 4.4.4 过滤系统小结
• 4.5 工艺流程的确定
• 4.6 本章小结
• 5 矿井水井下处理、复用应用研究
• 5.1 工程的目的和意义
• 5.1.1 工程的目的
• 5.1.2 工程的意义
• 5.2 原水水质和回用目标及各段工艺参数、设备和构筑物
• 5.2.1 原水的水量、水质及回用目标
• 5.2.2 各段工艺参数确定
• 5.2.3 总体工艺流程及主要工艺设备与构筑物尺寸确定
• 5.3 投资估算及运行成本估算
• 5.3.1 投资估算
• 5.3.2 运行成本分析
• 5.4 矿井水井下处理、复用工程的实际处理效果
• 5.4.1 工程概述
• 5.4.2 工程的实际处理效果
• 5.5 系统的可靠性
• 5.5.1 工艺的可靠性
• 5.5.2 管路、设备的可靠性
• 5.6 系统的安全性
• 5.6.1 工艺设计上的安全考虑
• 5.6.2 设备的安全性考虑
• 5.7 应急系统
• 5.8 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 创新点
• 6.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表学术论文及参加科研工作情况
• 在学期间申请的专利
• 在学期间发表的学术论文
• 在学期间参加科研项目
• 主要获奖