基于礦井廢水處理工藝及參數(shù)分析探究

田小麗 王思遠(yuǎn)（神木能源發(fā)展有限公司，陜西榆林719000）

基于礦井廢水處理工藝及參數(shù)分析探究

田小麗 王思遠(yuǎn)（神木能源發(fā)展有限公司，陜西榆林719000）

本文以陜北富煤地區(qū)，某化工、電力企業(yè)與煤炭生產(chǎn)企業(yè)的礦井廢水為合作紐帶，以礦井廢水為研究對象，針對其礦井廢水進(jìn)行了分析，根據(jù)該礦礦井廢水主要為懸浮物和微量有機物的特點，采用工藝合理、技術(shù)成熟可靠的一體化凈水處理工藝，即絮凝反應(yīng)、澄清和過濾一體化，并對處理流程、工藝參數(shù)、設(shè)備選型進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。

礦井廢水；一體化；工藝參數(shù)；優(yōu)化設(shè)計

礦井水是在煤礦開采過程中，頂板、底板和煤柱產(chǎn)生的地下涌水。由于受井下采礦和人為活動的影響，礦井水極易受到污染，礦井水流經(jīng)煤層進(jìn)入礦井水倉，除被煤層污染外，還由于礦井沖刷，含有大量的煤屑等懸浮物，并含有少量有機物和微生物，屬于輕度污染工業(yè)廢水，處理投資和運行費用均低于其他工業(yè)廢水和生活污水，便于回收利用，因此，礦井廢水是一類易于回收利用的水資源。采用相應(yīng)的處理工藝進(jìn)行礦井水處理與回收利用，使處理后水質(zhì)達(dá)到工業(yè)循環(huán)水利用標(biāo)準(zhǔn)，在消除了環(huán)境污染的同時，也開源節(jié)流地回收了寶貴的水資源，這將進(jìn)一步促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

本文以陜北地區(qū)某工業(yè)園區(qū)內(nèi)，陜煤集團神木能源發(fā)展有限公司與陜煤集團檸條塔礦業(yè)公司企業(yè)間的合作為例，詳細(xì)介紹了將煤礦井下廢水通過一體化凈水工藝處理后作為化工、電力生產(chǎn)用水。

1 礦井廢水處理的必要性

陜煤集團神木能源發(fā)展有限公司近年來快速發(fā)展，企業(yè)規(guī)模逐步壯大，用水量越來越大，而所屬工業(yè)園區(qū)可用水資源匱乏，嚴(yán)重制約了公司的生產(chǎn)發(fā)展；而毗鄰?fù)患瘓F所屬檸條塔礦業(yè)有限公司有大量的井下廢水資源，需要一邊支付人力、電力、設(shè)備資源將礦井廢水簡單處理后外排，一邊還向社會繳納為數(shù)不菲的排污費。兩公司協(xié)商后采取戰(zhàn)略合作，將煤礦井下廢水通過新建水處理工程處理后，作為化工、電力生產(chǎn)用水。該項工程不僅可以解決能源公司的生產(chǎn)用水問題，也可以使檸條塔礦井下廢水盡可能的回用，解決因廢水外排引起的環(huán)境污染問題，對水資源的循環(huán)利用和環(huán)境保護(hù)作出了很大貢獻(xiàn)，同時也實現(xiàn)了企業(yè)的互利共贏。

2 礦井廢水的基本構(gòu)成

（1）采礦廢水：主要來源于采礦過程中，鑿巖、爆破散水、液壓支柱等設(shè)備排水和巷道降塵灑水等工序產(chǎn)生的廢水。

（2）井下涌水：主要來源于礦井開采過程中產(chǎn)生的地表滲透水、巖石孔隙水、礦坑水、地下含水層的疏放水等，煤礦礦井的井下涌水水質(zhì)成分較為簡單，主要污染物為SS。

3 礦井廢水水量與水質(zhì)

（1）處理水量：設(shè)計處理能力為300m3/h。

（2）進(jìn)水水質(zhì)：化學(xué)需氧量（CODCr）：40mg/L；生化需氧量（BOD5）：15mg/L；懸浮物（SS）：500-700mg/L；色度：黑色。

4 礦井廢水處理工藝及參數(shù)

4.1 礦井廢水處理工藝

根據(jù)礦井廢水以懸浮污染物為主體的水質(zhì)實況，并結(jié)合《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T19923-2005）中循環(huán)冷卻水標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合技術(shù)提供方多年來的工程經(jīng)驗總結(jié)，特別是對于該廢水的處理實踐總結(jié)，該水處理項目主要處理懸浮物和微量的有機物，選用國內(nèi)礦井成功運行多年的處理工藝及設(shè)備系統(tǒng)，即絮凝反應(yīng)、澄清和過濾。

絮凝劑選用目前絮凝效果良好的堿鋁PAC（鐵鹽易使出水水質(zhì)發(fā)黃，故不能選用），絮凝、澄清選用效果非常出色的帶斜管的水力懸浮澄清器（水力懸浮澄清器分第一、第二反應(yīng)室、澄清室、沉淀室），澄清室加裝斜管后，表面負(fù)荷較沒加斜管前大大提高，從而也減小了水處理設(shè)施的有效容積和水處理設(shè)施的占地面積，沉淀室的污泥300%的回流，大大加強了污泥絮凝沉淀效果。整個處理工藝，簡單、先進(jìn)，而且處理設(shè)施占地面積少，運行費用低，可靠性好，出水穩(wěn)定，高效，便于管理。

由于該礦井廢水主要污染物為煤粉，且冬季寒冷，故本項目的污泥處理方案采用帶式壓濾機進(jìn)行處理，可以有效回收煤粉，另外又可以不受氣溫影響。

4.2 工藝流程原理

由礦井來的壓力廢水首先進(jìn)入調(diào)節(jié)池（最大的壓力在于井下生產(chǎn)系統(tǒng)的清倉過程，帶來的顆粒煤粉泥非常大，設(shè)計不當(dāng)會嚴(yán)重影響調(diào)節(jié)池的正常工作，設(shè)備無法正常工作）調(diào)節(jié)水量、均合水質(zhì)后，廢水經(jīng)過雜漿提升泵的提升經(jīng)過管道混合器混合投加的PAC后進(jìn)入水力懸浮澄清器，進(jìn)水首先通過水射器噴射進(jìn)入水力懸浮澄清器的第一反應(yīng)室，同時沉淀室的污泥被水射器產(chǎn)生的負(fù)壓而同原水一同進(jìn)入第一反應(yīng)室，并和原水在反應(yīng)室中充分接觸、碰撞，并在絮凝劑PAC的作用下形成粗大密實的礬花，礬花顆粒大的在自重作用下直接在沉淀室沉淀下來，礬花顆粒在自重作用下不能直接沉淀下來的，在隨出水經(jīng)過澄清器上部所設(shè)高效斜管時，礬花得到很好的沉淀，此時，出水已相當(dāng)清澈，出水即可達(dá)標(biāo)排放。水力懸浮澄清器的出水重力流入重力無閥過濾器進(jìn)行過濾，出水即可達(dá)到生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，重力無閥過濾器產(chǎn)生的反沖洗水返回調(diào)節(jié)池，而水力懸浮澄清器產(chǎn)生的污泥進(jìn)入污泥濃縮器經(jīng)過濃縮后由螺桿泵的提升進(jìn)入帶式壓濾機，壓濾液返回調(diào)節(jié)池，壓濾的泥餅可作為煤粉回收。

5 工藝計算及參數(shù)

5.1 調(diào)節(jié)池--鋼砼結(jié)構(gòu)

本單元對系統(tǒng)的運行至關(guān)重要，不僅要沉淀煤泥而且要承擔(dān)礦井生產(chǎn)清倉時的高負(fù)荷沖擊。尺寸：28000×21000×6000；配套：刮泥機4套、污泥泵6臺（4用2備）。

5.2 一步凈化器--鋼制

一步凈化器8套；處理能力：40--55 m3/h；DN300管道混合器1套。

5.3 重力無閥過濾器—鋼制

重力無閥過濾器4套；處理能力：80--120 m3/h。

5.4 加藥系統(tǒng)

本設(shè)計加藥為絮凝劑PAC和PAM，采用溶藥、加藥于一體的加藥機兩套，加藥機規(guī)格為TXJ--Ⅱ，該加藥機配備16臺計量泵，8用8備。

5.5 清水池

清水池：鋼砼結(jié)構(gòu)，容積為10000 m3。

5.6 污泥處理系統(tǒng)

（1）污泥池：主要收集調(diào)節(jié)池的污泥和集水池的底部污泥。配置：2臺（1用1備）尺寸為5000×5000×5000的QW30-20-3.0污泥泵（帶攪拌）。

（2）壓泥機系統(tǒng)：1套帶式壓泥機、1臺清洗泵。

（3）污泥加藥系統(tǒng)：2套TXJ--Ⅰ、每套帶有2臺加藥泵（1用1備）。

5.7 集水池（分離泥水）

主要來源于反沖洗及污泥池上清液的收集，經(jīng)過沉淀上清液提升到調(diào)節(jié)池循環(huán)處理，底部的污泥通過污泥泵打入污泥池。

配置：2臺QW30-20-3.0污水提升泵、2臺帶自耦QW30-20-3.0污泥提升泵。尺寸：12000×12000×6000。

5.8 主要建筑物、構(gòu)筑物

一座3024 m3的調(diào)節(jié)池、一座10000 m3清水池、一座房高12米的750m2水處理廠房、一座90m2泵房及控制、一座125 m3污泥池、一座854 m3集水池。

6 結(jié)語

（1）本文對礦井廢水處理工藝流程、礦井廢水處理配電和控制、工藝設(shè)備、結(jié)構(gòu)參數(shù)等過程進(jìn)行了研究；上述研究對礦井廢水處理具有積極的指導(dǎo)意義。

（2）本水處理工程是化工、電力企業(yè)與煤炭生產(chǎn)企業(yè)的合作典范，拓寬了合作渠道，不僅緩解了煤礦生產(chǎn)企業(yè)排水問題，還解決了化工、電力企業(yè)用水問題，為雙方企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟效益，而且還可以增加部分就業(yè)崗位，具有相當(dāng)深遠(yuǎn)的社會和經(jīng)濟效益，實乃為一舉多贏之舉。

[1]來偉良.PLC控制系統(tǒng)在礦井水處理工程的應(yīng)用[J].能源環(huán)境保護(hù)，2013，27(3)：6-9.

[2]趙麗媛，李北罡，王維.粉煤灰在礦井廢水處理中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].工業(yè)水處理.2011(11).