某鐵礦地下涌水回灌工程實(shí)例

王婷

摘 要：礦山地下開采時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量地下涌水。根據(jù)已批復(fù)環(huán)境影響報(bào)告書要求，為保護(hù)區(qū)域地下水資源，井下涌水須凈化后回灌地下。

關(guān)鍵詞：機(jī)械過(guò)濾；納濾；消毒

中圖分類號(hào)：P641 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.工程概況

某鐵礦的礦坑涌水來(lái)自礦體上部奧陶系含水層，70%涌水是地下水通過(guò)泄水孔直接下泄到地下水倉(cāng)，水質(zhì)清潔，不含重金屬，主要含少量懸浮物，接近天然地下水質(zhì)。根據(jù)已批復(fù)環(huán)境影響報(bào)告書要求，為保護(hù)區(qū)域地下水資源，井下涌水須凈化后回灌地下。

2.工程設(shè)計(jì)原則

為保護(hù)區(qū)域環(huán)境，滿足回灌要求，采用機(jī)械過(guò)濾器+納濾+消毒的處理工藝。該工藝運(yùn)行安全可靠，工藝技術(shù)先進(jìn)，節(jié)能、環(huán)保。具有較大的適應(yīng)性，應(yīng)急性，可以滿足水質(zhì)、水量的變化。

3.總體方案介紹

該方案分為4個(gè)系統(tǒng)：

3.1礦井水處理系統(tǒng)：

在廠區(qū)建設(shè)一套設(shè)計(jì)規(guī)模為1000 m3/h的礦井水處理系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)工藝滿足單臺(tái)納濾裝置獨(dú)立運(yùn)行，以滿足系統(tǒng)進(jìn)水水量變化的需要，保證系統(tǒng)最經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。礦坑涌水通過(guò)管道自流進(jìn)入機(jī)械加速澄清池，該管段需投加混凝劑、助凝劑、石灰乳藥劑。機(jī)械澄清池的上清液自流進(jìn)入原水緩沖池，通過(guò)原水提升泵將水提升至原水池，再通過(guò)原水泵送至多介質(zhì)過(guò)濾器入口。經(jīng)過(guò)過(guò)濾的水自流進(jìn)入自清洗過(guò)濾器，過(guò)濾器的出水進(jìn)入保安過(guò)濾器，出水經(jīng)高壓泵加壓送至納濾裝置，納濾產(chǎn)水進(jìn)入納濾凈水池，納濾凈水池的水再通過(guò)回灌水泵，一部分進(jìn)入廠區(qū)總供水泵站，補(bǔ)充生產(chǎn)新水用；一部分送至廠區(qū)生活供水泵站；大部分水送至回灌井回灌至地下。過(guò)濾器反洗水及納濾系統(tǒng)清洗水自流進(jìn)入多介質(zhì)反洗排水池，最終通過(guò)泵加壓送至機(jī)械加速澄清池。納濾裝置產(chǎn)生的濃水自流到總供水泵站，供選礦廠用于選礦生產(chǎn)和井下充填造漿。

3.2總供水泵站系統(tǒng)

總供水泵站系統(tǒng)包括生產(chǎn)、消防給水系統(tǒng)，臨時(shí)高壓消防系統(tǒng)，環(huán)水給水系統(tǒng)，尾礦沖洗系統(tǒng)，選礦設(shè)備冷卻系統(tǒng)。

3.2.1生產(chǎn)、低壓消防新水給水系統(tǒng)

來(lái)自水處理車間的部分凈水自流送入供水泵站，通過(guò)補(bǔ)水閥門向供水泵站生產(chǎn)、消防新水池補(bǔ)水，再由新水泵加壓外送，作為生產(chǎn)、消防水供全廠生產(chǎn)及消防使用。生產(chǎn)、消防新水給水管網(wǎng)為環(huán)狀，干管為DN400球墨鑄鐵給水管。廠區(qū)消火栓為地下式，沿道路一側(cè)布置，消火栓間距不大于120m。新水泵組由生產(chǎn)、消防新水池吸水，將新水加壓后送至選廠各車間用水點(diǎn)。泵組出水管道上設(shè)壓力表、流量計(jì)，信號(hào)傳至控制室及選廠總調(diào)度室。新水池出水管設(shè)流量計(jì)，水池設(shè)液位監(jiān)測(cè)，信號(hào)傳至控制室及選廠總調(diào)度室。

3.2.2臨時(shí)高壓消防系統(tǒng)

由于井塔樓高度較高，室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)采用臨時(shí)高壓消防系統(tǒng)，由消防主泵及消防穩(wěn)壓設(shè)備及消防管道組成?；馂?zāi)時(shí)啟動(dòng)消防主泵進(jìn)行滅火，平時(shí)由消防穩(wěn)壓設(shè)備持壓保證管道壓力。消防設(shè)備設(shè)于總供水泵站，水量?jī)?chǔ)存在生產(chǎn)、消防新水池中。

3.2.3環(huán)水給水系統(tǒng)

主廠房排出的尾礦自流入尾礦濃縮池，過(guò)濾車間濾液壓力送至尾礦濃縮池，經(jīng)濃縮后溢流水自流進(jìn)入總供水泵站環(huán)水池，經(jīng)總供水泵站環(huán)水泵加壓后供選礦工藝使用。在系統(tǒng)各環(huán)節(jié)和生產(chǎn)工藝流程中設(shè)置流量、壓力等計(jì)量?jī)x表，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行和水量分配情況。環(huán)水泵組由環(huán)水池吸水，將環(huán)水加壓后送至各車間環(huán)水用水點(diǎn)。泵組出水總管上設(shè)壓力表、流量計(jì)，信號(hào)傳至控制室及選廠總調(diào)度室。環(huán)水池水池設(shè)液位監(jiān)測(cè)，信號(hào)傳至控制室及選廠總調(diào)度室。

3.2.4尾礦沖洗系統(tǒng)

尾礦沖洗系統(tǒng)用于對(duì)尾礦礦石進(jìn)行清洗，水質(zhì)較差，該系統(tǒng)供水水源來(lái)自新水，通過(guò)沖洗泵向用戶供水，沖洗完后的水并入環(huán)水系統(tǒng)，自流回環(huán)水水池，作為補(bǔ)水使用。

3.2.5選礦設(shè)備冷卻回水系統(tǒng)

選礦設(shè)備冷卻回水為利用廠區(qū)生產(chǎn)、消防水管道直接供水，水質(zhì)不變，水溫略有升高，因此，該部分水依靠余壓直接回水至總供水泵站新水池，作為新水循環(huán)使用。管道上設(shè)壓力表、流量計(jì)，信號(hào)傳至控制室及選廠總調(diào)度室。

3.2.6排水系統(tǒng)

泵站內(nèi)設(shè)管溝，各種管道均布置在管溝內(nèi)，為避免管溝進(jìn)水管道受水浸泡受損，在管溝端頭設(shè)1000×1000mm的集水坑，內(nèi)設(shè)潛污排水泵，水泵的運(yùn)行由積水坑內(nèi)的水位自動(dòng)控制。

3.3全廠水系統(tǒng)事故池

在廠區(qū)設(shè)1座系統(tǒng)事故池，池內(nèi)設(shè)兩臺(tái)自動(dòng)攪勻潛污排水泵，人工控制水泵的啟停。

3.4生產(chǎn)廢水集水池

設(shè)兩座鋼筋混凝土水池，每座池子設(shè)1臺(tái)潛污排水泵，用于將生產(chǎn)廢水進(jìn)行收集后，送往3#澄清池進(jìn)行處理。

4.主要設(shè)備

4.1多介質(zhì)過(guò)濾器

多介質(zhì)過(guò)濾器其作用是去除水中的各種懸浮物、膠體雜質(zhì)，是預(yù)處理的主要設(shè)備，降低原水濁度，保證納濾膜表面的清潔與通暢。過(guò)濾器由鋼襯膠過(guò)濾罐、進(jìn)口控制閥、過(guò)濾介質(zhì)、布水器和相關(guān)管道等組成。

4.2自動(dòng)刷式過(guò)濾器

自動(dòng)刷式過(guò)濾器是重要的預(yù)處理裝置，它是利用過(guò)濾筒前后壓差，通過(guò)自動(dòng)化元器件和電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)清洗濾網(wǎng)、全自動(dòng)排污的過(guò)濾器。本排污過(guò)濾器除裝有壓差控制器外還可選用定時(shí)控制器，可以根據(jù)用戶需要設(shè)置清洗排污時(shí)間進(jìn)行全自動(dòng)清洗排污。還可選用壓力傳感器和PLC控制器，采用觸摸屏控制，用戶可以通過(guò)人機(jī)界面自行設(shè)置排污周期和排污時(shí)間，并可以與計(jì)算機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。當(dāng)過(guò)濾器使用一段時(shí)間后，在濾網(wǎng)表面會(huì)積聚雜質(zhì)顆粒，使通過(guò)流量減少，阻力增大，進(jìn)出口產(chǎn)生壓差。當(dāng)壓差達(dá)到設(shè)定值時(shí)，壓差控制器輸出信號(hào)，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)裝于濾筒內(nèi)的不銹鋼刷轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電動(dòng)排污閥開啟，清洗濾網(wǎng)與排污同時(shí)進(jìn)行，過(guò)濾器進(jìn)出口壓差低于設(shè)定值時(shí)，清洗排污停止，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制?？蔀V去水中各種懸浮物雜質(zhì)，確保系統(tǒng)設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。技術(shù)特點(diǎn)：占地?。煌顿Y?。恢亓枯p，安裝簡(jiǎn)便，自動(dòng)化程度高；節(jié)水率高；自耗水率小于1%；出水水質(zhì)好，無(wú)濾料泄露；出水壓頭損失小，連續(xù)供水，反洗期間供水不間斷。

4.3納濾裝置

納濾裝置是介于超濾和反滲透的一種膜過(guò)濾技術(shù)，可以去除細(xì)菌病毒、大分子有機(jī)物、高價(jià)態(tài)可溶鹽類等。與反滲透相比較，即使在高鹽度和低壓條件下也具有較高滲透通量，因?yàn)闊o(wú)機(jī)鹽能通過(guò)納濾膜而透析，使得納濾的滲透壓遠(yuǎn)比反滲透低，這樣在保證一定的膜通量的前提下，納濾過(guò)程所需的外加壓力比反滲透低得多。而在同等壓力下，納濾的膜通量則比反滲透大得多。此外，納濾能使?jié)饪s與脫鹽的過(guò)程同步進(jìn)行，所以用納濾代替反滲透，濃縮過(guò)程能有效快速地進(jìn)行，并達(dá)到較大的濃縮倍數(shù)。由于具有以上特點(diǎn)，使得納濾膜可以同時(shí)進(jìn)行脫鹽和濃縮并具有相當(dāng)快的處理速度。這些都是傳統(tǒng)的過(guò)濾（如砂濾、多介質(zhì)過(guò)濾等）無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。其初期投資和運(yùn)行成本較反滲透技術(shù)低30%左右。

經(jīng)過(guò)預(yù)處理單元處理后的原水，經(jīng)高壓泵增壓后進(jìn)入納濾膜組件，由于納濾膜的選擇透過(guò)性能，水在高壓下可以透過(guò)納濾膜進(jìn)入淡水側(cè)，而各種鹽分則隨高壓水流沖出，使水一分為二，從而達(dá)到鹽與水分離的目的。納濾膜分離技術(shù)具有占地面積小、出水水質(zhì)好、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，是本次工程經(jīng)過(guò)多方論證后選定的理想處理設(shè)備。本工程采用HDNF-200型納濾裝置6套，單套制水能力200m?/h，脫鹽率：≥70%（3年內(nèi)）水回收率70%～75%。

5.處理效果

該項(xiàng)目自投產(chǎn)以來(lái)，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好：TDS的含量和硫酸鹽含量將分別降至361.8mg/L和71.8mg/L，大大低于《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T14848-1993中Ⅲ類地下水要求的數(shù)值。

結(jié)語(yǔ)

該工藝運(yùn)行安全可靠，工藝技術(shù)先進(jìn)，節(jié)能、環(huán)保。具有較大的適應(yīng)性，應(yīng)急性，可以滿足水質(zhì)、水量的變化。目前設(shè)備運(yùn)行良好，經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益顯著。

參考文獻(xiàn)

[1]郭金教，等.地下水回灌與再利用[J].資源節(jié)約和綜合利用，2000（2）：38-39.

[2]成徐州，等.城市污水地下回灌技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].中國(guó)給水排水，1999，15（6）：10-12.endprint