淺談礦井水綜合利用規(guī)劃

崔麗芳

(山西潞安化工集團 慈林山煤業(yè)有限公司慈林山煤礦，山西 長治 046600)

由于世界人口增長迅速，水的需求量也逐漸加大，水量的短缺逐漸向資源性與水質(zhì)性缺水轉(zhuǎn)化，這就需要從調(diào)節(jié)污染水質(zhì)和節(jié)約水資源上來彌補?，F(xiàn)對慈林山煤礦井下開采外排污水展開討論，闡述慈林山煤礦礦井水改造后實現(xiàn)的水質(zhì)優(yōu)化及綜合利用規(guī)劃的合理性。

慈林山煤礦根據(jù)實際情況，對井下涌水進行分質(zhì)處理，在經(jīng)過一級處理工藝“預(yù)沉調(diào)節(jié)池+多介質(zhì)濾池+旋流澄清凈水裝置”和深度處理工藝“中間水池+活性炭濾池+除氟濾池+折點加氯”后，最終使外排水水質(zhì)達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)Ⅲ類標準，大部分處理后的礦井水用于礦區(qū)工業(yè)及生活用水，實現(xiàn)了循環(huán)再生利用。

1 改造前后分析

由于生產(chǎn)工藝的原因，企業(yè)在不同時段排放的污水差別很大，特別在運行不正?；蛟O(shè)備發(fā)生泄漏時，污水的水質(zhì)就會惡化，同時水量也會大大增加，往往會超出原設(shè)備的處理能力。慈林山煤礦原處理站調(diào)節(jié)水池處理能力偏小(12 m×12 m×5.0 m)，有效容積約640 m3，且不具備調(diào)節(jié)功能，見圖1。在水量突然增大時，將會導(dǎo)致排入污水中的雜質(zhì)不均勻，污水流量或濃度發(fā)生較大的變化，影響污水處理設(shè)施的正常運行。因此有必要在污水進入處理程序之前，先將其導(dǎo)入具有調(diào)節(jié)功能的調(diào)節(jié)池，使其水量和水質(zhì)都趨于穩(wěn)定，為后續(xù)的水處理系統(tǒng)提供穩(wěn)定的操作條件。提標后的預(yù)沉調(diào)節(jié)池分兩格，呈半地上式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，占地面積325.74 m2，深5.5 m，高出地面1.15 m,容積為1 650 m3，見圖2。改造后的調(diào)節(jié)池具有調(diào)節(jié)功能，可緩沖污水處理負荷。排水高峰時可蓄存多余的水量；低峰基本不排水時，可從調(diào)節(jié)池的蓄存水中提取補充，以保證進水量相對穩(wěn)定，處理系統(tǒng)得以按設(shè)計負荷穩(wěn)定、正常運行，避免了污水排放對處理系統(tǒng)的大負荷沖擊，減少了進入處理系統(tǒng)污水流量的波動，使處理污水時所用化學(xué)品的加料速率穩(wěn)定，防止高濃度的有毒物質(zhì)直接進入深度處理系統(tǒng)，控制了污水的pH值、穩(wěn)定了水質(zhì)。

圖1 原調(diào)節(jié)池

圖2 現(xiàn)預(yù)沉調(diào)節(jié)池

新站改造后的旋流澄清凈水裝置為4套，采用斜板沉淀、并聯(lián)運行，呈半地上式構(gòu)筑物，總處理量為125 m3/h，見圖3。其中一套兼處理含氟污泥，采用閥門切換。此裝置經(jīng)過混合絮凝沉淀后，對水中部分懸浮物、總磷等物質(zhì)進行去除。

圖3 現(xiàn)旋流澄清池

2 成果成效

新建成的處理站分為一級處理及深度處理兩部分。一級處理規(guī)模為3 000 m3/d，主要工藝流程為預(yù)沉調(diào)節(jié)池+多介質(zhì)濾池+旋流澄清凈水裝置，通過一級處理能去除原水中大部分懸浮物、總磷等，同時可去除部分氟化物、石油類、氨氮等。深度處理設(shè)計規(guī)模為7 500 m3/d，主要工藝流程為“中間水池+活性炭濾池+除氟濾池+折點加氯”，通過深度處理可進一步去除懸浮物、石油類、氟化物、氨氮等物質(zhì)，確保出水達到地表水環(huán)境質(zhì)量標準III類標準。通過邀請水質(zhì)檢測單位對出水水質(zhì)進行采樣檢測后，確定出水水質(zhì)各指標均能達到出水水質(zhì)標準。

2.1 直接效益

本工程采用的工藝流程不僅能保證礦井水處理結(jié)果達標，與常用礦井水處理工藝(一級處理工藝不變，增加除氟裝置，深度處理工藝流程為“中間水池+超濾+折點加氯”)相比，工藝設(shè)備投資節(jié)約350萬元左右(采用工藝設(shè)備投資約897萬元，對比工藝設(shè)備投資約1 250萬元)；另外原超濾設(shè)備安裝過程復(fù)雜，采用現(xiàn)行工藝能節(jié)約一部分設(shè)備安裝費用。運行費用方面，采用現(xiàn)行工藝流程比采用超濾工藝每年節(jié)約藥劑費約10萬元。超濾膜組件使用壽命有限，大約5 a需全部更換1次，故每年節(jié)約100萬元左右，運行成本大幅度下降。本站每年最多可回用的水量為273.75萬t，自來水按3.5元/t計算，每年最多能節(jié)約水費約958萬元，產(chǎn)生的直接經(jīng)濟效益非常可觀。

2.2 節(jié)能增效

工程建成后，將大大降低礦坑廢水對外界環(huán)境的污染。新建處理站預(yù)計污染物質(zhì)每年的減排量為：化學(xué)需氧量90 t/a、總懸浮物318 t/a、磷酸鹽0.5 t/a、氨氮7.7 t/a、氟化物3.3 t/a。

由以上數(shù)據(jù)可知，處理后的污水對下游水體的污染大幅度下降，對流域還清將起到積極作用，水環(huán)境將得以好轉(zhuǎn)。

本工程建成以來，除生活用水、消防用水、藥劑制備用水采用自來水以外，其余生產(chǎn)，綠化、澆灑道路用水均使用處理站再生水，節(jié)約了大量水資源。本工程以科技、節(jié)能、增效、環(huán)保為理念，在充分滿足建筑物功能要求的前提下，積極推廣先進的變、配電技術(shù)和設(shè)備，通過科學(xué)管理達到了節(jié)能的目的。

2.3 社會效益

該工程的運行對改善生態(tài)環(huán)境水體具有重大意義，改善了居民的生存環(huán)境，有利于入與自然的和諧相處，也有利于促進城市衛(wèi)生狀況的改善，對刺激我市經(jīng)濟增長十分有利。

3 案例啟示

3.1 項目采用BT模式的優(yōu)勢

1) BT模式風(fēng)險?。翰捎肂T方式運作，在施工期內(nèi)業(yè)主單位不用承擔(dān)資金風(fēng)險，由實施單位承擔(dān)。

2) BT模式可以更好地篩選出資信好、信譽高、易融資及善于組織的施工企業(yè)，能夠發(fā)揮該企業(yè)在融資和施工管理方面的優(yōu)勢，從而保證項目實施的進度和質(zhì)量。

3) 項目采用BT模式，融資成本按市場最低—— 年6%，兩年合同期算，至少節(jié)約資金183.36萬元。

3.2 項目采用定制化工藝流程的優(yōu)勢

1) 水質(zhì)穩(wěn)定達標。該項目采用定制化工藝流程，穩(wěn)定可靠，對水量的抗沖擊能力強，能保證出水穩(wěn)定，達到出水標準。

2) 自動化程度高。該項目能實現(xiàn)機械化、自動化運行，操作簡便，使用壽命長，至少比常規(guī)工藝同等規(guī)模污水處理站減少一半運營人員，有效降低了人力成本。

3) 減少占地。采用成套模塊化裝置，緊湊型工藝，工藝運行流暢，場地建構(gòu)筑物布置合理。本站一級處理規(guī)模為3 000 m3/d，深度處理規(guī)模7 500 m3/d，總占地面積僅為2 188.5 m2(包含遠期預(yù)留162 m2)，至少減少40%的占地面積。

4) 前瞻性考慮。礦井水處理站的設(shè)計建設(shè)為未來進一步提標預(yù)留了空間。

5) 縮短工期。采用定制化工藝流程，能有效、合理地控制工程進度及工期。濾池選用了標準化、模塊化的成套設(shè)備，能有效縮短施工周期。

4 結(jié) 語

本工程遵循科技、節(jié)能、增效、環(huán)保的理念，在充分滿足當(dāng)前環(huán)保需求的前提下，積極采用先進的技術(shù)、設(shè)備和工藝，提高了水資源的重復(fù)利用率，達到了礦井水綜合利用的目的。