矿井下污水深度处理自控系统研究及应用

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摘 要：简介目前国内矿井水处理技术的现状和存在的主要问题，重点阐述了布尔台煤矿矿井水深度处理技术的工艺流程及其特点，从而研制矿井水深度处理自动化控制系统。根据实际应用效果分析，我认为该矿井水净化处理自控系统具有很大的应用前景。

关键词：矿井水 深度处理技术 自控系统 气浮溶气 活性炭 快滤池

Abstract: Introduction at present domestic mine water treatment technology of the present situation and the existing problems, this paper focuses on Boolean a coal mine water depth processing technology process and its features, and thus develop mine water depth processing automatic control system. According to the actual application effect analysis, I think this mine well water purification treatment and automatic control system with a great application prospect.

Keywords: mine water, deep processing technology, automatic control system, floating dissolved gas, activated carbon, quick ponds

中图分类号： TD214 文献标识码： A 文章编号：

我国矿井水深度处理技术起始于20世纪80年代末，目前用于处理能力在每天几万t以下的，处理地表江河、湖泊水的净化处理构筑物。在煤矿矿井水处理工艺中大部分被采用过，如预沉调节池、反应沉淀池（或澄清池）、过滤池等。矿井水深度处理后可作矿井下用水或生活用水。已投入使用的深度处理技术主要有：沉淀、混凝沉淀、沉淀过滤（混凝澄清过滤）、气浮池、快滤池等。处理后直接排放的矿井水，通常采用沉淀或混凝沉淀处理技术；处理后作为生产用水或其它用水的，通常采用气浮池和快滤池处理技术；处理后作为生活用水，过滤后必须再经过消毒处理。有些含悬浮物的矿井水含盐量较高，处理后作为生活饮用水还必须在净化后再经过淡化处理。

1、矿井水处理技术现状

1）混凝剂和混合形式。

含悬浮物矿井水净化处理通常采用铝盐或铁盐混凝剂。目前聚合氯化铝较为常用，有的也用聚合铝铁；絮凝剂主要采用聚丙烯酰胺。矿井水处理中混凝剂混合方式通常采用水泵混合、管道混合器混合和机械混合，其中水泵混合较常采用。

2）沉淀和澄清。

矿井水处理主要采用沉淀池或澄清池作为主要处理单元。沉淀池采用平流式沉淀、斜管（板）沉淀，其处理能耗小，但存在处理设施占地面积大，沉淀污泥易堵塞造成排泥不畅等缺点。机械加速澄清池、水力循环澄清池都是集混凝反应和沉淀过程于一体的水处理设施。水力循环澄清池具有处理过程中动力消耗低、耐负荷冲击能力强、设施维护简单和操作方便等优点。机械加速澄清池占地面积较小，但处理能耗大、设备维护工作量大，实际应用中处理效果不如水力循环澄清池好。

在这里主要采用气浮池，实践证明，气浮池的处理效果非常好，已大量应用于现在的污水深度处理中。

3）过滤。

矿井水处理常用的过滤设施有快滤池、重力式无阀过滤池、活性炭过滤器等。快滤池管路、阀门系统复杂，反冲洗操作繁琐；重力式无阀过滤池能自动反冲洗，操作简便，管理和维护方便。滤池通常采用无烟煤和石英砂双层滤料。

4）消毒。

矿井水净化处理后作为生活用水必须经过消毒处理，一般采用二氧化氯消毒。

5）不同煤矿的矿井水中所含悬浮物的浓度差异较大，决定了投加混凝剂种类和数量不尽相同。由于混凝药剂选择和投加不当，使得一些煤矿井水处理后达不到预期效果。由于不能及时对进水和出水水质、处理流量、加药量、水池液位等进行监控，许多矿井水处理工程只有水泵和简易的加药装置。因此，矿井水处理后的水量和水质无法得到保证。

6）煤矿井下生产使用的采掘机械需要使用乳化油和机油，油类物质进入矿井水中，采用常规混凝、斜管沉淀和过滤技术不能有效去除矿井水中的油类物质。

2、布尔台煤矿矿井水净化处理工艺

布尔台煤矿矿井水处理工程的设计处理能力为15000m3/d，主要采用的工艺为反应沉淀、气浮池、普通快滤池、活性炭过滤。处理后作为矿下的生产和生活用水，其中还采用混凝反应、沉淀、过滤及消毒工艺。

矿井水由井下排水泵提升至两座初沉池，初沉搅拌澄清后的水由清水槽进入吸水井，然后重力自流进入调节池，再由渣浆泵将水提升至反应沉淀池，泵前加入混凝剂、泵后加入絮凝剂，反应沉淀池出水再经提升泵进入重力式无阀滤池，滤池出水自流进入中间水池2，初沉工艺计算机监控画面见图1：

图1矿井水初沉处理工艺流程

深度处理工艺计算机监控画面见图2：

图2矿井水深度处理工艺流程

重力无阀滤池出来的水经气浮提升泵将水送入气浮池，泵前加管道混合器来混合混凝剂和絮凝剂，同时加入溶气水进入气浮池，水中的固体颗粒和油质均漂浮到水面，然后利用刮沫机刮走杂质。气浮池出来的清水自流进入普通快滤池，经过普通快滤池后的水自流进入中间水池3，然后经过提升泵将水打入活性炭过滤器中，进行最后一步过滤工艺，活性炭过滤后的水一部分进入反洗水池以保证设备反洗使用，其他出水就供给矿井下生产或者生活用水。

无阀滤池的反冲冼水自流进入回用水池1，气浮池、快滤池和活性炭过滤器的反洗水自流进入回用水池2，由潜污泵提升进入初沉池，以提高矿井水资源的利用率。供给生活用水前加二氧化氯进行杀菌消毒。

一般原水的浊度为1000～3000NTU,经过处理后最终过滤器的出水浊度基本控制在0.5NTU以下,满足生产及生活用水要求.

3、矿井水处理工艺特点

布尔台煤矿矿井水处理工程根据矿井水水质特点确定工艺技术参数，采用一次提升到初沉池，再自流进入后续各处理构筑物，出水水质稳定可靠，动力设备较少，能耗较低。

采用初沉池、重力式无阀滤池、气浮池、快滤池及活性炭过滤相结合的工艺技术，主要处理构筑物采用钢筋混凝土结构，具有占地面积小、使用寿命长、工程投资省、工艺简单、操作管理方便、运行成本低等特点。

矿井水中浮化油在投入电解质混凝剂后脱稳，被沉淀池及气浮池内大量的回流泥渣截留和吸附，得以有效去除。

布尔台煤矿矿井水净化处理系统包括60余台水泵、200余台电动阀、鼓风机2台、排污泵8台、液位计15台，还有浊度及泥位分析仪、流量计等设备，全厂实现了自动液位控制、自动加药、自动排泥、自动反冲洗的全过程监控。包括电控系统、上位监控系统、PLC系统和仪表检测系统。仪表检测系统包括加药流量、处理流量、水池液位和加药箱液位、进水和出水浊度等连续自动检测。该自控系统的投入使用，使整个水处理在全自动状态下运行，打破了传统水处理的全手动操作，节约人力、物力和财力，有效提供企业生产效率。