浅谈矿井水处理站扩建工程方案设计

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摘要:本文结合我矿实际，重点论述煤矿矿井水处理站扩建工程设计方案。

关键词:煤矿 矿井 水处理站 工艺 设计

1、前言

煤矿矿井水本身的水质主要受当地水文地质、气候、地理等自然条件的影响。根据矿井水含污染物的特性,一般可将其划分为:洁净矿井水、含悬浮物矿井水、酸性矿井水、碱性矿井水及含特殊污染物矿井水等。除洁净矿井水外,其他煤矿矿井水均含有各种各样的污染物,这些矿井水经井下水泵提升至地面以后,若未经处理,直接外排,将会对矿区周围环境造成严重的污染。而我国又是一个淡水资源贫乏的国家,特别在一些矿区,缺水现象更为严重。据调查,全国煤矿约有70%面临缺水,40%严重缺水。

近年来,随着煤炭开采量的增加和矿区经济的发展特别是矿区电厂和选煤厂的相继建设,矿区生产、生活用水趋向紧张。因此说煤矿矿井水的处理回用,不仅是环境保护、节约水资源的问题,更是一个矿区经济可持续发展的重要保证。赵楼煤矿现有矿井水处理站一座,采用“混凝+沉淀”的处理工艺,处理能力为320m3/h,即8000m3/d。目前随着矿井1304工作面的开采,井下排水量达到了900m3/h左右,将来还有继续加大的趋势,现有的矿井水处理站处理能力已不能满足要求,未经处理的矿井水外排将污染周围的环境,会造成严重的后果。由于场地的限制,原处理站无扩建空间,必须新建一座矿井水处理站,处理后的矿井水一部分进行深度处理后回用,剩余部分达标外排。

2、矿井水处理站设计原则

(1)严格执行国家有关环境保护政策,遵守国家有关法规、规范和标准。(2)设计应采用占地面积小、处理效率高、出水水质好、投资少、能耗低、运行可靠的工艺流程及处理设备。(3)尽量选用国外、国内先进高效、节能、运行维护简便的设备,以节省能源,降低处理成本。(4)工艺设计采用全自动化控制,以便提高运行管理水平,降低劳动强度,体现现代化水处理的先进水平。(5)建筑设计力求美观、大方,构筑物布置时尽量紧凑、合理,设施及管线布置流畅、整齐,减少占地面积和管道费用。布局尽量与原有场地布置相匹配。

3、矿井水处理工艺方案选择

3.1 工艺方案选择的原则

矿井水处理站的建设和运行受多种因素的制约和影响,其中工艺方案的选择对处理厂运行的可靠性、稳定性、能耗和占地面积有直接的影响。因此,有必要根据确定的水质和一般原则,从整体最优的观念出发,结合设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求,选择可靠稳定且经济合理的处理工艺方案,进行全面的技术经济分析后,确定最佳的工艺方案。

本工程污水处理工艺方案的比选,须遵循以下原则:(1)所选工艺必须对水质水量的变化适应能力强,运行稳定,能保证出水水质达到相关环保标准的要求。(2)所选方案便于近、远期全面规划,分期实施。(3)所选方案须满足本工程占地紧张的特点,尽量减少基建投资和运行费用,降低能耗。(4)所选方案须易于操作、运行灵活且便于管理。根据进水水质水量,应对工艺进行参数和操作进行适当调整。(5)污水处理工艺的确定应与污泥处理和处置的方式结合起来考虑。污水处理厂排出的污泥应易于处理和处置。(6)所选工艺应最大程度的减少对周围环境的不良影响（气味、噪声等）。

3.2 矿井水处理工艺方案比选

矿井水的主要特点是:固体悬浮物（煤泥）、溶解性总固体含量大,通常采用物理方法进行处理,即混凝、沉淀、过滤。根据核心构筑物（设备）的不同,煤矿常用的水处理工艺有全自动净水器、机械搅拌澄清池、絮凝沉淀池等,这些工艺各有优缺点,比较如下:(如表1)

鉴于该项目原水水质状况,对出水的要求以及对处理设备占地面积的有关要求,并结合原有矿井水处理站的工艺,综合考虑以上因素,及业主方面低运行消耗、高自动化操作的要求,采用折板反应斜管沉淀池的工艺。“多级旋流反应和斜管沉淀”技术实现了高效率的混合、反应、沉淀,从而保证了高效率的除浊与高质量的供水。

3.3 斜管沉淀工作原理及优点

斜管沉淀池是指在沉淀区内设有斜管的沉淀池。在平流式或竖流式沉淀池的沉淀区内利用倾斜的平行管或平行管道（有时可利用蜂窝填料）分割成一系列浅层沉淀层,被处理的和沉降的沉泥在各沉淀浅层中相互运动并分离。根据其相互运动方向分为逆（异）向流、同向流和逆向流三种不同分离方式。每两块平行斜管间（或平行管内）相当于一个很浅的沉淀池。

斜管沉淀工艺的优点:(1)利用了层流原理,提高了沉淀池的处理能力;(2)缩短了颗粒沉降距离,从而缩短了沉淀时间;(3)增加了沉淀池的沉淀面积,从而提高了处理效率。这种类型沉淀池的过流率高,比一般沉淀池的处理能力高出7-10倍,是一种新型高效沉淀设备。优点:去除率高,停留时间短,占地面积小。

4、工艺系统设计

矿井水井下水仓的水泵将矿井水打至矿井水处理站的调节池,进行水质水量调节后的水由水泵打至折板反应斜管沉淀池。通过加药计量泵向管道混合器中加混凝剂PAC,经折板反应区多级旋流反应后,悬浮物颗粒形成大的稳定的矾花进入沉淀区,沉淀在斜管上,慢慢滑入沉淀区污泥斗中,沉淀后的水进入中间水池一经水泵提升至重力无阀滤池过滤后消毒回用。污泥经沉淀池下方泥斗排入污泥中转池,污泥由污泥中转泵打至污泥池再经污泥泵打到板框压滤机进行脱水,压出煤泥外运。

经过多级旋流反应、斜管沉淀、重力过滤的矿井水,出水浊度小于3NTU,达到《煤炭工业污染物排放标准》（GB20426—2006）的要求;同时,也能满足后期饮用水预处理的要求。

参考文献

[1]胡文容.煤矿矿井水处理技术[M].上海:同济大学出版社,1996.

[2]胡文容.煤矿矿井水及废水处理利用技术[M].北京:煤炭工业出版社,1998.