沙雙雙

(山西焦煤汾西礦業(yè)環(huán)保處，山西 介休 032000)

現(xiàn)階段我國普遍采用井下沉淀、地面處理手段對礦井污水進(jìn)行處理，井下水倉存在清淤工程量高、運行費用高昂、水泵磨耗嚴(yán)重等問題[1-2]。綜合分析礦井現(xiàn)狀，山西某礦采用磁分離水體凈化技術(shù)，對進(jìn)入到水倉前的水進(jìn)行處理，實現(xiàn)清水進(jìn)水倉。礦井污水處理工程建設(shè)分兩期進(jìn)行，其中前期污水處理建設(shè)能力為500 m3/h。

1 工藝概述

1.1 流程概述

礦井生產(chǎn)污水經(jīng)過井下巷道排水溝匯聚至進(jìn)水渠后，通過在進(jìn)水渠內(nèi)設(shè)置機械格柵，去除水中含有的大塊雜質(zhì)后，水流流入至預(yù)沉淀池進(jìn)行沉淀。在預(yù)沉淀池內(nèi)水中重量較大雜質(zhì)得以沉積，并通過沉淀池底部污泥泵輸送至污泥池內(nèi)，進(jìn)而進(jìn)行壓濾脫水[3-4]。具體磁分離水體凈化技術(shù)工藝流程，如圖1所示。

圖1 磁分離水體凈化技術(shù)工藝流程

在預(yù)沉池內(nèi)經(jīng)過預(yù)處后的水體流入到混凝系統(tǒng)中，并添加PAM、PAC、磁種等，使得水體內(nèi)的懸浮物可以在短時間內(nèi)絮凝。絮凝后的水經(jīng)過磁分離機進(jìn)行固液分離，使得處理后的水體質(zhì)量滿足出水要求。磁分離機分選得到的煤泥進(jìn)入磁分離篩鼓，在篩鼓高速運轉(zhuǎn)作用下分離磁種與懸浮物，實現(xiàn)磁種循環(huán)利用。

1.2 水質(zhì)處理標(biāo)準(zhǔn)

礦井污水污染物種類以煤、巖粉，部分無機鹽以及少量有機物。采用磁分離水體凈化技術(shù)時進(jìn)水水質(zhì)為：ρ(SS)≤1 000 mg/L，pH值介于6～9；出水水質(zhì)除滿足《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 20426—2006)、《煤礦礦井水分類》(GB/T 19223-2003)、《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)中地表水3類標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)滿足ρ(SS)≤30 mg/L[5]。

1.3 污水處理系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

采用磁分離技術(shù)的污水處理系統(tǒng)一期處理能力按照500 m3/h，具體的技術(shù)參數(shù)，如表1所示。

表1 污水處理技術(shù)參數(shù)

2 主要構(gòu)筑物參數(shù)及工藝系統(tǒng)

2.1 主要構(gòu)筑物參數(shù)

磁分離水體凈化技術(shù)使用的主要構(gòu)筑物參數(shù)包括有格柵渠、沉淀池、混凝反應(yīng)池、中轉(zhuǎn)池以及污泥池等，具體的各個構(gòu)筑物參數(shù)，如表2所示。

表2 主要構(gòu)筑物用途及參數(shù)

2.2 主要水處理系統(tǒng)

混凝系統(tǒng)主要有PAM攪拌、PAC攪拌以及磁種添加設(shè)備。PAM、PAC以及磁種3種物質(zhì)從3個位置分別添加到水體內(nèi)，最后通過槳葉式攪拌機混合均勻發(fā)生絮凝反應(yīng)；磁分離系統(tǒng)包括有磁分離機、磁分離鼓篩以及磁種投放設(shè)備，實現(xiàn)絮凝團(tuán)分離，磁種回收利用；加藥系統(tǒng)主要包括制備箱、計量泵、閥門、攪拌機以及儲液箱等，主要用以添加PAM、PAC藥劑[6]。

2.3 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)工作程序包括有PAC、PAM藥劑制備與添加、機械格柵雜質(zhì)去除、預(yù)沉池排污泵自動控制、板框壓濾機自動控制以及水質(zhì)自動監(jiān)控系統(tǒng)等?？刂葡到y(tǒng)內(nèi)布置一臺工控機，可以顯示系統(tǒng)內(nèi)的各個設(shè)備運行、水質(zhì)、水位以及流量等，并參與設(shè)備運行。根據(jù)水質(zhì)、液位以及流量等參數(shù)對設(shè)備的開啟、加藥量等進(jìn)行動態(tài)調(diào)整?？刂葡到y(tǒng)控制方式分為遠(yuǎn)程集中控制以及現(xiàn)場配電柜控制兩種方式。當(dāng)配電柜出現(xiàn)故障時，操作人員可以采取操控配電柜上按鈕實現(xiàn)對設(shè)備開、?？刂啤?/p>

3 應(yīng)用效果

在井底車場靠近中央水泵房位置處布置污水處理站，實現(xiàn)礦井污水的就近處理?，F(xiàn)污水處理站已平穩(wěn)運行接近1.5 a。采用的污水處理系統(tǒng)總功率為119 kW，運行功率為83 kW，包括有PAM、PAC制備及加藥系統(tǒng)、預(yù)沉淀排泥系統(tǒng)、混凝超磁系統(tǒng)以及壓濾脫水系統(tǒng)等。現(xiàn)場安裝的儀表、設(shè)備包括有液位傳感器(GUCS10)、流量計(LCM127)、電磁閥以及在線濁度儀。監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測到的污水處理系統(tǒng)運行狀態(tài)通過礦井布置的工業(yè)環(huán)網(wǎng)傳輸至地面監(jiān)控中心。

3.1 處理效果

相對于傳統(tǒng)采用的重力沉淀污水處理方式，采用磁分離水體凈化技術(shù)后污染物分離時間從30 min以上降低至3 min，分離速度顯著提升，同時污水分離效果更為明顯，水體中懸浮物出去率可以達(dá)到90%以上。

磁分離篩鼓分離得到的污泥含泥率高于70 g/L，遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)重力沉淀得到的污泥含泥量(10 g/L)，含水率更低。得到的污泥可以不經(jīng)濃縮直接壓濾，簡化了污泥處理流程，降低污水處理費用?，F(xiàn)場應(yīng)用表明，采用的處理能力為500 m3/h的磁分離水體凈化系統(tǒng)每年可以回收污泥量約5 000 t。

3.2 運行費用

采用磁分離水體凈化技術(shù)后，僅僅需要投加常規(guī)的PAM、PAC藥劑以及磁種，磁種可以實現(xiàn)循環(huán)利用，不需要額外投入加快水體內(nèi)污染物絮凝的藥劑。藥劑使用量僅為常規(guī)處理方法的40%～50%，大幅降低藥劑使用費用，預(yù)計每年節(jié)省藥劑費超過30萬元。經(jīng)過處理后的水可以直接用以井下噴霧降塵、灑水等工作，降低了水泵運行費用。

3.3 維護(hù)管理

常規(guī)污水處理工藝下，井下水倉容易積聚污泥，需要每隔一段時間對污泥進(jìn)行清理，存在勞動強度大、工作環(huán)境惡劣，不安全因素多等問題。采用磁分離水體凈化技術(shù)后，流入到水廠內(nèi)的污泥量顯著降低，后期的水倉污泥清理工作量大幅度降低。同時磁分離水體凈化技術(shù)具有自動化程度高、可靠性強、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，不需要對設(shè)備組件經(jīng)常更換，后期維護(hù)管理成本低。設(shè)備運行1年多以來，除去正常保養(yǎng)外，設(shè)備未發(fā)生過故障。

4 結(jié)語

磁分離水體凈化技術(shù)相對于傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)大幅度提升了礦井污水處理能力，降低了污水處理投入，提升了水資源利用率。該項技術(shù)在礦井應(yīng)用實踐中在污水處理效果、經(jīng)濟(jì)性以及可靠性等方面均表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，具有一定的推廣應(yīng)用價值。