趙永彬

（鄂爾多斯市污染物在線(xiàn)監(jiān)控中心，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017010）

內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市某煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.8Mt/a，服務(wù)年限為52a，采用綜合機(jī)械化采煤工藝，協(xié)井開(kāi)拓方式開(kāi)采，預(yù)測(cè)正常涌水量為60m3/h，最大涌水量為90m3/h。根據(jù)預(yù)測(cè)涌水情況，并考慮后期產(chǎn)能增加，礦井水處理工程設(shè)計(jì)處理量為150m3/h。根據(jù)礦井水的特點(diǎn)和性質(zhì)，本工程采用絮凝+沉淀+過(guò)濾組合工藝處理，處理達(dá)標(biāo)后的中水主要回用于井下生產(chǎn)用水，剩余部分用作廠區(qū)道路抑塵灑水和廠區(qū)綠化用水，實(shí)現(xiàn)了礦井水資源的綜合利用。

1 礦井水原水水質(zhì)

煤礦礦井水是伴隨煤炭開(kāi)采過(guò)程中的大量井下涌水，主要源自采煤層及開(kāi)拓巷道附近的地下水。本項(xiàng)目礦井水原水水質(zhì)以粒徑較小的煤粒、煤粉和巖粉污染為主，水多呈灰黑色，另外采煤機(jī)械設(shè)備中機(jī)油和乳化液的大量使用以及機(jī)械設(shè)備的沖洗會(huì)造成一定的石油類(lèi)污染。本項(xiàng)目主要污染因子為懸浮物（SS）、化學(xué)需氧量（COD）和石油類(lèi)，礦井水原水水質(zhì)情況如表1所示。

表1 礦井水原水水質(zhì)

2 工藝流程

根據(jù)該項(xiàng)目礦井水懸浮物較高、受石油類(lèi)有機(jī)污染的特點(diǎn)，礦井水處理工藝選用絮凝+斜板沉淀作為前處理工藝，高效纖維束過(guò)濾+活性炭過(guò)濾作為深度處理工藝。該礦井水懸浮物含量較高，相應(yīng)工藝排泥量也大，選用斜板沉淀池相對(duì)于其他類(lèi)型沉淀池的排泥效果更佳，為了更好地去除石油類(lèi)等有機(jī)污染物，增加活性炭過(guò)濾工藝。

本項(xiàng)目礦井排水由井下多級(jí)離心水泵提升至調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池內(nèi)進(jìn)行水量水質(zhì)的調(diào)節(jié)均化后由離心泵提升至絮凝反應(yīng)池；絮凝反應(yīng)池內(nèi)投加絮凝劑后產(chǎn)生較大的絮凝體釩花后依靠重力流方式進(jìn)入斜板沉淀池進(jìn)行泥水分離，上清液溢流至中間水池，沉淀的煤泥進(jìn)入污泥濃縮池；中間水池的水再通過(guò)離心泵提升至高效纖維束過(guò)濾器，過(guò)濾后的水再經(jīng)過(guò)活性炭過(guò)濾器過(guò)濾最終進(jìn)入清水池。高效纖維束過(guò)濾器和活性炭過(guò)濾器的反沖洗廢水返回至調(diào)節(jié)池重新處理[3]。具體工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程

3 主要構(gòu)筑物的功能及設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1 調(diào)節(jié)池

礦井水通過(guò)井下泵站提升至調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池的主要作用是調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量。在調(diào)節(jié)池底部布設(shè)一套穿孔曝氣管，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)曝氣防止煤泥沉積在調(diào)節(jié)池的底部。池體尺寸15m×10m×4.5m，有效水深4m，有效容積600m3；提升泵選用G310-150 型離心泵，2 臺(tái)，一用一備，單臺(tái)泵流量150m3/h，揚(yáng)程14m，功率7.5kW。

3.2 絮凝反應(yīng)池

在絮凝反應(yīng)池內(nèi)主要進(jìn)行化學(xué)絮凝反應(yīng)，池體尺寸9m×3m×3m。池體分為三格，每格池體上方安裝一套機(jī)械攪拌機(jī)，在第一格通過(guò)投加片堿溶液調(diào)節(jié)水的pH，片堿投加量為30mg/L 時(shí)水中pH 為7.5～8.5，絮凝反應(yīng)效果較好；第二格投加絮凝劑聚合氯化鋁使水中的細(xì)小膠粒脫穩(wěn)而凝聚成絮凝體釩花，投加量為125mg/L；第三格投加助凝劑聚丙烯酰胺使絮凝體釩花進(jìn)一步變大，為懸浮物的沉淀分離創(chuàng)造條件，投加量為10mg/L。

3.3 斜板沉淀池

池體尺寸12m×9m×4.5m，表面負(fù)荷1.4m3/（m2·h），沉淀時(shí)間2.8h。沉淀池采用重力壓力式排泥，在沉淀池的下方設(shè)4個(gè)泥斗，每個(gè)泥斗安裝一套電動(dòng)閥，可及時(shí)將沉淀池的污泥排至污泥池，沉淀池的上清液溢流至中間水池。

3.4 中間水池

中間水池用來(lái)暫存絮凝沉淀后的廢水。池體尺寸12m×8m×4.5m，有效容積384m3，提升泵選用G340-180 型離心泵，2臺(tái)，一用一備，單臺(tái)泵流量180m3/h，揚(yáng)程40m，功率30kW。

3.5 高效纖維束過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器

高效纖維束過(guò)濾器選用AKTGX-2400型過(guò)濾器，2臺(tái)，單臺(tái)直徑2.4m，高5.2m，使用聚丙烯纖維束濾料。通過(guò)高效纖維束過(guò)濾器可以進(jìn)一步過(guò)濾去除水中的懸浮物、膠體、鐵、錳等污染物，尤其對(duì)懸浮物、濁度等去除率較高?；钚蕴窟^(guò)濾器選用AKTG-3000型過(guò)濾器，2臺(tái)，單臺(tái)直徑3m，使用果殼活性炭濾料。通過(guò)活性炭過(guò)濾器可以進(jìn)一步吸附去除水中的COD、石油類(lèi)等有機(jī)污染物。選用BK5006型羅茨鼓風(fēng)機(jī)，2臺(tái)，一用一備，功率15kW，使用鼓風(fēng)機(jī)為高效纖維束過(guò)濾器和活性炭過(guò)濾器的反沖氣洗提供氣源，鼓風(fēng)機(jī)還為調(diào)節(jié)池的間斷性曝氣攪拌提供氣源。每隔一段時(shí)間要對(duì)高速纖維束過(guò)濾器和活性炭過(guò)濾器進(jìn)行周期性的反洗，反洗的目的是清除濾層中積累的污染物，以恢復(fù)濾層的截污能力。反洗是過(guò)濾器運(yùn)行的一個(gè)重要步驟，為了使反洗的效果良好，在反洗時(shí)通入壓縮空氣，一個(gè)完整的反洗過(guò)程包括氣反洗、氣水反洗和正洗。氣反洗3～5min，氣水反洗5～10min，正洗5～10min。過(guò)濾器除了可以按照廢水通過(guò)濾層的壓力變化情況來(lái)確定是否需要反洗外，也可以按照一定的運(yùn)行時(shí)間來(lái)進(jìn)行周期性的反洗。

3.6 清水池

處理達(dá)標(biāo)后的廢水通過(guò)重力流方式進(jìn)入清水池，最終通過(guò)回用水系統(tǒng)回用于井下生產(chǎn)和廠區(qū)綠化。池體尺寸15m×10m×4.5m，有效容積600m3。

3.7 污泥暫存池

污泥暫存池用來(lái)臨時(shí)性的存儲(chǔ)污泥，污泥池滿(mǎn)后通過(guò)螺桿泵輸送至該礦的選煤廠煤泥處理車(chē)間，經(jīng)壓濾處理后外售。池體尺寸6m×6m×4.5m，選用G70-1-YHT 型螺桿泵，2 臺(tái)，一用一備，單臺(tái)流量45m3/h，功率11kW。

3.8 自控系統(tǒng)

在調(diào)節(jié)池、中間水池和污泥濃縮池內(nèi)安裝液位傳感器，通過(guò)液位高低來(lái)控制提升泵的啟停，水泵均設(shè)有低液位保護(hù)裝置。電磁閥和其他機(jī)電設(shè)備采用PLC 控制，整個(gè)廢水處理工藝凈化過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

4 工藝運(yùn)行效果

該工程于2020 年3 月開(kāi)始工藝調(diào)試，2020 年5 月完成調(diào)試并順利通過(guò)竣工環(huán)保驗(yàn)收。從礦井水處理工藝運(yùn)行情況來(lái)看，該工程工藝設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，出水清澈透明。從出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，懸浮物去除效果良好，懸浮物的去除率達(dá)到98.6%以上，COD 的去除率達(dá)到87%以上，石油類(lèi)的去除率達(dá)到89.7%以上，出水水質(zhì)同時(shí)滿(mǎn)足《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB20426—2006）、《煤礦井下消防、灑水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50383—2006）和《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)》（GB/T18920—2002）的要求，出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果

5 結(jié)束語(yǔ)

1）該工程采用絮凝+斜板沉淀+高效纖維束過(guò)濾+活性炭過(guò)濾組合工藝，出水水質(zhì)穩(wěn)定，滿(mǎn)足礦井水回用標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2）該工藝通過(guò)調(diào)試運(yùn)行，投加片堿30mg/L、聚合氯化鋁125mg/L 和聚丙烯酰胺10mg/L，前處理取得了良好的絮凝沉淀效果，大大減輕了后續(xù)深度處理工藝的負(fù)荷。

3）在絮凝反應(yīng)池的第一格內(nèi)加入片堿溶液調(diào)節(jié)廢水的pH為8.0～8.5時(shí)，絮凝體釩花較大，絮凝效果明顯變好。

4）該工程在調(diào)節(jié)池底部布設(shè)了穿孔曝氣管，可實(shí)現(xiàn)高懸浮物煤泥水的充分混合，運(yùn)行期間未出現(xiàn)煤泥在調(diào)節(jié)池底部過(guò)度沉積的現(xiàn)象。

5）礦井水的水質(zhì)和水量波動(dòng)較大，在設(shè)計(jì)時(shí)建議考慮盡量加大調(diào)節(jié)池容積。另外，當(dāng)設(shè)備檢修或故障期間，較大的調(diào)節(jié)池也可作為事故池使用。