趙劍鋒， 趙亞平

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計研究院集團有限公司，山西 太原 030001)

1 項目背景

2019年，山西省出臺污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)DN14/1928-2019要求煤礦疏干水需要滿足礦井水水污染物排放限值“即COD、NH3-N、TP滿足地表Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)”。山西某特大型礦井原有礦井水處理站一座，但由于原水水質(zhì)與原設(shè)計進水水質(zhì)有較大差別，結(jié)合現(xiàn)行的環(huán)保要求，現(xiàn)有礦井水處理站從規(guī)模和設(shè)計出水水質(zhì)兩方面考慮均不能滿足現(xiàn)有的環(huán)保政策要求。因此為了滿足生產(chǎn)和環(huán)保的要求，在充分利用原有設(shè)施的基礎(chǔ)上，需要改擴建礦井水處理站。

2 基本設(shè)計思路

2.1 設(shè)計規(guī)模

改造原有礦井水處理站，設(shè)計處理規(guī)模4 000 m3/d，新建礦井水處理站，設(shè)計處理規(guī)模16 000 m3/d。

2.2 設(shè)計進水、出水質(zhì)(見表1)

表1 進、出水水質(zhì)

2.3 水質(zhì)特點

1)懸浮物含量高。

2)相對于地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，主要超標(biāo)因素為COD、氨氮。

3)系統(tǒng)進水水質(zhì)可生化性差，不利于直接采用生化法進行深度處理。

2.4 處理對策

2.4.1 懸浮物處理對策

由于煤層的硬度較低，因此在開采過程中礦井水中的懸浮物含量特別高且不容易沉淀。懸浮物主要是由于井下開采過程中產(chǎn)生的煤粉引起的。根據(jù)懸浮物含量高的實際特點，設(shè)計重點強化沉淀部分處理單元，因此考慮在礦井水初始段增加輻流式沉淀池，并預(yù)留PAM投加點，強化礦井廢水初沉效果。除此之外，絮凝沉淀系統(tǒng)考慮低負(fù)荷的設(shè)計思路。

2.4.2 COD處理對策

一般礦井水中均含有一定量的COD，但其主要是由煤粉引起的，由水中還原性碳元素所致，一般隨著懸浮物的去除COD能隨之而去除[1]。所以，礦井水治理主要是治理SS，隨著SS去除COD也能隨之而去除。

2.4.3 石油類處理對策

石油類不在設(shè)計考核范圍內(nèi)，但井下廢水中含有一定量的乳化液，乳化液的泄露會造成石油類、COD、NH3-N等指標(biāo)超標(biāo)[2]，大部分非溶解性石油類已通過前端混凝、沉淀、過濾去除，膠體狀石油類可通過超濾去除、溶解性石油類可通過生物活性炭濾池去除，去除率在80%左右[3-5]。

2.4.4 深度處理

對礦井水來說，其COD指標(biāo)的主要原因是由SS引起，可通過常規(guī)的混凝、沉淀、過濾得以去除，但還有部分溶解性的有機物、氨氮、石油類等通過傳統(tǒng)過濾無法達標(biāo)，需要進一步通過臭氧氧化、生物活性炭吸附、分解來去除。

廢水處理工藝流程圖如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

3 詳細參數(shù)

3.1 初沉池

表面負(fù)荷取1.32 m3/(m2·h)；沉淀池直徑D=22 m；池深H=6.0 m。

池內(nèi)設(shè)半橋式周邊傳動刮泥機2臺，周邊線速度2 m/min～3 m/min，配套撇油裝置，將礦井廢水中的油收集。

3.2 混合池、絮凝池、斜管沉淀池

3.2.1 絮凝池

絮凝采用Y形翼片絮凝設(shè)備，水力分級為3級：設(shè)計流速分別為0.12、0.09、0.06 m/s；絮凝時間15 min，GT值32 000。

3.2.2 斜管沉淀池(單組)

設(shè)斜管沉淀池3格，單池尺寸為13.5 m×10.0 m×6.5 m，表面負(fù)荷為1.97 m3/(m2·h)。

3.3 錳砂過濾系統(tǒng)

設(shè)錳砂過濾器10臺，直徑D=3.4 m，濾速V=8.8 m/h，強制濾速V′=9.8 m/h。

3.4 臭氧系統(tǒng)

臭氧接觸池設(shè)1座，有效水深6.0 m，超高0.3 m，平面尺寸11.4 m×6 m，接觸時間14 min。臭氧曝氣裝置采用微氣泡曝氣頭形式，設(shè)3個臭氧投加點，投加比例順?biāo)鞣较蚍謩e為50%、30%、20%。

臭氧發(fā)生器參數(shù)：Q= 3.0 kg/h。

3.5 生物活性炭系統(tǒng)

設(shè)生物活性炭器10臺，直徑D=3.4 m，濾速V=8.8 m/s，強制濾速V′=9.8 m/s。

3.6 污泥處理系統(tǒng)

污泥池，1座，尺寸11.4 m×5.1 m×6.0 m，內(nèi)設(shè)置潛水?dāng)嚢杵?臺，N=2.2 kW。

污泥濃縮池，2座，單池直徑D=14 m，H=6.0 m。

污泥脫水間，1座，尺寸為30 m×18 m，層高5.4 m。設(shè)臥螺離心脫水機4臺，單臺處理能力35 m3/h，N=45 kW。

污泥泵房，1座，尺寸為12.4 m×6 m，設(shè)排泥渣漿泵3臺，Q=200 m3/h，H=25 m，N=22 kW，設(shè)污泥螺桿泵5臺，庫存?zhèn)?臺，變頻控制，Q=35 m3/h，H=30 m，N=7.5 kW。

3.7 組合水池

組合水池包括污泥池、反洗集水池、中間水池1、中間水池2、臭氧接觸池、清水池、濃水池。

4 項目實際運行效果

項目于2019年年初投入運行，隨著井下采區(qū)的進一步延伸，實際水量比設(shè)計時又增大20%左右，目前新建礦井水處理站超負(fù)荷運行，但其實際處理效果仍可滿足要求。具體見表2。

表2 運行成本