薛國(guó)杰，郝云壽，劉麗強(qiáng)

(西山煤電環(huán)保綠化分公司，山西 太原 030000)

1 古交凈化水廠概況

古交凈化水廠位于古交市屯蘭礦區(qū)，廠內(nèi)超磁工藝礦井水處理系統(tǒng)建設(shè)于2005年，主要用于處理屯蘭礦礦井水。由于水質(zhì)變化、設(shè)備運(yùn)行異常等原因，系統(tǒng)建成運(yùn)行不久，便無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，多年來一直處于故障停用狀態(tài)，且沒有進(jìn)行正常后期維修保養(yǎng)，大部分設(shè)施及管道已生銹、腐蝕、堵塞，甚至嚴(yán)重裂縫、破損，難以繼續(xù)使用。通過對(duì)原機(jī)械攪拌澄清池、污泥濃縮池機(jī)械傳動(dòng)部分及其配套的過濾器、加藥系統(tǒng)、壓濾車間、調(diào)節(jié)池等部分進(jìn)行置換、修復(fù)及升級(jí)改造，使系統(tǒng)重新運(yùn)轉(zhuǎn)，有效提高了出水水質(zhì)，增加了系統(tǒng)處理能力。

2 改造后新系統(tǒng)工藝流程

礦井水經(jīng)預(yù)沉池沉淀后，實(shí)現(xiàn)首次泥水分離，分離出的污水經(jīng)加藥后通過一級(jí)提升泵抽至機(jī)械加速澄清池進(jìn)行二次泥水分離。上清液回流至中間水池，再通過二級(jí)提升泵，進(jìn)入多介質(zhì)過濾器進(jìn)行過濾，最后經(jīng)紫外線消毒后流入清水池，部分清水回用，剩余部分經(jīng)巴歇爾槽外排。污泥經(jīng)過污泥濃縮池濃縮后，通過板框壓濾機(jī)壓成泥餅，運(yùn)至礦方指定地點(diǎn)。污泥濃縮上清液經(jīng)回收水池流入預(yù)沉池再次循環(huán)處理[1]。

3 具體改造措施

3.1 機(jī)械加速澄清池的升級(jí)改造

機(jī)械加速澄清池主要利用機(jī)械攪拌及提升作用來完成泥渣回流和接觸反應(yīng)。該池由第一絮凝室、第二絮凝室和分離室組成。其工作過程：加藥混合后的原水進(jìn)入第一絮凝室，與幾倍于原水的循環(huán)回流泥渣在葉片的攪動(dòng)下進(jìn)行接觸絮凝反應(yīng)；然后經(jīng)葉輪提升至第二絮凝室繼續(xù)反應(yīng)，以結(jié)成較大的絮體；再通過導(dǎo)流室進(jìn)入分離室進(jìn)行沉淀分離，清水向上集水槽排出，下沉的泥渣一部分進(jìn)入泥渣濃縮室經(jīng)排泥管排出，另一部分沿回流縫回流進(jìn)入第一絮凝室進(jìn)行絮凝。

池體采用鋼砼結(jié)構(gòu)澆筑而成，全地上式結(jié)構(gòu)。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集S773的池體尺寸設(shè)計(jì)為：池體直徑D=12 400 mm，池體凈高H=5 500 mm，池體總?cè)莘eV=504 m3，處理水量Q=320 t/h(1 d按24 h運(yùn)行計(jì)算，即Q=7 680 m3/d)，主要參數(shù)見表1。

表1 機(jī)械加速澄清池主要參數(shù)

對(duì)原有機(jī)械加速澄清池內(nèi)積泥進(jìn)行清掏；更換維修刮泥機(jī)及其攪拌機(jī)，主要參數(shù)見表2和表3；一級(jí)提升泵后端連接管道、閥門至機(jī)械加速澄清池敷設(shè)DN300管道進(jìn)行連接；增設(shè)斜管，主要參數(shù)見表4；池內(nèi)壁進(jìn)行防水處理；機(jī)械加速澄清池至中間水池敷設(shè)DN250管道，主要參數(shù)見表2；配套閥門、就地控制柜、管道混合器等。

表2 攪拌機(jī)主要參數(shù)

表3 刮泥機(jī)主要參數(shù)

表4 斜管蜂窩填料主要參數(shù)

第一、第二絮凝室流量(考慮回流因素在內(nèi))設(shè)計(jì)為出水量的3～5倍；清水區(qū)高度為1.5 m，上升流速0.8～1.1 mm/s；水在池中的總停留時(shí)間為1.2～1.5 h，第一絮凝室和第二絮凝室的停留時(shí)間一般控制在20～30 min；為使進(jìn)水分配均勻，防止堵塞，采用底部穿孔管配水、進(jìn)水。加藥點(diǎn)設(shè)于池外，在池外完成快速混合。第一絮凝室設(shè)輔助加藥管以備投加絮凝劑。第二絮凝室內(nèi)設(shè)導(dǎo)流板，底部錐體坡角設(shè)計(jì)為45°左右，并設(shè)機(jī)械排泥裝置，也可使用手動(dòng)快開閥人工排泥。在進(jìn)水管、第一絮凝室、第二絮凝室、分離區(qū)、出水槽等處分別設(shè)取樣管。

機(jī)械攪拌澄清池的攪拌機(jī)由驅(qū)動(dòng)裝置、提升葉輪、攪拌槳葉和調(diào)流裝置組成。驅(qū)動(dòng)裝置采用無極變速電動(dòng)機(jī)，以便根據(jù)水質(zhì)和水量變化調(diào)整回流比和攪拌強(qiáng)度；提升葉輪用以將一反應(yīng)室水體提升至二反應(yīng)室，并形成澄清區(qū)泥渣回流至一反應(yīng)室；攪拌槳葉用以攪動(dòng)一反應(yīng)室水體，促使顆粒接觸絮凝；調(diào)流裝置用作調(diào)節(jié)回流量。攪拌槳葉外徑為葉輪直徑的0.8～0.9倍，高度為第一絮凝室高度的1/3～1/2，寬度為高度的1/3。運(yùn)行實(shí)踐表明，加長(zhǎng)葉片長(zhǎng)度、加寬葉片，使葉片總面積增大，攪拌強(qiáng)度增大，有助于改進(jìn)澄清池處理效果，減少池底積泥。整體機(jī)械加速澄清池在原有標(biāo)準(zhǔn)池體基礎(chǔ)上做了改進(jìn)，增設(shè)斜管以提高澄清效果[2]。

3.2 污泥濃縮罐改造

污泥濃縮罐采用重力濃縮法，依靠污泥中固體物質(zhì)的重力作用進(jìn)行沉降與壓密，首先對(duì)原污泥濃縮罐積泥進(jìn)行清掏，將內(nèi)部原有攪拌機(jī)及其減速器進(jìn)行更換維修，并敷設(shè)污泥濃縮罐至二期預(yù)沉池DN100管道，污泥濃縮罐內(nèi)壁全部作防銹防腐處理。污泥在濃縮罐內(nèi)高度濃縮，定期靠壓力排出，由于污泥含水率低，且脫水性能良好，可以直接送入板框壓濾機(jī)。濃縮罐的上清液流入預(yù)沉池重新處理。

3.3 新增壓泥系統(tǒng)

板框式壓濾機(jī)是一種間歇性固液分離設(shè)備，是由濾板、濾框排列構(gòu)成濾室，在輸料泵的壓力作用下，將料液送進(jìn)各濾室，通過過濾介質(zhì)將固體和液體分離。板框壓濾機(jī)脫水過程：板與框相間排列而成，在濾板的兩側(cè)覆有濾布，用壓緊裝置把板與框壓緊，即在板與框之間構(gòu)成壓濾室。在板與框的上端中間相同部位開有小孔，壓緊后成為一條通道，加壓到0.2～0.4 MPa的污泥，由該通道進(jìn)入壓濾室，濾板的表面刻有溝槽，下端有供濾液排出的孔道，濾液在壓力作用下，通過濾布，沿溝槽與孔道排出濾機(jī)，使污泥脫水。將原有壓濾機(jī)房進(jìn)行改造，拆除原有壓泥系統(tǒng)，新安裝板框式壓濾機(jī)及其配套系統(tǒng)，壓濾面積120 m2。

3.4 多介質(zhì)過濾器濾料更換

過濾器直徑2.6 m，濾料高度2 m，共4臺(tái)過濾器，分層更換新的不同直徑的石英砂濾料。

3.5 線路改造及管路和泵的維修與更新

系統(tǒng)所有線路重新布置和規(guī)整，并增加配電箱和配電柜，主電纜重新敷設(shè)。對(duì)綜合車間加藥部分管道進(jìn)行改造，并增設(shè)管道混合器，以達(dá)到增大水力停留時(shí)間，藥品充分?jǐn)嚢韬突旌?，保證出水水質(zhì)的目的。對(duì)部分外露管道進(jìn)行防腐保溫。原污泥脫水間舊設(shè)備、橋架等拆除，暖氣改造。對(duì)綜合車間3臺(tái)一級(jí)提升泵、3臺(tái)二級(jí)提升泵、2臺(tái)反沖洗水泵，以及深度水處理車間2臺(tái)泥漿輸送泵、2臺(tái)回收水泵進(jìn)行維護(hù)、維修、保養(yǎng)、調(diào)試、試運(yùn)行。收集水池2臺(tái)泥漿回流泵的購(gòu)置、管道變更及耦合安裝、增設(shè)起吊裝置。系統(tǒng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)增設(shè)流量計(jì)[3]。

3.6 原有設(shè)施清淤

原有調(diào)節(jié)池、污泥池、污泥濃縮池常年使用，淤泥較多，進(jìn)行了徹底清理。

4 效益分析

古交凈化水廠閑置機(jī)械加速澄清池修復(fù)改造項(xiàng)目從開工到正式運(yùn)行僅僅用了26 d，有效解決了屯蘭礦礦井水處理問題。屯蘭礦礦井水實(shí)際水量約為6 800 m3/d，改造后新系統(tǒng)處理能力4 800 m3/d，1 t水處理費(fèi)用1元/d，剩余2 000 m3/d可以利用從外部租借的應(yīng)急設(shè)備(北京高效旋流式一體化凈水器)處理，大大降低了運(yùn)行成本。新系統(tǒng)已運(yùn)行10個(gè)月，礦井水處理能力很穩(wěn)定。三期陶瓷膜工藝運(yùn)行前新系統(tǒng)將能滿足古交凈化水廠的運(yùn)行需求，保證屯蘭礦礦井水正常處理，達(dá)到現(xiàn)有環(huán)保法律法規(guī)要求，確保古交凈化水廠生產(chǎn)安全、環(huán)保安全，并降低應(yīng)急處理設(shè)備租賃及運(yùn)行費(fèi)用。三期陶瓷膜工藝投入運(yùn)行后也能作為備用系統(tǒng)用于生產(chǎn)。

閑置設(shè)施設(shè)備既占空間又浪費(fèi)資源，棄之可惜，將其重新改造，既可以將原有設(shè)施設(shè)備重新利用起來，提高設(shè)備運(yùn)行安全性和高效性，又可以將資源整合，提高資產(chǎn)利用率，減少損失。通過合理控制加藥量等措施，將節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境。

5 結(jié) 語

西山煤電集團(tuán)所屬各礦井污水處理廠，大多建設(shè)年限久遠(yuǎn)，都存在閑置設(shè)施設(shè)備，古交凈化水廠機(jī)械加速澄清池修復(fù)改造技術(shù)的成功，將對(duì)今后各礦井水處理廠的改造提供參考依據(jù)，若能修舊利廢、交舊領(lǐng)新、以舊帶新、合理改造利用，可以精簡(jiǎn)設(shè)備數(shù)量，盤活閑置資源，降本增效；增強(qiáng)精細(xì)化管理意識(shí)，提高污水運(yùn)營(yíng)管理水平；推動(dòng)污水處理高效率運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)降本增效，高質(zhì)量發(fā)展。