金付申 張超

摘??要：結(jié)合大南湖一礦傳統(tǒng)礦井水處理工藝運(yùn)行工況，通過(guò)對(duì)全自動(dòng)凈水器工藝存在問(wèn)題進(jìn)行分析，提出應(yīng)用高效旋流凈化水處理工藝解決水質(zhì)達(dá)標(biāo)問(wèn)題，分析高效旋流凈化水處理工藝的優(yōu)點(diǎn)，特別是采用高效旋流凈化水工藝能夠高效處理高濃度懸浮物礦井水，對(duì)處理高懸浮物礦井水技術(shù)應(yīng)用具有借鑒推廣意義。

關(guān)鍵詞：高效旋流;高懸浮物;水質(zhì);水處理;達(dá)標(biāo);節(jié)能

Application?of?high?efficiency?cyclone?purified?water?treatment?technology?in?coal?mine

Jin?Fushen??Zhang?Chao

Dananhu?No.1?coal?mine，??State?Grid?Energy?Hami?Coal?Power?Co.，?Ltd.?of?national?energy?group??XinjiangHami???839000

Abstract：?combined?with?the?operation?conditions?of the?traditional?mine?water?treatment?process?in?Dananhu?No.?1?coal?mine，?through?the?analysis?of?the?problems?existing?in?the?full-automatic?water?purifier?process，?this?paper?puts?forward?the?application?of?high-efficiency?cyclone?purified?water?treatment?process?to?solve?the?problem?of?water?quality?reaching?the?standard，?and?analyzes?the?advantages?of?high-efficiency?cyclone?purified?water?treatment?process，?especially?the?high-efficiency?cyclone?purified?water?process?can?effectively?treat?the?mine?water?with?high?concentration?of?suspended?solids，?It?has?reference?and?popularization?significance?for?the?application?of?mine?water?treatment?technology?with?high?suspended?solids.

Keywords：?high?efficiency?cyclone;?High?suspended?solids;?Water?Quality;?Water?treatment;?Up?to?standard;?Energy?saving

我國(guó)礦井水凈化處理工藝已有較長(zhǎng)的歷史。傳統(tǒng)的沉淀過(guò)濾+過(guò)濾工藝在煤礦礦井水處理工藝中廣泛采用，如預(yù)沉調(diào)節(jié)池、反應(yīng)沉淀池（或澄清池）、過(guò)濾池等。礦井水凈化處理后通常作為工業(yè)用水、生活用水或達(dá)標(biāo)排放，已投入使用的凈化處理技術(shù)主要有：沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀過(guò)濾（混凝澄清過(guò)濾）等，?利用重力沉降原理對(duì)水體的懸浮物進(jìn)行分離，主要缺點(diǎn)是占地面積大，投資高，運(yùn)營(yíng)復(fù)雜，維護(hù)單元多等。

近年來(lái)，隨著水處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，出現(xiàn)了高效沉淀池和加載體絮凝沉淀等水處理凈化工藝，同時(shí)出現(xiàn)的超磁分離水處理技術(shù)，雖然占地面積較小，但仍然存在運(yùn)行維護(hù)設(shè)備故障多、抗負(fù)荷（水量和）的沖擊較弱，出水水質(zhì)不穩(wěn)定，直接出水不能回用等問(wèn)題。

針對(duì)現(xiàn)有工藝的各種問(wèn)題，大南湖一礦應(yīng)用高效旋流凈化工藝，利用離心分離原理，能達(dá)到高效凈化水質(zhì)的作用，具有占地面積小、投資少、可移動(dòng)、設(shè)備少、運(yùn)行操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，特別是對(duì)處理高濃度懸浮物礦井水具有借鑒意義。

1大南湖礦一礦水處理現(xiàn)狀

新疆哈密地區(qū)礦井排水主要污染物為懸浮物和少量有機(jī)物，固體懸浮物主要為煤，清倉(cāng)時(shí)井下排水水質(zhì)較差，CODcr、SS、?油類等污染物值較高的特點(diǎn)，原水水質(zhì)如表?1?所示。

大南湖一礦現(xiàn)有一個(gè)占地?L×B=40×42m=1680?㎡的礦井水處理車間和?L×B×H=25×25×4m（2500m3）的清水池，清水池位于礦井水處理車間回用泵坑側(cè)。礦井水處理車間內(nèi)設(shè)?2?座?1000m3預(yù)沉池、值班室、消毒間、化驗(yàn)室、配電室、污泥泵坑、污泥池、污泥脫水機(jī)、回用泵坑、加藥裝置、凈水器?3?臺(tái)（單臺(tái)處理能力?150m3/h，日處理能力?9000m3），礦井水處理車間平面布置圖如圖1?，F(xiàn)階段所有動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行完好，但全自動(dòng)凈水器對(duì)礦井水的處理效果不佳，產(chǎn)水不能滿足國(guó)家達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)。

2全自動(dòng)凈水器工藝存在問(wèn)題分析

全自動(dòng)凈水器工藝原理：礦井水在預(yù)沉池預(yù)沉淀后先經(jīng)泵提升，提升后在全自動(dòng)凈水器的前端設(shè)管道混合器，在管道混合器內(nèi)投加?PAC、PAM?兩種藥劑，?隨后直接進(jìn)入高效凈水器的斜板沉淀區(qū)，經(jīng)斜板沉淀區(qū)沉淀后再通過(guò)砂濾過(guò)濾產(chǎn)水。單臺(tái)凈水器處理能力?150m3/h，斜板沉淀區(qū)面積?16?㎡

表面水力負(fù)荷=處理量÷沉淀區(qū)面積

=150m3/h÷16?㎡

=9.375m3/（㎡·h）

根據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50013-2006），9.4.22-1?規(guī)定：斜板沉淀池的設(shè)計(jì)顆粒沉降速度、液面負(fù)荷宜通過(guò)試驗(yàn)或參照相似條件下的水廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定，設(shè)計(jì)顆粒沉降速度可采用?0.16～0.3mm/s?，液面負(fù)荷可采用?6.0～12?m3/（㎡·h），低溫低濁度水宜采用下限值;通過(guò)分析各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)以及實(shí)際運(yùn)行情況，全自動(dòng)凈水器存在以下問(wèn)題：

（1）絮凝條件太差。全自動(dòng)凈水器前端配置了管道混合器，PAC?水解時(shí)間很短，管道混合器滿足藥劑投加的要求。但?PAM?藥劑與水中懸浮物反應(yīng)是在水中由小變大的穩(wěn)流混凝的過(guò)程，需要?20-30min?的反應(yīng)時(shí)間，凈水器本體缺失絮凝反應(yīng)區(qū)，導(dǎo)致藥劑與水中膠體反應(yīng)不充分，水中懸浮物不能去除。

（2）運(yùn)行故障率較高。大南湖一礦礦井水水質(zhì)懸浮物為?6000mg/L，并不屬于低濁水，斜板沉淀區(qū)選用較高的液面負(fù)荷，因煤泥較多導(dǎo)致斜板易損壞;同時(shí)絮體不能完全沉淀，直接導(dǎo)致濾池堵塞、反洗頻繁、產(chǎn)水水質(zhì)差。

（3）過(guò)濾區(qū)濾速高。過(guò)濾器過(guò)濾面積約?16?㎡，小時(shí)處理量?150m3，濾速達(dá)到了10.9m/h，遠(yuǎn)大于常規(guī)濾速設(shè)計(jì)?6-8m/h不合理，不能有效阻截懸浮物絮體，導(dǎo)致產(chǎn)水水質(zhì)差。

（4）處理能力不能滿足設(shè)計(jì)要求。受水質(zhì)影響，處理能力下降，處理時(shí)間增加，不能滿足生產(chǎn)需要，可能造成水質(zhì)不達(dá)標(biāo)排放，存在環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。

（5）自動(dòng)程度不高，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化處理。

3?解決方案

（1）針對(duì)含高懸浮物（0-60000mg/l）、低含油（0-20mg/l）的水質(zhì)特點(diǎn)，應(yīng)用新型的水處理設(shè)備，選用高效旋流水處理工藝，?利用直流混凝、微絮凝造粒、離心分離、壓縮沉淀的原理，將污水凈化中的混凝反應(yīng)、離心分離、重力沉降、動(dòng)態(tài)過(guò)濾、污泥濃縮等處理技術(shù)有機(jī)組合集成在一起，在同一罐體內(nèi)短時(shí)間（20-30?分鐘）完成污水的多級(jí)凈化，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)達(dá)標(biāo)，滿足礦井水排放要求。處理后水質(zhì)滿足《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB20426-2006）的要求，具體如表2：

（2）預(yù)沉池內(nèi)礦井水經(jīng)預(yù)沉后由凈化器給水泵（新增）泵入高效混凝器，通過(guò)?PAC??加藥裝置、PAM??加藥裝置將藥劑泵入高效混凝器，在高效混凝器中完成直流混凝，壓縮雙電層，實(shí)現(xiàn)煤塵顆粒劑膠體與水的分離。然后進(jìn)入高效旋流凈化器中，經(jīng)離心分離、重力分離、污泥濃縮等過(guò)程后再通過(guò)動(dòng)態(tài)過(guò)濾最終排出進(jìn)入清水池。從高效旋流凈化器底部排出的污泥排入污泥池中，提升至污泥脫水機(jī)進(jìn)行脫水，泥餅外運(yùn)處理。

水處理工藝如下圖：

4??高效旋流凈化工藝優(yōu)點(diǎn)分析

高效旋流凈化工藝取代了傳統(tǒng)的水處理繁雜工藝鏈，運(yùn)用組合和集成新技術(shù)使廢水在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)多級(jí)高效凈化。系列產(chǎn)品已廣泛用于工業(yè)給水、各種工業(yè)廢水和生活廢水的凈化和深度處理回用，對(duì)污染因子，特別是?SS、COD、P、色度、濁度、油脂等去除率高，耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)，其出水能直接達(dá)到回用等標(biāo)準(zhǔn)。高效旋流凈化工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：

4.1技術(shù)集成、工藝先進(jìn)

通過(guò)高新技術(shù)和特殊工藝，將直流混凝、微絮凝造粒、離心分離、重力分離、油脂泥層過(guò)濾及濾料動(dòng)態(tài)吸附分離、動(dòng)態(tài)把關(guān)過(guò)濾及污泥濃縮等過(guò)程有機(jī)融合為一體，在同一罐體內(nèi)完成廢水的多級(jí)凈化，實(shí)現(xiàn)了在線式快速連續(xù)高效處理。

4.2處理效率高、出水水質(zhì)好

廢水凈化時(shí)間根據(jù)?SS?濃度不同一般只有?20-30?分鐘，凈化后水可以做為深度處理水源進(jìn)而深度處理回用或達(dá)標(biāo)排放，出水懸浮物?SS?達(dá)到?10mg/l?以下，是所有深度處理工藝?yán)硐氲念A(yù)處理設(shè)備。

4.3占地面積小

只有傳統(tǒng)工藝的?1/8-1/4（僅水處理單元比較，不含調(diào)節(jié)池、污泥處理單元等），以單臺(tái)處理?100m3/h?廢水的設(shè)備為例，占地面積僅為?9m2。

4.4設(shè)備維修量小

設(shè)備內(nèi)無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，基本無(wú)需維修。

4.5?動(dòng)力消耗低，運(yùn)行費(fèi)用低

運(yùn)行中只需一次提升，加藥量約是傳統(tǒng)工藝的?1/2。設(shè)備運(yùn)行簡(jiǎn)單，裝機(jī)功率較低，能夠減少設(shè)備運(yùn)行時(shí)消耗的電能，處理1000m3水節(jié)約電量150kw，符合國(guó)家綠色低碳、節(jié)能環(huán)保要求。

4.6自動(dòng)化程度高

工藝路線短，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，管理操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，若現(xiàn)場(chǎng)安裝攝像儀，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，遠(yuǎn)程啟停設(shè)備，為進(jìn)一步智能化提升奠定基礎(chǔ)。

4.7受水量及水質(zhì)波動(dòng)因素影響小

旋流凈化器主要的分離原理是利用離心分離力，不像傳統(tǒng)沉淀工藝依靠重力沉淀分離，只要保證進(jìn)水的懸浮物和水有密度差，就能分離，不受來(lái)水懸浮物的大小，多少等因素影響，特別是在井下清水倉(cāng)時(shí)仍保證出水水質(zhì)穩(wěn)定。同時(shí)因不受水質(zhì)波動(dòng)的影響，一般要求調(diào)節(jié)池建的很少，甚至省略，節(jié)省總體投資。

4.8可以吊裝移動(dòng)及模塊化擴(kuò)展

設(shè)備在工廠生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)只需做地基。完成后，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)吊裝固定即可。隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，水量可能會(huì)隨之變大，只需根據(jù)預(yù)測(cè)預(yù)留好地基，待水量大時(shí)，直接工廠生產(chǎn)完畢，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)固定即可投入使用。

結(jié)語(yǔ)

采用高效旋流凈化工藝技術(shù)是一種利用物理方法處理高懸浮物礦井水的高效手段，應(yīng)用高效旋流凈化工藝能夠確保大南湖一礦礦井水處理后水質(zhì)達(dá)標(biāo)，對(duì)高懸浮物礦井水處理具有實(shí)用性、指導(dǎo)性?，可作為高懸浮物礦井水處理的的設(shè)計(jì)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]靳學(xué)林，牛海軍，王世海.高效旋流凈化技術(shù)在礦井水處理中的應(yīng)用[J].山西煤炭，2008（28）.

[2]薛忠新，李文俊，韓偉.張家峁煤礦礦井水處理回用工藝研究[J].煤炭工程，2018（12）.

[3]董磊.礦井水處理工藝深入研究及回用[J].能源與節(jié)能，2017（05）.

[4]劉建榮，伊玉祥.高效旋流凈化技術(shù)在天祝礦水處理中的實(shí)踐研究[J].世界有色金屬，2021（01）.

[6]《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50013-2006）.

1]靳學(xué)林，牛海軍，王世海。

作者簡(jiǎn)介：金付申（1985—??），男，漢族，河南南陽(yáng)人，本科，中級(jí)工程師，在國(guó)家能源集團(tuán)國(guó)網(wǎng)能源哈密煤電有限公司大南湖一礦機(jī)電辦任副科長(zhǎng)，2009年畢業(yè)于河南理工大學(xué)，目前從事礦山機(jī)電運(yùn)輸管理和礦物加工工程管理。