礦井廢水處理系統優化升級改造

摘要：耿村煤礦由于井下大量使用泡花堿、化肥等各種滅火劑，造成礦井水水質變化波動大，懸浮物無法沉淀，凈化站處理后的水質無法滿足井下生產要求。該礦通過對礦井廢水處理系統進行優化升級改造，使處理后的廢水完全滿足井下生產要求，余水全部達標排放。

關鍵詞：礦井廢水 污染因子 處理系統 改造

耿村煤礦是河南大有能源股份有限公司的骨干礦井之一，核定生產能力達400萬噸。礦井生產廢水中含有大量高濃度細小煤粉顆粒懸浮物，加上井下大量使用泡花堿、化肥等各種滅火劑，造成礦井水水質變化波動大，廢水PH值處于時刻變化中，呈偏堿性狀態，懸浮物不易沉淀、去除。老工藝的處理效果已不能滿足生產要求，污染因子排放濃度達不到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）和《煤炭工業污染物綜合排放標準》（GB20426-2006）的相關要求。外排廢水不但會嚴重污染礦區周邊水域環境，同時因為大量煤粉沉積在河流及周邊地區，也會危害到下游地區居民生活環境和區域景觀環境。耿村煤礦所在地屬于缺水區，而井下生產需要消耗大量水資源，因此優化廢水處理系統，提高礦井廢水的回用率意義重大。

1 老工藝存在的問題

2006年礦井水凈化站進行系統改造后，項目一直未升級，處理工藝仍停留在老水平上，出水水質渾濁，懸浮物大部分未能沉淀，老工藝已經無法處理近年來井下添加了滅火劑的廢水。1.1 礦井廢水PH值呈強堿性

由于生產安全需要，耿村煤礦井下大量使用泡花堿、化肥等各種滅火劑，而滅火劑加量的多少導致水質變化波動大， 即PH值變化大，使廢水呈強堿性。由于聚合氯化鋁（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）等混凝劑最適宜反應的PH值在中性（7）左右，廢水PH值實測值偏堿性，影響混凝劑處理效果。

1.2 廢水流經沉淀池的時間短

從圖2原工藝基礎設施簡易圖可以看出，由于地理位置的限制，凈化站在建造時僅有一個平流式沉淀池，長度僅15m，面積過小，容積僅為120m3，懸浮物沉淀時間不夠，影響了出水水質。

1.3 加兩藥間隔時間短

由于攪拌池中各小部分面積僅為2m2，從攪拌池A進入攪拌池B間隔時間短，PAC混凝作用時間短，反應不充分，流入B池PAM直接把未反應的PAC網捕在一起，影響了PAC對污水的混凝、凝聚作用。

2 廢水處理系統優化升級改造的具體實施

通過現場調查、實驗分析等方式，在不增加新的土建設施的前提下進行了系統優化升級。將原工藝中的一次沉淀改為二次沉淀，再通過多次的試驗，選定了加混凝效果更好的聚合氯化鋁鐵（PAFC）、PAM，加98%濃硫酸調節廢水PH值，噸水加藥劑量、酸量標準等等，最終確定了新的處理工藝。

2.1 解決礦井廢水偏堿性的問題

從圖4可以看出，加酸點設置在原第一調節池入口處。井下生產廢水自中央泵房提升進入凈化站時，通過PH試紙測試，根據池中廢水的PH值，調節入口的加酸量，使廢水PH值在7左右。由于井下有時水質波動變化大，采用每隔5分鐘檢測一次的方式，在連續三次測試的PH值相當時，說明此階段水質比較穩定，測試頻率可適當延長至每10分鐘測一次，經過反復檢測，動態管理，確保了調節池中廢水PH值保持在中性左右。

2.2 解決廢水流經沉淀池時間短的問題

為了延長SS的停留時間，按照既讓水中懸浮物完全沉淀，又不增加新的土建設施，降低工程造價的原則下，重新設計處理工藝。將原第二調節池改為第一沉淀池，原平流沉淀池變為第二沉淀池。經過優化改造，使沉淀池容積由120m3擴大至435m3，沉淀面積增大3-4倍，處理能力大大提升，處理量由原來的1200m3/d提升至4000m3/d。根據實際需要，新增板框壓濾機一臺，增大污泥處理能力。同時增加一沉池吸泥機及配套管渠等。通過工藝流程的優化升級，給生產廢水處理提供了良好的運行環境，確保了凈化后的出水水質。

2.3 解決一次加兩藥，間隔時間短的問題

對加藥方式進行優化，將以往一次加藥改為二次加藥，即在廢水流入第一沉淀池前的A攪拌池時加PAFC，在流入第二沉淀池前的C攪拌池加PAFC、PAM。采取間隔加藥法，使藥劑在沉淀池內反應更充分，沉淀物在沉淀過程中顆粒粒徑和體積變大，重量增加，沉淀更完全。

3 系統優化升級后產生的效果

礦井廢水處理系統優化升級改造資金約150萬元，處理能力由原來的1200m3/d提升至4000m3/d，重復利用率可以達90%以上。澠池縣環境監測站對我礦礦井水水質進行了監測，PH值由處理前的12.1降為6.96，COD濃度由處理前的111.58mg/l降為41.65mg/l，SS濃度由處理前的507.75 mg/l降為42mg/l，NH3-N濃度由18.95mg/l降為6.45mg/l，出水水質中污染因子濃度大大降低，廢水不僅滿足回用井下生產要求，達到《污水綜合排放標準》一級標準，同時也滿足《煤炭工業污染物綜合排放標準》相關要求，改造效果顯著。

3.1 產生的環境效益

廢水處理工程的建設，是保護環境的重要措施之一。耿村煤礦所在地屬于缺水區，水資源不充足，凈化站系統的優化升級，改善了出水水質，提高了廢水回用率，即可充分利用廢水資源，保護了區域生態，美化了周邊環境，又減少了污染因子對澗河流域的污染，具有很好的環境效益。

3.2 產生的經濟效益

處理后的水質完全達標，可提供給井下生產使用，節約了大量購水費用。假設購買一噸水按3.5元計，使用量按3000m3/d，一年節約的購水費用：3.5×3000×365=

3832500（元），經濟效益十分可觀。

4 結語

礦井廢水處理系統優化升級改造后，出水水質有了明顯改善，在降低污染因子對周邊水體環境影響的同時，也減少了新鮮水的投入，節約了大量的水資源。此次廢水處理系統優化升級改造的成功，不僅進一步體現了我礦大力開展環保工作的決心和信心，而且為我礦今后的節能減排和環保工作探索了一條新路，提供了無限的發展空間。

參考文獻：

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作者簡介：

陳艷（1985-），女，福建南平人，本科，畢業于河南理工大學環境工程專業，現在河南大有能源股份有限公司耿村煤礦機電科從事環保、機電及技術管理工作。