金屬礦山井下水處理工程增加預處理系統的必要性及工藝選擇設計

張智斌 劉鳳 于子涵

摘 要：主要介紹了焦家金礦井下水處理工程運行以來由于進水濁度過高引發的相關問題，確定增加預處理系統；通過實驗分析，結合水質情況，進行預處理系統工藝選擇及設計。

關鍵詞：預處理；高濁度；絮凝沉淀；多介質過濾；工藝

焦家金礦井下水處理工程針對望兒山井下水氯鹽含量高、總硬度高等特點進行研究建設，該系統主要由外置柱式超濾（UF）系統、反滲透（RO）系統組成。日產凈水量可達到1800m?。自運行以來，產品水水質良好，各主要指標均達到國家生活飲用水水質標準。主要供給礦區日常洗浴、鍋爐及空壓機用水，并計劃逐步替代自來水對全礦區生產、生活用水供應。為井下水在礦區內部循環利用與資源化，增加礦區可用水量開辟了一條新途徑，是我礦節能降耗的又一重大舉措。

一、存在的問題及增加預處理系統的必要性

（一）存在問題。運行以來，系統前端自清洗過濾器頻繁堵塞，一般一周左右需要停機清洗，影響正常供水。UF系統產水量不斷下降，運行三個月后，兩臺系統產水量不足80m?/h，比初始值下降20%左右，超濾膜出現堵塞，進行停機維護。

（二）原因分析：選取不同時段，不同位置取水下2.5m處水樣進行濁度檢測，原水經前期水池沉淀后，仍然存在大量雜質，造成系統進水濁度過高（濁度值達到8—18NTU之間），超出允許值。

（三）增加預處理系統必要性：1、進水濁度過高，自清洗過濾器堵塞需停機清洗，花費人機成本高，且影響正常供水；長期過濾高濁度原水，超濾膜易污堵，若在此狀態下設備長時間運行，將會導致污堵無法通過化學清洗恢復膜通量，造成超濾膜的損壞；2、水池各液位濁度變化不大，采用抬高供水位置方法無法取得較好的效果。

綜上分析，系統前端需要增加可靠的預處理系統，避免高濁度原水直接進入超濾系統。

二、預處理系統工藝選擇設計

經過現場分析，確認污染物質主要為膠體雜質，必須投加藥劑使其脫穩，才能沉淀下來。采用水處理常規工藝混凝沉淀+過濾作為預處理系統。

（一）藥劑實驗研究

1、實驗藥品種類及配比。30%聚合氯化鋁（PAC），稱重2.5g，加入250mL水，配成1%藥液待用；26%聚合氯化鋁，稱重2.5g，加入250mL水，配成1%藥液待用；聚合硫酸鐵（FPS） ，稱重2.5g，加入250mL水，配成1%藥液待用；2000萬分子量聚丙烯酰胺（PAM），稱重0.5g，加入500mL水，配成0.1%藥液待用。

2、實驗步驟及數據。原水濁度測試6次，分別為9.45NTU、12.15NTU、14NTU、9.85NTU、12.43NTU、8.95NTU。

A）取1升原水，投加6mLFPS（60mg/L），攪拌1分鐘，靜止5分鐘，測試濁度為28NTU；再投加2mLPAM（2mg/L），攪拌1分鐘，靜止5分鐘，測試濁度為7.91NTU；再靜止30分鐘，測試濁度為5.66NTU。沉淀后燒杯中水顏色發黃。

B）取1升原水，投加2mLPAM（2mg/L），攪拌1分鐘，靜止5分鐘，測試濁度為10.08NTU；再靜止60分鐘，測試濁度為8.83NTU。

C）取1升原水，投加3mL30%PAC（50mg/L），攪拌1分鐘，靜止5分鐘，測試濁度為13NTU；再投加1mLPAM（1mg/L），攪拌1分鐘，靜止5分鐘，測試濁度為3.9NTU；再投加1mLPAM（1mg/L），攪拌1分鐘，靜止10分鐘，測試濁度為1.96NTU；

D）取1升原水，投加3mL30%PAC（30mg/L），再投加1mLPAM（1mg/L），攪拌10分鐘，靜止10分鐘，測試濁度為9.03NTU；

E）取1升原水，投加5mL30%PAC（50mg/L），再投加1mLPAM（1mg/L），攪拌10分鐘，靜止10分鐘，測試濁度為2.06NTU；再靜止5分鐘，測試濁度為1.65NTU；

3、實驗結論

單獨投加PAC或者PAM效果不好；投加FPS和PAM出水濁度不佳，并且有色度產生。較佳的配置是同時投加PAC50mg/L、PAM1mg/L，經過10分鐘攪拌和15分鐘沉淀，出水濁度可達1.65NTU，能夠滿足要求。

混凝沉淀能夠去除大部分水中的膠體物質，但是出水仍然有些許顆粒物，如果增加多介質過濾效果更佳。

（二）水處理總體總體工藝簡述

機械攪拌絮凝池：機械攪拌絮凝池是利用機械攪拌器的旋轉，增大絮凝體的碰撞機率，提高絮凝效率。

斜管沉淀池：是指在沉淀區內設有斜管的沉淀池。利用了層流原理，提高了沉淀池的處理能力；增加了沉淀池的沉淀面積，從而提高了處理效率。

多介質過濾器：內裝優質石英砂、無煙煤，顆粒均勻，強度高，運行穩定。能有效截留更多的懸浮物、膠體等雜質在過濾器中。

三、結論

混凝沉淀多介質過濾是集反應、沉淀、多介質過濾于一體的高效凈水系統，系統結構緊湊，操作管理方便，凈化效果好，性能長期穩定可靠。該工藝適用于原水濁度范圍寬、水質變化大的原水預處理。