基于礦井廢水處理工藝及參數分析探究

田小麗 王思遠（神木能源發展有限公司，陜西榆林719000）

基于礦井廢水處理工藝及參數分析探究

田小麗 王思遠（神木能源發展有限公司，陜西榆林719000）

本文以陜北富煤地區，某化工、電力企業與煤炭生產企業的礦井廢水為合作紐帶，以礦井廢水為研究對象，針對其礦井廢水進行了分析，根據該礦礦井廢水主要為懸浮物和微量有機物的特點，采用工藝合理、技術成熟可靠的一體化凈水處理工藝，即絮凝反應、澄清和過濾一體化，并對處理流程、工藝參數、設備選型進行了優化設計。

礦井廢水；一體化；工藝參數；優化設計

礦井水是在煤礦開采過程中，頂板、底板和煤柱產生的地下涌水。由于受井下采礦和人為活動的影響，礦井水極易受到污染，礦井水流經煤層進入礦井水倉，除被煤層污染外，還由于礦井沖刷，含有大量的煤屑等懸浮物，并含有少量有機物和微生物，屬于輕度污染工業廢水，處理投資和運行費用均低于其他工業廢水和生活污水，便于回收利用，因此，礦井廢水是一類易于回收利用的水資源。采用相應的處理工藝進行礦井水處理與回收利用，使處理后水質達到工業循環水利用標準，在消除了環境污染的同時，也開源節流地回收了寶貴的水資源，這將進一步促進工業生產的可持續發展。

本文以陜北地區某工業園區內，陜煤集團神木能源發展有限公司與陜煤集團檸條塔礦業公司企業間的合作為例，詳細介紹了將煤礦井下廢水通過一體化凈水工藝處理后作為化工、電力生產用水。

1 礦井廢水處理的必要性

陜煤集團神木能源發展有限公司近年來快速發展，企業規模逐步壯大，用水量越來越大，而所屬工業園區可用水資源匱乏，嚴重制約了公司的生產發展；而毗鄰同一集團所屬檸條塔礦業有限公司有大量的井下廢水資源，需要一邊支付人力、電力、設備資源將礦井廢水簡單處理后外排，一邊還向社會繳納為數不菲的排污費。兩公司協商后采取戰略合作，將煤礦井下廢水通過新建水處理工程處理后，作為化工、電力生產用水。該項工程不僅可以解決能源公司的生產用水問題，也可以使檸條塔礦井下廢水盡可能的回用，解決因廢水外排引起的環境污染問題，對水資源的循環利用和環境保護作出了很大貢獻，同時也實現了企業的互利共贏。

2 礦井廢水的基本構成

（1）采礦廢水：主要來源于采礦過程中，鑿巖、爆破散水、液壓支柱等設備排水和巷道降塵灑水等工序產生的廢水。

（2）井下涌水：主要來源于礦井開采過程中產生的地表滲透水、巖石孔隙水、礦坑水、地下含水層的疏放水等，煤礦礦井的井下涌水水質成分較為簡單，主要污染物為SS。

3 礦井廢水水量與水質

（1）處理水量：設計處理能力為300m3/h。

（2）進水水質：化學需氧量（CODCr）：40mg/L；生化需氧量（BOD5）：15mg/L；懸浮物（SS）：500-700mg/L；色度：黑色。

4 礦井廢水處理工藝及參數

4.1 礦井廢水處理工藝

根據礦井廢水以懸浮污染物為主體的水質實況，并結合《城市污水再生利用工業用水水質》（GB/T19923-2005）中循環冷卻水標準，結合技術提供方多年來的工程經驗總結，特別是對于該廢水的處理實踐總結，該水處理項目主要處理懸浮物和微量的有機物，選用國內礦井成功運行多年的處理工藝及設備系統，即絮凝反應、澄清和過濾。

絮凝劑選用目前絮凝效果良好的堿鋁PAC（鐵鹽易使出水水質發黃，故不能選用），絮凝、澄清選用效果非常出色的帶斜管的水力懸浮澄清器（水力懸浮澄清器分第一、第二反應室、澄清室、沉淀室），澄清室加裝斜管后，表面負荷較沒加斜管前大大提高，從而也減小了水處理設施的有效容積和水處理設施的占地面積，沉淀室的污泥300%的回流，大大加強了污泥絮凝沉淀效果。整個處理工藝，簡單、先進，而且處理設施占地面積少，運行費用低，可靠性好，出水穩定，高效，便于管理。

由于該礦井廢水主要污染物為煤粉，且冬季寒冷，故本項目的污泥處理方案采用帶式壓濾機進行處理，可以有效回收煤粉，另外又可以不受氣溫影響。

4.2 工藝流程原理

由礦井來的壓力廢水首先進入調節池（最大的壓力在于井下生產系統的清倉過程，帶來的顆粒煤粉泥非常大，設計不當會嚴重影響調節池的正常工作，設備無法正常工作）調節水量、均合水質后，廢水經過雜漿提升泵的提升經過管道混合器混合投加的PAC后進入水力懸浮澄清器，進水首先通過水射器噴射進入水力懸浮澄清器的第一反應室，同時沉淀室的污泥被水射器產生的負壓而同原水一同進入第一反應室，并和原水在反應室中充分接觸、碰撞，并在絮凝劑PAC的作用下形成粗大密實的礬花，礬花顆粒大的在自重作用下直接在沉淀室沉淀下來，礬花顆粒在自重作用下不能直接沉淀下來的，在隨出水經過澄清器上部所設高效斜管時，礬花得到很好的沉淀，此時，出水已相當清澈，出水即可達標排放。水力懸浮澄清器的出水重力流入重力無閥過濾器進行過濾，出水即可達到生活雜用水水質標準，重力無閥過濾器產生的反沖洗水返回調節池，而水力懸浮澄清器產生的污泥進入污泥濃縮器經過濃縮后由螺桿泵的提升進入帶式壓濾機，壓濾液返回調節池，壓濾的泥餅可作為煤粉回收。

5 工藝計算及參數

5.1 調節池--鋼砼結構

本單元對系統的運行至關重要，不僅要沉淀煤泥而且要承擔礦井生產清倉時的高負荷沖擊。尺寸：28000×21000×6000；配套：刮泥機4套、污泥泵6臺（4用2備）。

5.2 一步凈化器--鋼制

一步凈化器8套；處理能力：40--55 m3/h；DN300管道混合器1套。

5.3 重力無閥過濾器—鋼制

重力無閥過濾器4套；處理能力：80--120 m3/h。

5.4 加藥系統

本設計加藥為絮凝劑PAC和PAM，采用溶藥、加藥于一體的加藥機兩套，加藥機規格為TXJ--Ⅱ，該加藥機配備16臺計量泵，8用8備。

5.5 清水池

清水池：鋼砼結構，容積為10000 m3。

5.6 污泥處理系統

（1）污泥池：主要收集調節池的污泥和集水池的底部污泥。配置：2臺（1用1備）尺寸為5000×5000×5000的QW30-20-3.0污泥泵（帶攪拌）。

（2）壓泥機系統：1套帶式壓泥機、1臺清洗泵。

（3）污泥加藥系統：2套TXJ--Ⅰ、每套帶有2臺加藥泵（1用1備）。

5.7 集水池（分離泥水）

主要來源于反沖洗及污泥池上清液的收集，經過沉淀上清液提升到調節池循環處理，底部的污泥通過污泥泵打入污泥池。

配置：2臺QW30-20-3.0污水提升泵、2臺帶自耦QW30-20-3.0污泥提升泵。尺寸：12000×12000×6000。

5.8 主要建筑物、構筑物

一座3024 m3的調節池、一座10000 m3清水池、一座房高12米的750m2水處理廠房、一座90m2泵房及控制、一座125 m3污泥池、一座854 m3集水池。

6 結語

（1）本文對礦井廢水處理工藝流程、礦井廢水處理配電和控制、工藝設備、結構參數等過程進行了研究；上述研究對礦井廢水處理具有積極的指導意義。

（2）本水處理工程是化工、電力企業與煤炭生產企業的合作典范，拓寬了合作渠道，不僅緩解了煤礦生產企業排水問題，還解決了化工、電力企業用水問題，為雙方企業創造了經濟效益，而且還可以增加部分就業崗位，具有相當深遠的社會和經濟效益，實乃為一舉多贏之舉。

[1]來偉良.PLC控制系統在礦井水處理工程的應用[J].能源環境保護，2013，27(3)：6-9.

[2]趙麗媛，李北罡，王維.粉煤灰在礦井廢水處理中的應用研究進展[J].工業水處理.2011(11).