高效旋流凈化水處理技術在煤礦的應用

金付申 張超

摘??要：結合大南湖一礦傳統礦井水處理工藝運行工況，通過對全自動凈水器工藝存在問題進行分析，提出應用高效旋流凈化水處理工藝解決水質達標問題，分析高效旋流凈化水處理工藝的優點，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，對處理高懸浮物礦井水技術應用具有借鑒推廣意義。

關鍵詞：高效旋流;高懸浮物;水質;水處理;達標;節能

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

我國礦井水凈化處理工藝已有較長的歷史。傳統的沉淀過濾+過濾工藝在煤礦礦井水處理工藝中廣泛采用，如預沉調節池、反應沉淀池（或澄清池）、過濾池等。礦井水凈化處理后通常作為工業用水、生活用水或達標排放，已投入使用的凈化處理技術主要有：沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀過濾（混凝澄清過濾）等，?利用重力沉降原理對水體的懸浮物進行分離，主要缺點是占地面積大，投資高，運營復雜，維護單元多等。

近年來，隨著水處理技術的不斷進步，出現了高效沉淀池和加載體絮凝沉淀等水處理凈化工藝，同時出現的超磁分離水處理技術，雖然占地面積較小，但仍然存在運行維護設備故障多、抗負荷（水量和）的沖擊較弱，出水水質不穩定，直接出水不能回用等問題。

針對現有工藝的各種問題，大南湖一礦應用高效旋流凈化工藝，利用離心分離原理，能達到高效凈化水質的作用，具有占地面積小、投資少、可移動、設備少、運行操作簡單等優勢，特別是對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狀

新疆哈密地區礦井排水主要污染物為懸浮物和少量有機物，固體懸浮物主要為煤，清倉時井下排水水質較差，CODcr、SS、?油類等污染物值較高的特點，原水水質如表?1?所示。

大南湖一礦現有一個占地?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。礦井水處理車間內設?2?座?1000m3預沉池、值班室、消毒間、化驗室、配電室、污泥泵坑、污泥池、污泥脫水機、回用泵坑、加藥裝置、凈水器?3?臺（單臺處理能力?150m3/h，日處理能力?9000m3），礦井水處理車間平面布置圖如圖1?，F階段所有動力設備運行完好，但全自動凈水器對礦井水的處理效果不佳，產水不能滿足國家達標排放標準。

2全自動凈水器工藝存在問題分析

全自動凈水器工藝原理：礦井水在預沉池預沉淀后先經泵提升，提升后在全自動凈水器的前端設管道混合器，在管道混合器內投加?PAC、PAM?兩種藥劑，?隨后直接進入高效凈水器的斜板沉淀區，經斜板沉淀區沉淀后再通過砂濾過濾產水。單臺凈水器處理能力?150m3/h，斜板沉淀區面積?16?㎡

表面水力負荷=處理量÷沉淀區面積

=150m3/h÷16?㎡

=9.375m3/（㎡·h）

根據《室外給水設計規范》（GB50013-2006），9.4.22-1?規定：斜板沉淀池的設計顆粒沉降速度、液面負荷宜通過試驗或參照相似條件下的水廠運行經驗確定，設計顆粒沉降速度可采用?0.16～0.3mm/s?，液面負荷可采用?6.0～12?m3/（㎡·h），低溫低濁度水宜采用下限值;通過分析各項設計參數以及實際運行情況，全自動凈水器存在以下問題：

（1）絮凝條件太差。全自動凈水器前端配置了管道混合器，PAC?水解時間很短，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是在水中由小變大的穩流混凝的過程，需要?20-30min?的反應時間，凈水器本體缺失絮凝反應區，導致藥劑與水中膠體反應不充分，水中懸浮物不能去除。

（2）運行故障率較高。大南湖一礦礦井水水質懸浮物為?6000mg/L，并不屬于低濁水，斜板沉淀區選用較高的液面負荷，因煤泥較多導致斜板易損壞;同時絮體不能完全沉淀，直接導致濾池堵塞、反洗頻繁、產水水質差。

（3）過濾區濾速高。過濾器過濾面積約?16?㎡，小時處理量?150m3，濾速達到了10.9m/h，遠大于常規濾速設計?6-8m/h不合理，不能有效阻截懸浮物絮體，導致產水水質差。

（4）處理能力不能滿足設計要求。受水質影響，處理能力下降，處理時間增加，不能滿足生產需要，可能造成水質不達標排放，存在環保風險。

（5）自動程度不高，不能實現自動化處理。

3?解決方案

（1）針對含高懸浮物（0-60000mg/l）、低含油（0-20mg/l）的水質特點，應用新型的水處理設備，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、離心分離、重力沉降、動態過濾、污泥濃縮等處理技術有機組合集成在一起，在同一罐體內短時間（20-30?分鐘）完成污水的多級凈化，實現水質達標，滿足礦井水排放要求。處理后水質滿足《煤炭工業污染物排放標準》（GB20426-2006）的要求，具體如表2：

（2）預沉池內礦井水經預沉后由凈化器給水泵（新增）泵入高效混凝器，通過?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，實現煤塵顆粒劑膠體與水的分離。然后進入高效旋流凈化器中，經離心分離、重力分離、污泥濃縮等過程后再通過動態過濾最終排出進入清水池。從高效旋流凈化器底部排出的污泥排入污泥池中，提升至污泥脫水機進行脫水，泥餅外運處理。

水處理工藝如下圖：

4??高效旋流凈化工藝優點分析

高效旋流凈化工藝取代了傳統的水處理繁雜工藝鏈，運用組合和集成新技術使廢水在短時間內實現多級高效凈化。系列產品已廣泛用于工業給水、各種工業廢水和生活廢水的凈化和深度處理回用，對污染因子，特別是?SS、COD、P、色度、濁度、油脂等去除率高，耐沖擊負荷強，其出水能直接達到回用等標準。高效旋流凈化工藝具有以下優點：

4.1技術集成、工藝先進

通過高新技術和特殊工藝，將直流混凝、微絮凝造粒、離心分離、重力分離、油脂泥層過濾及濾料動態吸附分離、動態把關過濾及污泥濃縮等過程有機融合為一體，在同一罐體內完成廢水的多級凈化，實現了在線式快速連續高效處理。

4.2處理效率高、出水水質好

廢水凈化時間根據?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而深度處理回用或達標排放，出水懸浮物?SS?達到?10mg/l?以下，是所有深度處理工藝理想的預處理設備。

4.3占地面積小

只有傳統工藝的?1/8-1/4（僅水處理單元比較，不含調節池、污泥處理單元等），以單臺處理?100m3/h?廢水的設備為例，占地面積僅為?9m2。

4.4設備維修量小

設備內無轉動部件，基本無需維修。

4.5?動力消耗低，運行費用低

運行中只需一次提升，加藥量約是傳統工藝的?1/2。設備運行簡單，裝機功率較低，能夠減少設備運行時消耗的電能，處理1000m3水節約電量150kw，符合國家綠色低碳、節能環保要求。

4.6自動化程度高

工藝路線短，運行穩定可靠，管理操作簡單，自動化程度高，若現場安裝攝像儀，可實現無人值守，遠程啟停設備，為進一步智能化提升奠定基礎。

4.7受水量及水質波動因素影響小

旋流凈化器主要的分離原理是利用離心分離力，不像傳統沉淀工藝依靠重力沉淀分離，只要保證進水的懸浮物和水有密度差，就能分離，不受來水懸浮物的大小，多少等因素影響，特別是在井下清水倉時仍保證出水水質穩定。同時因不受水質波動的影響，一般要求調節池建的很少，甚至省略，節省總體投資。

4.8可以吊裝移動及模塊化擴展

設備在工廠生產，現場只需做地基。完成后，運至現場吊裝固定即可。隨著生產的進行，水量可能會隨之變大，只需根據預測預留好地基，待水量大時，直接工廠生產完畢，運至現場固定即可投入使用。

結語

采用高效旋流凈化工藝技術是一種利用物理方法處理高懸浮物礦井水的高效手段，應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達標，對高懸浮物礦井水處理具有實用性、指導性?，可作為高懸浮物礦井水處理的的設計依據。

參考文獻：

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

[6]《室外給水設計規范》（GB50013-2006）.

1]靳學林，牛海軍，王世海。

作者簡介：金付申（1985—??），男，漢族，河南南陽人，本科，中級工程師，在國家能源集團國網能源哈密煤電有限公司大南湖一礦機電辦任副科長，2009年畢業于河南理工大學，目前從事礦山機電運輸管理和礦物加工工程管理。