矿井水回用处理工程改造及调试运行

2023-02-07

某煤矿地面生产及生活用水主要来自于市政自来水, 随着该矿矸石砖厂、矸石山绿化、瓦斯电站及矿区改造等项目的相继开展及投入使用, 用水比较紧张。该煤矿原有一座4格容量为175m3的沉淀池, 从矿井排出的废水经过自然沉淀排入矿井周围的河中, 这既造成了水资源的浪费, 也污染了周围的环境。由于该矿的煤质特点, 细粒煤分级岩粉亲水性极强, 加上原沉淀池的设计及施工存在一些缺陷, 导致沉淀池出水悬浮物含量较高, 外观成灰黑色。因此需对原有污水处理工程进行改造, 使该矿井水经深度净化处理后达到生活用水的标准, 进而满足该矿生活用水的需要, 进而缓解该矿用水紧张的问题。

1 污水水质、水量及排放标准

该矿的废水来源主要为井下各巷头及采面流水。该矿井水以细粒煤分级岩粉为主要悬浮物, 其亲水性极强, 无机盐类及有机污染物较少, 重金属含量低, 悬浮物浓度高, 水呈灰黑色, 属于典型的含悬浮物型矿井水。经检测, 该矿井水主要污染物指标:CODMn为45mg/L, S S为1 2 9 m g/L。要求经处理后应达到GB5749~85生活饮用水卫生标准。该煤矿排放水量为1000m3/d (24h) 。

2 污水处理工程工艺选择

2.1 污水污泥处理工艺选择

该矿井水悬浮物浓度较高, 因此在设计中采用初沉+混凝沉淀+过滤+活性炭吸附+消毒工艺。

2.2 污水处理工艺流程

从矿井从排出的污水先经过初沉池, 将矿井中的泥沙和大部分悬浮物沉淀出来, 出水自流进入调节池, 以调节污水的水质和水量, 调解池中的污水经流量计量后泵入混凝反应池与投加进来的药剂发生混凝反应, 经斜管沉淀后, 再通过泵进入滤池和活性炭吸附池深度处理后, 投加二氧化氯消毒灭菌, 清水进入清水池经泵和管网送达浴池储水罐或供水塔备用。污水处理工艺流程见图1。

2.3 主要构筑物设计参数

初沉池 (原有) :1座。分4格。尺寸12×5.2×3m, 停留时间3.7h。

调节池:1座。尺寸5.5×4.5×4m, 停留时间2h。内设潜污泵2台, 一用一备。型号W QZ 60-1 0-4.0, 流量60 m3/h, 扬程1 0m, 功率4.0kw。潜污泵采用液位控制, 根据调节持水位的变化, 可实现“高开低停”控制。

混凝反应池:1座。尺寸5.5×1.5×4m。停留时间40min。

斜管沉淀池:1座。尺寸5.5×4.5×4m, 停留时间2h。Ф60。

中间水池:1座。尺寸5.5×4.5×4m。停留时间2h。内设提升泵两台, 一用一备, 型号W QZ 60-1 0-4.0, 流量60 m3/h, 扬程1 0m, 功率4.0km。

滤池:2座。尺寸2×1.5×3m。滤料分别为无烟煤和石英砂。

活性炭池:2座。尺寸2×1×3m。内装粒状活性炭。

清水池:1座。尺寸5.5×4.5×4m。停留时间2h。内设清水泵二台, 一备一用, 型号80QW65-25-7.5m, 流量65m3/h, 扬程25m, 功率7.5kw。

污泥浓缩池:1座。尺寸5.5×2×4m。内设污泥提升泵二台, 一用一备。型号50ZJWQK25-40-7.5, 扬程40m, 功率7.5kw。污泥泵也采用就地控制与集中控制相结合的控制方式, 根据贮泥池水位的变化, 可实现“高开低停”控制。

污泥处理间:1间。内设污泥压滤机一台。型号XMY20-630-20U。过滤面积20m3。板框尺寸630×630mm。

3 调试运行效果及经济效益分析

3.1 工程调试及试运行

调试运行过程中, 个别时段原水浊度突然升高, 造成出水CODMn、浊度短时间内升高, 通过增加投药量, 增强反冲洗强度等措施, 保证了出水水质的稳定。对滤池反冲洗不充分也造成了出水水质不达标, 通过加强反冲洗作用消除影响。冬季可通过增加混凝剂投加量保证出水水质。通过连续两个月的调试运行, 出水水质达到GB5749~85生活饮用水卫生标准, 出水CODMn为2mg/L, 浊度为1NTU, 经检测其他各项指标也达到该标准。

3.2 经济效益分析

工程总投资为94.05万元。其中直接投资为64.18万元, 间接投资29.87万元。运行成本包括电费、人工费及药剂费、维修费、折旧费等, 折合吨水成本为0.92元/吨水。年经济效益:等水量生活用水费用+排污费-处理运行费用=56.94万元。

3.3 环境效益分析

该工程的运行, 大大的减少了污染物的排放量, CODMn减少15.7吨/年, SS减少47.1吨/年。减轻了对环境的污染。

4 结语

该矿井废水经混凝沉淀+过滤+活性炭吸附+消毒处理后, 出水水质达到生活用水标准, 出水CODMn为2mg/L, 浊度为1NTU, 经检测其他各项指标也达到该标准, 证明该工艺能有效去处矿井水中的污染物;通过在原有构筑物的基础上进行改造, 节省了基建费用;矿井水净化处理后作为生产和生活用水, 有效的减少了污染物排放量, 节约了水资源, 有效缓解了矿区用水量日益增加和水资源越来越短缺的矛盾, 同时产生巨大的经济效益。

摘要：通过对原有矿井水处理工艺存在的问题进行分析, 在原有构筑物的基础上进行改造, 强化深度处理, 使矿井水经过混凝沉淀+过滤+活性炭吸附+消毒工艺处理后, 达到生活用水标准。该工艺的稳定运行不但减少了废水的排放, 而且节省了水资源, 有效缓解了矿区用水紧张的问题, 同时也为类似废水的处理及回用提供了参考。

关键词：矿井水,回用,工艺改造,运行,效果分析