某礦礦井水綜合利用項目系統(tǒng)調試問題探析及對策

劉錦玉

（陜西華電榆橫煤電有限責任公司，陜西 榆林 719000）

到2020年，我國礦產資源產量預計達到39億噸，在能源結構中占比仍達到58%，由此可見，礦產資源在我國經濟發(fā)展中仍具有舉足輕重的地位。隨著我國礦產資源產量的不斷增加，礦產資源開采帶來的環(huán)境問題日益突出，尤其是對水資源的破壞[1]。礦井開采過程中會破壞地下水資源的動態(tài)平衡，同時排放大量廢水。目前西北地區(qū)大部分礦井開采采取預處理工藝來進行處理礦井水，但是不能處理濃鹽水，不能達到零排放。本文以某礦礦井水綜合利用項目為例，針對系統(tǒng)調試過程中遇到的問題進行探析，確定原因并提出相關對策。

1 某礦礦井水綜合利用項目

某礦礦井水綜合利用項目是依據(jù)國家環(huán)保部環(huán)評批復相關要求，落實環(huán)保“三同時”制度，實現(xiàn)礦井水資源100%復用、零排放目標的環(huán)境友好型工程。根據(jù)《某礦13盤區(qū)涌水量預測報告》顯示，某礦2018年到2025年的預測水量逐年增加，2021年可達最大涌水量1762m3/h。某礦污水處理廠目前礦井水預處理能力為1500 m3/h，深度處理系統(tǒng)能力為450m3/h，為了有效解決礦井排水問題，充分利用礦井水資源，節(jié)約地下水資源，投資建設礦井水綜合利用項目，項目總投資4.6億。該項目新增兩套高效旋流使礦井水預處理系統(tǒng)擴能為1900 m3/h。設計增加脫鹽和蒸發(fā)結晶工藝段，采用目前國內較為成熟的高密度澄清池(藥劑軟化)+超濾+反滲透+濃水池+高密度沉淀池(藥劑軟化)+變孔隙濾池+弱酸陽離子交換+脫碳+納濾+碟管式反滲透(DTRO)+混凝沉淀+微濾+AOP氧化+MVR強制結晶工藝，從而實現(xiàn)濃水零排放。

2 系統(tǒng)調試過程中存在的主要問題

某礦礦井水綜合利用項目目前預處理及濃縮減量系統(tǒng)正在調試，原水處理系統(tǒng)已調試完成，滿足礦井涌水全水處理要求。濃水處理系統(tǒng)中濃水高密池、變孔隙濾池和陽離子樹脂交換系統(tǒng)正在調試，納濾和DTRO系統(tǒng)單體調試完畢，具備進水條件。在濃水處理系統(tǒng)調試過程中，變孔隙濾池產水污染指數(shù)SDI一直不合格，導致納濾和DTRO系統(tǒng)不能進水調試?，F(xiàn)場技術人員針對變孔隙濾池產水SDI偏高原因進行探析，尋找有效解決對策。

（1）污染指數(shù)SDI概述。污染指數(shù)（Silting Density Index，簡稱SDI）值，是水質指標的重要參數(shù)之一，是衡量水處理系統(tǒng)各類膜能否進水的重要指標。目前國內外普遍采用的SDI測試方法是ASTM方法4189-95。通過在Φ47mm的0.45μm的微孔濾膜上連續(xù)加入一定壓力（30PSI，相當于2.1kg/cm）的被測定水，記錄濾得500ml水所需的時間Ti（秒）和15min后再次濾得500ml水所需的時間Tf（秒），通過SDI=[(1-Ti/Tf)*100]/15公式計算得出SDI值。SDI值越低，水對膜的污染阻塞趨勢越小。從經濟和效率綜合考慮，大多數(shù)膜廠家推薦進水SDI值不高于5。

（2）變孔隙濾池產水SDI偏高原因探析。2019年5月16日反滲透濃水進入濃水高密池，濃水處理系統(tǒng)開始調試，在調試過程中，變孔隙濾池產水污染指數(shù)SDI一直大于5，系統(tǒng)調試技術人員通過分析論證可能是由于以下三方面原因造成SDI偏高。一是變孔隙濾池濾料可能未沖洗干凈。現(xiàn)場技術人員分析可能是濃水處理系統(tǒng)在運行過程中，變孔隙濾池濾層中截留的碳酸鈣等顆粒物在濾池反洗過程中未沖洗干凈，從而帶入產水，影響了變孔隙濾池產水水質；二是濃水高密池投加聚鐵可能影響水質。技術人員通過實驗，在前混池停止投加聚鐵，隨后測試變孔隙濾池產水SDI，發(fā)現(xiàn)SDI低于5，推測可能是由于聚鐵影響了濃水高密池出水水質；三是變孔隙濾池過濾級別可能不夠，不能有效過濾水中雜質。根據(jù)現(xiàn)場調試情況，技術人員分析可能是由于變孔隙濾池過濾級別不夠，不能有效過濾水中雜質，導致變孔隙濾池產水SDI不合格。

3 確定影響因素

（1）反復沖洗變孔隙濾池濾料。針對變孔隙濾池濾層中截留的碳酸鈣等顆粒物在濾池反洗過程中可能未沖洗干凈，帶入產水，導致變孔隙濾池產水SDI不合格。技術人員通過反復沖洗濾池濾料，在系統(tǒng)運行過程中，通過測試SDI，發(fā)現(xiàn)仍不合格（，說明SDI不合格不是由于濾料未沖洗干凈造成的。

（2）在濃水高密池前混池中停止投加聚鐵。通過在濃水高密池前混池中停止投加聚鐵，發(fā)現(xiàn)變孔隙濾池產水SDI合格（如表1所示），但是后混池濁度較投加聚鐵時上升，且出水水質不符合設計要求（如表2所示）。同時系統(tǒng)運行一段時間后，變孔隙濾池產水SDI上升并超過5，所以聚鐵不是影響變孔隙濾池產水SDI不合格的因素。

表1 變孔隙濾池產水SDI值檢測記錄表

表3 設計變更方案對比表

表2 濃水高密池出水水質檢測記錄表

（3）進行工藝設計變更。通過排除以上兩個影響因素，現(xiàn)場技術人員確定影響變孔隙濾池產水水質的原因是變孔隙濾池過濾級別不夠，導致納濾和DTRO系統(tǒng)不能進水調試。為了從根本上解決此問題，設計單位進行工藝設計變更，擬定了三個設計變更方案。（如表3所示）

通過方案比選最終確定方案二，在陽離子交換器前增加兩套超濾系統(tǒng)，保證變孔隙濾池產水SDI合格，系統(tǒng)穩(wěn)定運行。由于該項目工期緊張，設計人員提出將膜車間現(xiàn)有6套超濾系統(tǒng)調整出1套作為臨時系統(tǒng)使用，通過增加臨時超濾系統(tǒng)管道，濃水高密池產水進入臨時超濾系統(tǒng)，臨時超濾系統(tǒng)產水進入變孔隙濾池產水池，從而進行后續(xù)調試。2019年6月16日測得脫碳水池產水SDI值為4.3，符合納濾系統(tǒng)進水條件，保證了后續(xù)系統(tǒng)調試。

4 結語

某礦礦井水綜合利用項目目前是陜西省內建設規(guī)模最大、投資最大的水處理項目，項目建成后可以減少地下用水，節(jié)約地下水資源，保護礦區(qū)地下水和地表水的自然平衡；解決過度開采地下水帶來的環(huán)境問題，避免因污染引起的與當?shù)卮迕竦募m紛，有利于當?shù)亟洕陌l(fā)展，促進礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展，具有顯著的經濟效益和社會效益。針對項目系統(tǒng)調試過程中變孔隙濾池產水SDI不合格，現(xiàn)場技術人員通過分析論證，最終確定是變孔隙濾池過濾級別不夠，導致產水SDI不合格，通過工藝設計變更，在陽離子交換器前增加兩套超濾系統(tǒng)，提高過濾級別，確保了預處理及濃縮減量系統(tǒng)穩(wěn)定運行。