高效旋流凈化水處理技術(shù)在煤礦的應(yīng)用

金付申 張超

摘??要：結(jié)合大南湖一礦傳統(tǒng)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(yīng)用高效旋流凈化水處理工藝解決水質(zhì)達標問題，分析高效旋流凈化水處理工藝的優(yōu)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(shù)應(yīng)用具有借鑒推廣意義。

關(guān)鍵詞：高效旋流;高懸浮物;水質(zhì);水處理;達標;節(jié)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(tǒng)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(yù)沉調(diào)節(jié)池、反應(yīng)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(yè)用水、生活用水或達標排放，已投入使用的凈化處理技術(shù)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(fù)雜，維護單元多等。

近年來，隨著水處理技術(shù)的不斷進步，出現(xiàn)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(xiàn)的超磁分離水處理技術(shù)，雖然占地面積較小，但仍然存在運行維護設(shè)備故障多、抗負荷（水量和）的沖擊較弱，出水水質(zhì)不穩(wěn)定，直接出水不能回用等問題。

針對現(xiàn)有工藝的各種問題，大南湖一礦應(yīng)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(zhì)的作用，具有占地面積小、投資少、可移動、設(shè)備少、運行操作簡單等優(yōu)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(xiàn)狀

新疆哈密地區(qū)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(zhì)較差，CODcr、SS、?油類等污染物值較高的特點，原水水質(zhì)如表?1?所示。

大南湖一礦現(xiàn)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(cè)。礦井水處理車間內(nèi)設(shè)?2?座?1000m3預(yù)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(xiàn)階段所有動力設(shè)備運行完好，但全自動凈水器對礦井水的處理效果不佳，產(chǎn)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(yù)沉池預(yù)沉淀后先經(jīng)泵提升，提升后在全自動凈水器的前端設(shè)管道混合器，在管道混合器內(nèi)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(qū)，經(jīng)斜板沉淀區(qū)沉淀后再通過砂濾過濾產(chǎn)水。單臺凈水器處理能力?150m3/h，斜板沉淀區(qū)面積?16?㎡

表面水力負荷=處理量÷沉淀區(qū)面積

=150m3/h÷16?㎡

=9.375m3/（㎡·h）

根據(jù)《室外給水設(shè)計規(guī)范》（GB50013-2006），9.4.22-1?規(guī)定：斜板沉淀池的設(shè)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(jīng)驗確定，設(shè)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(shè)計參數(shù)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(yīng)是在水中由小變大的穩(wěn)流混凝的過程，需要?20-30min?的反應(yīng)時間，凈水器本體缺失絮凝反應(yīng)區(qū)，導(dǎo)致藥劑與水中膠體反應(yīng)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(zhì)懸浮物為?6000mg/L，并不屬于低濁水，斜板沉淀區(qū)選用較高的液面負荷，因煤泥較多導(dǎo)致斜板易損壞;同時絮體不能完全沉淀，直接導(dǎo)致濾池堵塞、反洗頻繁、產(chǎn)水水質(zhì)差。

（3）過濾區(qū)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(guī)濾速設(shè)計?6-8m/h不合理，不能有效阻截懸浮物絮體，導(dǎo)致產(chǎn)水水質(zhì)差。

（4）處理能力不能滿足設(shè)計要求。受水質(zhì)影響，處理能力下降，處理時間增加，不能滿足生產(chǎn)需要，可能造成水質(zhì)不達標排放，存在環(huán)保風(fēng)險。

（5）自動程度不高，不能實現(xiàn)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(zhì)特點，應(yīng)用新型的水處理設(shè)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(yīng)、離心分離、重力沉降、動態(tài)過濾、污泥濃縮等處理技術(shù)有機組合集成在一起，在同一罐體內(nèi)短時間（20-30?分鐘）完成污水的多級凈化，實現(xiàn)水質(zhì)達標，滿足礦井水排放要求。處理后水質(zhì)滿足《煤炭工業(yè)污染物排放標準》（GB20426-2006）的要求，具體如表2：

（2）預(yù)沉池內(nèi)礦井水經(jīng)預(yù)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(xiàn)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(jīng)離心分離、重力分離、污泥濃縮等過程后再通過動態(tài)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(yōu)點分析

高效旋流凈化工藝取代了傳統(tǒng)的水處理繁雜工藝鏈，運用組合和集成新技術(shù)使廢水在短時間內(nèi)實現(xiàn)多級高效凈化。系列產(chǎn)品已廣泛用于工業(yè)給水、各種工業(yè)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(yōu)點：

4.1技術(shù)集成、工藝先進

通過高新技術(shù)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(tài)吸附分離、動態(tài)把關(guān)過濾及污泥濃縮等過程有機融合為一體，在同一罐體內(nèi)完成廢水的多級凈化，實現(xiàn)了在線式快速連續(xù)高效處理。

4.2處理效率高、出水水質(zhì)好

廢水凈化時間根據(jù)?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(yù)處理設(shè)備。

4.3占地面積小

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

4.4設(shè)備維修量小

設(shè)備內(nèi)無轉(zhuǎn)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(tǒng)工藝的?1/2。設(shè)備運行簡單，裝機功率較低，能夠減少設(shè)備運行時消耗的電能，處理1000m3水節(jié)約電量150kw，符合國家綠色低碳、節(jié)能環(huán)保要求。

4.6自動化程度高

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

4.7受水量及水質(zhì)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(tǒng)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(zhì)穩(wěn)定。同時因不受水質(zhì)波動的影響，一般要求調(diào)節(jié)池建的很少，甚至省略，節(jié)省總體投資。

4.8可以吊裝移動及模塊化擴展

設(shè)備在工廠生產(chǎn)，現(xiàn)場只需做地基。完成后，運至現(xiàn)場吊裝固定即可。隨著生產(chǎn)的進行，水量可能會隨之變大，只需根據(jù)預(yù)測預(yù)留好地基，待水量大時，直接工廠生產(chǎn)完畢，運至現(xiàn)場固定即可投入使用。

結(jié)語

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

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[6]《室外給水設(shè)計規(guī)范》（GB50013-2006）.

1]靳學(xué)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(wǎng)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(yè)于河南理工大學(xué)，目前從事礦山機電運輸管理和礦物加工工程管理。