西銘礦礦井水處理提標改造研究

趙樞娟

（西山煤電環(huán)保健康部，山西 太原 030053）

1 工程概況

山西焦煤集團有限責任公司西銘礦目前有兩套礦井廢水處理系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)總處理量為5 000 m3/d，處理工藝為“旋流澄清+過濾”，處理后的出水基本達到消防灑水用水水質標準。但是，當前隨著國家環(huán)保力度的加大，以及該礦礦井涌水量的增大，以往的兩套礦井廢水處理系統(tǒng)已經不能滿足目前的處理水量和水質要求，況且以往的兩套礦井廢水處理系統(tǒng)使用時間在十年以上，設備老化嚴重，處理效率及處理量也達不到原設計水平，原設計沉砂池及調節(jié)池都偏小，給后續(xù)處理工藝帶來不少問題。針對以上情況，對西銘礦目前水處理系統(tǒng)進行全面改造，并增加后續(xù)處理工藝，使最終產水水質達到《地表水環(huán)境質量標準》中Ⅲ類水水質標準[1-3]。

2 礦井水處理提標改造思路

2.1 設計水量

根據西銘礦提供的數(shù)據，礦井水處理系統(tǒng)改造后水處理站的處理水量要達到9 000 m3/d，經綜合考慮，確定最終處理量為10 000 m3/d。

2.2 設計進出水水質

根據西銘礦提供的原水水質報告分析可知，超標污染物主要為COD、BOD5、總氮和氟化物，其中主要為COD 和BOD5超標。

處理后的水可直接排放或井下回用，出水水質按《地表水環(huán)境質量標準》中Ⅲ類水水質標準進行控制，水質指標要求如表1 所示。

表1 出水水質指標要求 mg/L

2.3 設計依據

設計依據主要包括《中華人民共和國環(huán)境保護法》；《中華人民共和國水污染防治法》；《地表水環(huán)境質量標準》（GB 3838—2002）《;山西省污水綜合排放標準》（DB 14/1928—2019）《;室外排水設計規(guī)范》（GB 50014—2014）；《煤礦礦井設計規(guī)范》；《煤礦井下消防、灑水設計規(guī)范》（GB 50383—2006）；《泵站設計規(guī)范》（GB/T 50265—2010）；業(yè)主提供的相關資料及水質化驗報告。

3 改造后處理工藝流程分析

3.1 工藝方案選擇原則

在水處理工藝選擇時一般考慮以下幾方面：工藝能否達到各項出水指標的要求；工藝是否可靠；工藝方案造價的高低；運行管理是否方便；運行成本的高低。

3.2 處理工藝及流程分析

礦井廢水處理提標改造工藝流程如圖1 所示，礦井廢水首先進入調節(jié)池，然后通過提升泵提升至旋流混凝器中，去除水中大部分砂粒，并使藥液與廢水充分混合，混凝器的出水則進入水平管沉淀池，通過水平管沉淀去除水中大部分的懸浮物后，出水則自流進入生物快濾池，在快濾池中進行曝氣，以去除水中的COD 和氨氮，快濾池的出水則進入中間水池，通過中間提升泵將污水提升到一體化凈水器中，在提升過程中通過管道混合器加絮凝劑，污水在一體化凈水器中通過混凝、沉淀、過濾處理后的出水則進入凈水器出水池，凈水器出水池中的廢水由過濾器提升泵提升至活性炭旋升過濾器，通過活性炭過濾后的產水通過折點加氯后即可達到出水指標，進入清水池以供礦區(qū)回用或直接排放。

圖1 礦井廢水處理提標改造工藝流程

由上述工藝中產生的污泥則進入污泥緩沖池，經污泥泵提升至污泥濃縮器，污泥經污泥濃縮器濃縮后，上清液返回調節(jié)池，下沉污泥則通過螺桿泵輸送至板框壓濾機進行泥水分離，分離后的濾液返回調節(jié)池，泥餅則定期外運。

3.3 主要工藝及設備分析

設計處理量為500 m3/h，系統(tǒng)24 h 連續(xù)運行。

1）調節(jié)池。在調節(jié)池內設置潛水攪拌系統(tǒng)，以防止懸浮物在調節(jié)池內發(fā)生沉淀。調節(jié)池設計為：有效容積，1 250 m3；數(shù)量，2 座；材質，鋼砼；形式，地下式。主要設備有潛水攪拌機：型號，QJB100-615；功率，10 kW；數(shù)量，4 臺。調節(jié)池提升泵：型號，150WQ150-16-11；流量，150 m3/h；功率，11 kW；揚程，16m；數(shù)量，4 臺。

2）旋流混凝器。旋流混凝器主要設備管道混合器：型號，接管口徑DN200；數(shù)量，4 臺。旋流混凝器：型號，Ф3 200 mm；最大處理水量，150 m3/h；數(shù)量，4 臺。配藥系統(tǒng)，1 套。加藥計量泵：型號，GM0120；功率，0.25 kW；數(shù)量，4 套。

3）水平管沉淀池。水平管沉淀池：數(shù)量，2 座；材質，鋼砼；形式，半地下式。水平管沉淀裝置：2 套。水平管排泥裝置：2 套。水平管清洗小車：2 套。

4）生物快濾池。生物快濾池：數(shù)量，2 座；材質，鋼砼；形式，半地下式。生物濾池濾料：2 批。濾池曝氣系統(tǒng)：2 套。濾池布水系統(tǒng)：2 套。濾池曝氣風機：風量，7.12 m3/min；功率，11 kW；數(shù)量，4 臺。濾池反洗泵：型號，200WQ400-18-37；流量，400 m3/h；功率，37 kW；揚程，18 m；數(shù)量，2 臺。

5）中間水池。中間水池：有效容積，600 m3；數(shù)量：1 座；材質，鋼砼；形式，地下式。中間池提升泵：型號，200WQ270-14-15；流量，270 m3/h；功率，14 kW；揚程，15m；數(shù)量，3 臺。

6）全水力控制一體化凈水器。采用LWJS-250型全水力自控一體化凈水器，凈尺寸：Ф9 400 mm×6 200 mm；材質：碳鋼；數(shù)量：2 臺。設備間及控制室：材質，鋼結構；形式，地上式；數(shù)量，1 座。配藥罐：凈尺寸，Ф1 200 mm×900 mm；材質，碳鋼；數(shù)量，4 套。加藥攪拌機型號：BLD0.75-15-59Q；功率，0.75 kW；數(shù)量，4 臺。加藥計量泵：型號，GM0170；功率，0.75 kW；數(shù)量，4 臺。管道混合器：型號，SF-250；數(shù)量，2 臺。

7）凈水器出水池。用來存放一體化凈水器的出水。通過折點加氯法向水中投加一定量的次氯酸鈉，并通過一定的停留時間，使次氯酸鈉和出水充分混合反應，已達到降低水中總氮的目的。凈水器出水池：有效容積，600 m3；數(shù)量，1 座；材質，鋼砼；形式，地下式。過濾器提升泵：型號，200WQ270-28-37；流量，270 m3/h；功率，37 kW；揚程，28 m；數(shù)量：3 臺（兩用一備）。

8）清水池。經活性炭旋升過濾器處理后的產水，通過折點加氯法向水中投加一定量的次氯酸鈉，并通過一定的停留時間，使次氯酸鈉和出水充分混合反應，已達到降低水中總氮的目的，進入清水池，以備礦區(qū)回用或直接排放。清水池：有效容積，600 m3；數(shù)量，1 座；材質，鋼砼；形式，地下式。次氯酸鈉發(fā)生器：有效產氯量：300 g/h；數(shù)量：1 臺。

9）污泥緩沖池。從旋流除砂器和一體化凈水器排出的泥水混合物首先進入污泥池緩沖中，對污泥水進行均質化處理，為了防止污泥水在緩沖池中發(fā)生沉淀，在污泥緩沖池中設置兩臺潛水攪拌機。污泥緩沖池：有效容積，200 m3；材質，鋼砼；形式，地下式；數(shù)量，1 座。緩沖池提升泵：型號，100WQ80-25-11；流量，80 m3/h；揚程，25 m；功率，11 kW；數(shù)量，2 臺，。緩沖池攪拌機：型號，QJB022-320；功率，2.2 kW；數(shù)量，2臺。

10）污泥濃縮器。用來對旋流除砂器和一體化凈水器中排出的污泥進行濃縮，更有利于后續(xù)污泥處理系統(tǒng)的運行。污泥濃縮器：型號：Ф2 800 mm；數(shù)量，1臺。螺桿泵：型號，G40-1；流量，12 m3/h；揚程，60 m；功率，4 kW；數(shù)量，2 臺。

4 項目運行效果分析

4.1 運行效果

西銘礦礦井水處理提標改造工程已于2020 年10 月完工，改造后礦井水處理系統(tǒng)處理量能達10 000 m3/d，出水水質滿足《地表水環(huán)境質量標準》中Ⅲ類水水質標準。

4.2 運行成本分析

電費：總裝機容量為400 kWh，實際運行容量為245 kWh。折合噸水電耗為0.49 kW·h。電費以0.60 元/kW·h 計，則電費為0.294 元/t。

人工費：按三班輪崗，每班按2 人值班考慮，另設一名班長，共7 人，按每人每月工資3 500 元考慮，共24 500 元/月，折合噸水費用為0.068 元。

藥劑費：需投加混凝劑（聚合氯化鋁），投加量為5 g/m3，聚合氯化鋁按2 000 元/t 考慮，則為0.01 元/t（水）；助凝劑（聚丙烯酰胺）投加量為2 g/m3，聚丙烯酰胺按7 000 元/t 考慮，則為0.014 元/（t水）。總藥劑費為0.024 元/（t水）。

因此，總運行成本為0.294+0.068+0.024＝0.386元/（t水）。

5 結語

為了能更好的對西銘礦礦井水進行處理，西銘礦對現(xiàn)有的礦井水處理系統(tǒng)進行了擴容提標改造。對擴容提標改造的思路進行了保障分析，從工藝方案選擇原則、處理工藝及流程、主要工藝及設備等方面對擴容提標改造方案進行了闡述。改造后，礦井水處理能力得到有效提高，礦井水運行處理成本僅為0.386 元/噸水，具有較好的社會經濟效益。