礦井水凈化處理工藝研究

礦井水凈化處理工藝研究

段段處理技術(shù)可用于礦山水源的開采，一段是凈化技術(shù)，另一段是脫鹽技術(shù)。凈化工藝可以為脫鹽工藝提供基礎(chǔ)保障，提升礦井水處理效果1淀池處理的不足采用混凝、沉淀、過濾工藝處理煤礦礦井水的過程中，各地使用的凈水處理設(shè)施各不相同。目前采用的反應(yīng)設(shè)施有渦流反應(yīng)池、穿孔旋流反應(yīng)池、機械攪拌反應(yīng)池等；沉淀設(shè)施有平流式沉淀池、斜管(斜板)沉淀池和將混凝反應(yīng)與沉淀過程結(jié)合在一起的機械加速澄清池、水力循環(huán)澄清池、一體化凈水器等。各種處理設(shè)施均有一定的優(yōu)缺點。反應(yīng)池加沉淀池的形式具有處理能耗小、設(shè)計處理水量可大可小、操作管理簡單等優(yōu)點，但存在處理設(shè)施占地面積大、沉淀污泥易堵塞造成排泥不暢、耐負(fù)荷沖擊能力小、不易去除礦井水中的油類物質(zhì)等缺點。機械加速澄清池、水力循環(huán)澄清池、一體化凈水器都是集混凝反應(yīng)和沉淀過程于一體的水處理設(shè)施。一體化凈水器是一種適用于小城鎮(zhèn)的地表水處理設(shè)備，具有設(shè)備體積小、占地面積小、安裝方便等優(yōu)點，但存在沉淀區(qū)容積小、按設(shè)計處理水量達不到設(shè)計要求、單體處理量小、設(shè)備日常維護工作量大、設(shè)備壽命短等缺點。水力循環(huán)澄清池和機械加速澄清池是目前煤礦區(qū)礦井水處理中采用較多且應(yīng)用比較成功的工藝，具有耐沖擊負(fù)荷能力強、處理效果好的優(yōu)點機械加速澄清池利用自身的特殊結(jié)構(gòu)來完成泥渣回流和接觸反應(yīng)，處理效率較高，出水量大，處理效果較穩(wěn)定，占地面積小，單位產(chǎn)水量投資少，投藥量小，運行費用低，對水質(zhì)、水量溫度變化的適應(yīng)性強，能自動定時排泥。V形濾池采用均質(zhì)石英砂濾料，材料易得，運行穩(wěn)妥可靠，濾床含污量大、運行周期長、過濾流速高、出水水質(zhì)較好，具有氣反洗、氣水反沖洗和水表面掃洗工序，反洗較徹底。1.1預(yù)處理+過濾凈化工藝流程為：井下排水→配井水→輔流沉淀池→預(yù)沉調(diào)節(jié)池→機械加速澄清池→V形濾池→清水池→回用。礦井水從井下提升上來后，先進入礦井水處理站配水池，均勻分配進水后，自流至輻流式調(diào)節(jié)池，去除水中顆粒比重較大的懸浮物。出水自流進入預(yù)沉調(diào)節(jié)池，進一步去除水中顆粒比重較大的懸浮物，同時調(diào)節(jié)水量，使后續(xù)構(gòu)筑物負(fù)荷均勻。出水由提升泵提升至澄清池，泵前投加聚合氯化鋁(PAC)，泵后投加聚丙烯酰胺(PAM)，使懸浮物能夠在澄清池內(nèi)發(fā)生高效混凝、沉淀，去除大部分懸浮物。出水自流至V形濾池，通過過濾去除水中顆粒較小的懸浮物和膠體。出水進入清水池，由供水泵供給用戶使用，利用不完的礦井水達標(biāo)排放。輻流式調(diào)節(jié)池、預(yù)沉調(diào)節(jié)池和澄清池排出的煤泥水直接排污泥池，由煤泥提升泵提升到洗煤廠，與洗煤水一起處理。濾池反沖洗水排至反沖洗水收集池，由水泵提升至預(yù)沉調(diào)節(jié)池，循環(huán)處理利用或達標(biāo)排放。1.2主要結(jié)構(gòu)1.2.1準(zhǔn)備游泳池配水池負(fù)責(zé)向輔流式預(yù)沉池均勻配水，使進入單座輔流式預(yù)沉池的水量均衡，確保系統(tǒng)運行穩(wěn)定，與煤泥提升泵房合建。1.2.2懸浮物的沉淀輻流預(yù)沉池采用中間進水、周邊出水的方式，使礦井水中顆粒和比重較大的懸浮物在池內(nèi)沉淀下來。煤礦礦井水中懸浮物含量比較高，進入主體構(gòu)筑物前需要先通過自然沉降去除一部分懸浮物，減輕后續(xù)處理負(fù)荷，減少藥劑投加量。1.2.3礦井水處理站采出量為節(jié)省井下排水泵運行能耗，井下避峰就谷排水，在一天中的某一段時間或幾個時間段集中排水，瞬時排水量大。為節(jié)省投資及運行成本，礦井水處理規(guī)模一般按照日平均量設(shè)計，多余的礦井水則需要儲存起來，以確保礦井水處理站24h能夠穩(wěn)定運行。因此，預(yù)沉調(diào)節(jié)池主要功能是調(diào)節(jié)水量，同時起到進一步沉淀水中懸浮顆粒的作用。1.2.4提升固液分離效果加速澄清池是集混凝、反應(yīng)、沉淀于一體的水處理裝置，能夠加快固體顆粒的沉降，提高被處理水的固液分離效果。為確保澄清池處理效果，在其清水區(qū)安裝礦井水專用斜管，其在分離區(qū)環(huán)向鋪設(shè)。1.2.5均粒石英砂濾料V形濾池的主要作用是去除水中的懸浮物或膠體雜質(zhì)，特別是有效地去除沉淀技術(shù)不能去除的微小粒子和細(xì)菌等。V形濾池內(nèi)為均粒石英砂濾料，濾層厚度為1200mm，截面積大，截污量大，濾速較高，過濾周期長，出水效果穩(wěn)定，勻速過濾。沖洗采用空氣、水反沖洗和表面吹掃，提高了沖洗效果，由于V形濾池是露天濾池，因此清洗效果直觀可視，沖洗用水量較小。1.2.6清水池、廢液收集池和污泥池清水池用于儲存處理后的清水，便于回用。廢液收集池用于儲存部分過濾后的水，供濾池反沖洗用。污泥池用于收集澄清池排出的煤泥水。1.3煤水建筑中水一是處理前礦井水水質(zhì)。處理前的礦井水水質(zhì)如下：pH介于6～9，懸浮物(SS)不大于1500mg/L，化學(xué)需氧量(COD礦井水處理站出水回用作礦井地面及井下生產(chǎn)用水、室內(nèi)外消防用水、建筑中水(建筑沖廁用水)，同時供給選煤廠各車間、輸煤走廊等，作為打掃衛(wèi)生的沖洗用水、制冷站補充水以及瓦斯抽排站、瓦斯發(fā)電站、空壓機、制氮車間、通風(fēng)機等冷卻補沖用水，多余水外排用于農(nóng)業(yè)灌溉。礦井水處理后全部回用，凈化后的礦井水投加殺菌劑，采用活性炭過濾+超濾+反滲透工藝組合處理工藝，處理后水質(zhì)必須符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749—2006)、《煤礦井下消防、灑水設(shè)計規(guī)范》(GB50383—2016)、《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB5084—2021)的要求，處理后的水除礦井自身回用外，多余水外排用于農(nóng)業(yè)灌溉，最終排入水庫。2原水預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計井下處理后的水主要污染物為溶解性總固體(TDS)和各種離子。深度處理的主要目的為脫鹽，采用活性炭過濾+超濾+反滲透工藝組合處理工藝，井下處理后的礦井水經(jīng)泵提升，首先進入調(diào)節(jié)池均勻水質(zhì)和水量，均質(zhì)均量后的出水經(jīng)泵提升并投加殺菌劑后，進入活性炭濾池?；钚蕴繛V池內(nèi)設(shè)有活性炭濾料，截留并去除水中殘留的微小懸浮物，同時吸附和去除水中可能存在的有機物，出水經(jīng)提升泵進入超濾裝置，然后進入中間水池。對活性炭濾池進行氣、水反沖洗，反洗水采用活性炭濾池出水，反洗后的廢水排放至活性炭濾池反洗水收集池，經(jīng)投加PAC、PAM進行混凝沉淀后，上清液回收至調(diào)節(jié)池重新進行處理，沉淀污泥排放至污泥濃縮池進行脫水。中間水池的出水經(jīng)泵提升后，加酸調(diào)節(jié)pH，并投加阻垢劑、還原劑和非氧化性殺菌劑，然后進入保安過濾器。保安過濾器的出水經(jīng)高壓泵加壓后進入原水反滲透系統(tǒng)，去除水中的無機物、膠體微粒、細(xì)菌及有機物質(zhì)等。原水反滲透系統(tǒng)采用苦咸水膜，回收率設(shè)計為80%。反滲透產(chǎn)水部分進入生產(chǎn)水池回用，其余排放至外排水池，反滲透濃水進入后續(xù)處理系統(tǒng)進一步回收，定期對反滲透膜進行化學(xué)清洗，以恢復(fù)膜通量。原水反滲透的濃水直接排至斜管沉淀池，投加石灰和純堿，沉淀去除水中的鈣、鎂離子，以減輕后續(xù)膜系統(tǒng)的結(jié)垢。沉淀后的上清液進入砂濾池，過濾并去除水中殘留的微小懸浮物，出水經(jīng)投加鹽酸回調(diào)pH后進入濃水池一，沉淀后的污泥排至污泥濃縮池進行脫水處理。為防止砂濾池的污堵，定期對其進行氣、水反沖洗。反洗水采用砂濾池出水，反洗后的廢水排放至砂濾反洗水收集池，經(jīng)泵提升后排至斜管沉淀池重新進行處理。濃水池一中的濃水經(jīng)泵提升，并投加非氧化性殺菌劑后進入保安過濾器，出水經(jīng)高壓泵加壓后進入濃水反滲透系統(tǒng)。濃水反滲透系統(tǒng)采用海水淡化膜，回收率設(shè)計為70%。系統(tǒng)產(chǎn)水直接進入外排水池，系統(tǒng)濃水排至濃水池二。濃水回用于礦區(qū)的防火灌漿?；炷恋沓睾托卑宄恋沓剡\行過程中產(chǎn)生的污泥排至污泥濃縮池，經(jīng)廂式壓濾機脫水后的泥餅外運，濾液經(jīng)回收后進入斜管沉淀池重新進行處理?；赜盟丶孀錾a(chǎn)消防水池，其出水分別由供水設(shè)備供到各用水點，多余水從該水池溢流外排。2.12級脫鹽過程二段脫鹽工藝流程為：清水池回用水→活性炭過濾→中間儲水池→超濾裝置→微濾裝置→高壓泵→反滲透裝置→生產(chǎn)、消防水池。2.2設(shè)計水質(zhì)進水水質(zhì)為凈化工藝出水水質(zhì)。凈化