1工程概況

山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)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5000m3/d，處理工藝為“旋流澄清+ 過(guò)濾”，處理后的出水基本達(dá)到消防灑水用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。但是，當(dāng)前隨著國(guó)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(jīng)不能滿足目前的處理水量和水質(zhì)要求，況且以往的兩套礦井廢水處理系統(tǒng)使用時(shí)間在十年以上，設(shè)備老化嚴(yán)重，處理效率及處理量也達(dá)不到原設(shè)計(jì)水平，原設(shè)計(jì)沉砂池及調(diào)節(jié)池都偏小，給后續(xù)處理工藝帶來(lái)不少問(wèn)題。針對(duì)以上情況，對(duì)西銘礦目前水處理系統(tǒng)進(jìn)行全面改造，并增加后續(xù)處理工藝，使最終產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中III類(lèi)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2礦井水處理提標(biāo)改造思路

2.1設(shè)計(jì)水量根據(jù)西銘礦提供的數(shù)據(jù)，礦井水處理系統(tǒng)改造后水處理站的處理水量要達(dá)到9000m3/d，經(jīng)綜合考慮，確定最終處理量為10 000m3/d。

2.2設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)根據(jù)西銘礦提供的原水水質(zhì)報(bào)告分析可知，超標(biāo)污染物主要為 COD、BOD5、總氮和氟化物，其中主要為 COD和BOD5超標(biāo)。處理后的水可直接排放或井下回用，出水水質(zhì)按《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中III類(lèi)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，水質(zhì)指標(biāo)要求如表1所示。

2.3設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù)主要包括《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》；《中華人民共和國(guó)水污染防治法》；《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838—2002）;《山西省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB14/1928—2019）;《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50014—2014）；《煤礦礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》；《煤礦井下消防、灑水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50383—2006）；《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T50265—2010）；業(yè)主提供的相關(guān)資料及水質(zhì)化驗(yàn)報(bào)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(shí)一般考慮以下幾方面：工藝能否達(dá)到各項(xiàng)出水指標(biāo)的要求；工藝是否可靠；工藝方案造價(jià)的高低；運(yùn)行管理是否方便；運(yùn)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(biāo)改造工藝流程如圖1所示，礦井廢水首先進(jìn)入調(diào)節(jié)池，然后通過(guò)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(jìn)入水平管沉淀池，通過(guò)水平管沉淀去除水中大部分的懸浮物后，出水則自流進(jìn)入生物快濾池，在快濾池中進(jìn)行曝氣，以去除水中的COD和氨氮，快濾池的出水則進(jìn)入中間水池，通過(guò)中間提升泵將污水提升到一體化凈水器中，在提升過(guò)程中通過(guò)管道混合器加絮凝劑，污水在一體化凈水器中通過(guò)混凝、沉淀、過(guò)濾處理后的出水則進(jìn)入凈水器出水池，凈水器出水池中的廢水由過(guò)濾器提升泵提升至活性炭旋升過(guò)濾器，通過(guò)活性炭過(guò)濾后的產(chǎn)水通過(guò)折點(diǎn)加氯后即可達(dá)到出水指標(biāo)，進(jìn)入清水池以供礦區(qū)回用或直接排放。由上述工藝中產(chǎn)生的污泥則進(jìn)入污泥緩沖池，經(jīng)污泥泵提升至污泥濃縮器，污泥經(jīng)污泥濃縮器濃縮后，上清液返回調(diào)節(jié)池，下沉污泥則通過(guò)螺桿泵輸送至板框壓濾機(jī)進(jìn)行泥水分離，分離后的濾液返回調(diào)節(jié)池，泥餅則定期外運(yùn)。

3.3主要工藝及設(shè)備分析設(shè)計(jì)處理量為500m3/h，系統(tǒng)24h連續(xù)運(yùn)行。

1）調(diào)節(jié)池。在調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置潛水?dāng)嚢柘到y(tǒng)，以防止懸浮物在調(diào)節(jié)池內(nèi)發(fā)生沉淀。調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)為：有效容積，1250m3；數(shù)量，2座；材質(zhì)，鋼砼；形式，地下式。主要設(shè)備有潛水?dāng)嚢铏C(jī)：型號(hào)，QJB100-615；功率，10kW；數(shù)量，4臺(tái)。調(diào)節(jié)池提升泵：型號(hào)，150WQ150-16-11；流量，150m3/h；功率，11kW；揚(yáng)程，16m；數(shù)量，4臺(tái)。

2）旋流混凝器。旋流混凝器主要設(shè)備管道混合器：型號(hào)，接管口徑DN200；數(shù)量，4臺(tái)。旋流混凝器：型號(hào)，Ф3 200mm；最大處理水量，150m3/h；數(shù)量，4臺(tái)。配藥系統(tǒng)，1套。加藥計(jì)量泵：型號(hào)，GM0120；功率，0.25kW；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(zhì)，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(chē)：2套。4）生物快濾池。生物快濾池：數(shù)量，2座；材質(zhì)，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(fēng)機(jī)：風(fēng)量，7.12m3/min；功率，11kW；數(shù)量，4臺(tái)。濾池反洗泵：型號(hào)，200WQ400-18-37；流量，400m3/h；功率，37kW；揚(yáng)程，18m；數(shù)量，2臺(tái)。5）中間水池。中間水池：有效容積，600m3；數(shù)量：1座；材質(zhì)，鋼砼；形式，地下式。中間池提升泵：型號(hào)，200WQ270-14-15；流量，270m3/h；功率，14kW；揚(yáng)程，15m；數(shù)量，3臺(tái)。

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：Ф9400mm×6200mm；材質(zhì)：碳鋼；數(shù)量：2臺(tái)。設(shè)備間及控制室：材質(zhì)，鋼結(jié)構(gòu)；形式，地上式；數(shù)量，1座。配藥罐：凈尺寸，Ф1200mm×900mm；材質(zhì)，碳鋼；數(shù)量，4套。加藥攪拌機(jī)型號(hào)：BLD0.75-15-59Q；功率，0.75kW；數(shù)量，4臺(tái)。加藥計(jì)量泵：型號(hào)，GM0170；功率，0.75kW；數(shù)量，4臺(tái)。管道混合器：型號(hào)，SF-250；數(shù)量，2臺(tái)。

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

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

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(jìn)入污泥池緩沖中，對(duì)污泥水進(jìn)行均質(zhì)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(shè)置兩臺(tái)潛水?dāng)嚢铏C(jī)。污泥緩沖池：有效容積，200m3；材質(zhì)，鋼砼；形式，地下式；數(shù)量，1座。緩沖池提升泵：型號(hào)，100WQ80-25-11；流量，80m3/h；揚(yáng)程，25m；功率，11kW；數(shù)量，2臺(tái)，。緩沖池?cái)嚢铏C(jī)：型號(hào)，QJB022-320；功率，2.2kW；數(shù)量，2臺(tái)。10）污泥濃縮器。用來(lái)對(duì)旋流除砂器和一體化凈水器中排出的污泥進(jìn)行濃縮，更有利于后續(xù)污泥處理系統(tǒng)的運(yùn)行。污泥濃縮器：型號(hào)：Ф2 800mm；數(shù)量，1臺(tái)。螺桿泵：型號(hào)，G40-1；流量，12m3/h；揚(yáng)程，60m；功率，4kW；數(shù)量，2臺(tái)。

4項(xiàng)目運(yùn)行效果分析

4.1運(yùn)行效果西銘礦礦井水處理提標(biāo)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(dá)10 000m3/d，出水水質(zhì)滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中III類(lèi)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

4.2運(yùn)行成本分析電費(fèi)：總裝機(jī)容量為 400kWh，實(shí)際運(yùn)行容量為245kWh。折合噸水電耗為 0.49kW·h。電費(fèi)以 0.60元/kW·h計(jì)，則電費(fèi)為 0.294元/t。人工費(fèi)：按三班輪崗，每班按2人值班考慮，另設(shè)一名班長(zhǎng)，共7人，按每人每月工資3500元考慮，共24500元/月，折合噸水費(fèi)用為 0.068元。藥劑費(fèi)：需投加混凝劑（聚合氯化鋁），投加量為5g/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 2g/m3，聚丙烯酰胺按7000元/t考慮，則為 0.014元/t（水）?？偹巹┵M(fèi)為 0.024元/t（水）。因此，總運(yùn)行成本為 0.294+0.068+0.024＝0.386元/t（水）。

5結(jié)語(yǔ)為了能更好的對(duì)西銘礦礦井水進(jìn)行處理，西銘礦對(duì)現(xiàn)有的礦井水處理系統(tǒng)進(jìn)行了擴(kuò)容提標(biāo)改造。對(duì)擴(kuò)容提標(biāo)改造的思路進(jìn)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(shè)備等方面對(duì)擴(kuò)容提標(biāo)改造方案進(jìn)行了闡述。改造后，礦井水處理能力得到有效提高，礦井水運(yùn)行處理成本僅為 0.386元/噸水，具有較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

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作者：趙樞娟教授

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