矿井水资源化成套设备的研究应用

矿井水资源化成套设备的研究应用

刘杰郭永坤张翠珠

山东东山王楼煤矿有限公司山东济宁272063

摘要：本文针对井下巷道涌水量大，原矿井水处理系统无法满足处理要求的现状，通过增容改造，满足了矿井水处理要求。采用澄清、过滤、消毒相结合的工艺处理后使中水回收再利用，一方面减少了引用生活用水产生的费用；另一方面可以减少污水排放量，从而间接减少了控制水体污染引起的治理费用，有利于技术推广和环保产业建设。

关键词：矿井水处理系统；增容改造；中水回收再利用

1引言

王楼煤矿地处微山湖畔，属国家南水北调重点保护流域，井下水量丰富，日平均涌水量达到18000m3/d。随着企业采煤量的快速增长和机械化采煤水平的不断提高，井下巷道涌水量巨大，原矿井水处理系统已无法满足处理要求；另外，

矿井水经污水处理站净化处理后的水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准和《生活杂用水水质标准》，COD在20mg/l以下，该水又叫中水，经排水管道排入河流内，使水资源产生了浪费。

2研究方案

为确保矿井水达标排放，王楼煤矿决定在原处理系统的基础上新增建设处理量为1200m3/h矿井水处理系统，以满足《南水北调沿线水污染综合排放标准》及《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）III类标准。

2.1工作原理

矿井水排到地面污水处理站的调节水池，部分煤泥在调节池中得以沉淀，经水量水质调节后由提升泵提升进入RHC高效泥水分离器，通过混凝反应器投加混凝剂，经絮凝反应、沉淀、澄清后，出水自流进入清水池。再经供水泵提升、消毒后作为中水回用于井上选煤厂洗煤、卫生间冲厕、工业广场绿化、地面综合防尘、搅拌站用水、洒水降尘及井下生产用水等。本工程处理工艺流程分为：水处理和污泥处理两部分

2.2.1工程水处理部分工艺流程

井下提升泵→配水系统→混凝反应器→高效斜板沉淀器→出水进现有清水池

本工程水处理流程采用模块化处理，加药装置采用干粉投加器，采用一种投加药剂，反应器内设搅拌装置。其中工程污泥处理流程：本工程水处理各工段所排放的污泥进入现有污泥浓缩池，由泵提升至污泥脱水机进行泥水分离，污泥泵采用隔膜泵，脱水机采用厢式板框压滤机。

2.3主要工艺单元设计

2.3.1分水器

该设备主要是均衡调节矿井水到单元处理系统的水量，安装电磁流量计和配水阀门，保证配水流量均等。设备规格：DN800mm×26m，数量：1台，设备材料：Q235B内壁涂树脂漆。

2.3.2混凝反应器

该混凝反应器采用干粉（聚合硅酸铝铁）投加、溶药、混凝与一体，可在同一池内进行干粉投加、溶药搅拌、混凝反应。该设备上部设有定量干粉投加装置，采用螺旋器定量加药，池内设有混凝搅拌机，能使药液与废水充分混合。

设备规格：1500×2500×4500mm，板材及加强筋Q235B,δ=12mm,板材为原平板，型材C12-16#槽钢和工字钢，材质及厚度符合国标。

2.3.3高效斜板沉淀器

设备规格：8000×2500×4200mm，板材及加强筋Q235B,δ=12mm,板材为原平板，型材C12-16#槽钢和工字钢，材质及厚度符合国标。

2.3.4外排泵

型号：200WQ400-34-55，Q=400m3/h,H=34m，N=55KW

数量：4台三开一备，变频控制,变频器：ABB。

启动方式：软启动（品牌：西安西驰）柜体中含两台软启动器。

2.3.5压滤机

厢式压滤机型号：JJXB300/1500，总过滤面积：300m2，功率5.5kw，数量：2台。

2.4电控部分设计

本工程采用PLC+上位机方式对水处理系统进行全自动控制。并可实现现场就地控制和控制室集中控制两种方式，可进行自动与手动运行方式的切换，同时可显示工艺过程中的主要监测指标以及系统运行状态。能在上位机上实现工艺流程、设备运行状态、实时趋势图、过程控制回路、生产报表、报警窗口等画面显示。设备在线参数显示、记录或调节、报警等。控制系统分为两层：控制中心、现场各种仪表及控件，PLC采用SIMATICS7-300可编程序控制器。所有电动设备均采用：远程、现场、自动控制。

3主要创新点

（1）本研究处理过的水质均采用矿井水的软化、淡化处理工艺。

（2）本研究采用成熟的悬浮物净化工艺和设备，安装矿井水专用KOP高效增强沉淀装置。

（3）采用高效的水溶性高分子净水剂产品，它具有离子度高、易溶于水、不成凝胶、水解稳定性好等特点，与传统使用的无机絮凝剂相比，具有产生的淤泥量少，沉降速度快、水质好、成本低等特点。

（4）采用的新型高效组合斜板填料内部水流流道通畅，不易积泥夹泥，其强度高、耐腐蚀、可拆解的特性使其与传统斜板相比使用寿命大大延长。

（5）采用PLC控制系统对水处理系统进行全自动控制，可实现就地控制和集中控制两种方式。

4、目标及主要技术经济指标

4.1、预期目标

矿井水经扩建处理后的水质标准达到《南水北调沿线水污染物排放标准》和《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A的标准及厂方标书的设计要求，并达到节约费用、中水回用的目标。

4.2、主要技术经济指标

4.2.1技术指标

化学需氧量（CODcr）：≤20mg/L五日生化需氧量（BOD5）：≤5mg/L

固体悬浮物（SS）：≤20mg/L粪大肠菌群数：≤1000个/LpH：6-9

4.2.2经济指标

4.2.2.1改扩建前，每日电费1170元；改扩建后，每日电费136.5元，全年电费可节省（1170-136.5）*365=37.7万元。

4.2.2.2提供新水源：煤矿中水利用在对健康无影响的情况下，为我们提供了一个非常经济的新水源，减少了引用生活用水产生的费用。煤矿中水利用可以减少污水排放数量，减少控制水体污染引起的治理费用。

5结束语

本研究选择国家重点创新项目“矿井水资源化成套技术与设备”的科研成果，处理技术和设施成套化、主要装备系列化，矿井水处理能力由原来的375m3/h增加到1575m3/h，满足了矿井水处理要求；采用澄清、过滤、消毒相结合的新工艺，使废水回收再利用，减少了水资源浪费及控制水体污染引起的治理费用，有利于技术推广和环保产业建设。