西湾露天煤矿水处理工程设计

西湾露天煤矿水处理工程设计

张,程

（中国煤炭科工集团沈阳设计研究院有限公司，辽宁 沈阳 110015）

摘 要：介绍陕西省榆林市西湾露天煤矿水处理工程。将煤矿的坑内排水、生活污水及含油废水加以处理并进行再生利用，是缓解煤矿水资源紧缺问题的有效措施。本文就煤矿污水的处理及利用进行了浅要的介绍和分析。

关键词：坑内排水；生活污水；含油废水；水处理

引 言

近几年，为深入贯彻习近平生态文明思想，突出新发展理念对城市节水的引领作用，提高城市节水系统性，深入推进城市节水工作，国家住建部等相关部门联合出台了一系列城市节水政策。《住房和城乡建设部办公厅 国家发展改革委办公厅 水利部办公厅 工业和信息化部办公厅关于加强城市节水工作的指导意见》（建办城〔2021〕51号）中明确“到2025年，全国城市用水效率进一步提升，海绵城市建设理念深入人心，城市节水制度进一步健全，全国城市公共供水管网漏损率力争控制在9%以内，全国地级及以上缺水城市再生水利用率达到25%以上，京津冀地区达到35%以上，黄河流域中下游力争达到30%。到2035年，城市发展基本适配水资源承载能力”的总体目标。

1 概 况

目前我国在煤炭的开采过程中，坑内排

水利用情况极不乐观，据统计我国煤矿的坑内排水的年排放量已达到22亿t，但水的资

源利用率却仅在两成左右，从而导致大量未经过处理的煤矿污水直接排放出去[1-3]。由于大量未经过处理的含有岩粉、煤粉以及其它污染物的煤矿坑内水的外排，还影响到了矿区及其周边的环境。露天矿生活污水及机修场地的含油废水也需处理后回用或排放[4-6]。针对上述情况，陕西省榆林市西湾露天煤矿进行坑内水、生活污水及含油废水的施工建设，根据不同水质，采用分质处理的系统，处理后供应露天矿生产复用，基本达到零排放的目标。

2 水处理工程设计

本工程水处理规模为：10800m3/d（540m3/h）坑内水处理站一座，900m3/d（45 m3/h）的生活污水处理站一座，400m3/d（20 m3/h）含油废水处理站一座。水处理系统是一个相互协调的设计工程，它包括生活水处理系统、坑内排水处理系统、洗车间含油废水处理系统，同时还包括与之配套相关专业的设计。

1）坑内排水处理系统。露天矿建设处理规模为10800m3/d（540m3/h）的坑内水处理站。坑内水选用Actiflo高效沉淀池+盘式过滤器+消毒工艺。

进水水质：坑内排水的主要污染物是煤粉、岩粉等无机污染物。参考类似煤矿露天坑排水处理工程的运行经验，设计进水水质为：

SS≤2000 mg/L；CODcr≤300mg/L；pH值：6～9；石油类≤50mg/L

出水水质：露天坑内排水处理后作为生产用水，控制出水水质满足《城市污水再生利用 城市杂用水水质标准》（GB/T18920-2020），但不高于下列值：

NTU≤10  BOD5≤10mg/L pH值：6～9 NH3-N≤8mg/L 总氯≥0.2mg/L

坑内水经过调节池进行均量、均质调节后，利用提升泵至Actiflo高效沉淀池，在Actiflo高效沉淀池进行絮凝沉淀、除油后进入中间水池，再由二级提升泵提升至盘式过滤器过滤，过滤出水经紫外消毒后一部分进入加水站回用，另一部分前期排放、后期复用于清水工业园。Actiflo高效沉淀池中的污泥排入污泥池，后进入污泥浓缩池，污泥浓缩池中经过浓缩后的污泥通过螺杆泵提升至离心脱水机，脱水后泥饼外运。

2）生活水处理系统。露天煤矿建设处理规模为 900m3/d（45m3/h）的生活污水处理站；生活污水选用初沉+生化+过滤及消毒处理工艺。处理后生活污水作为绿化、洒水等用水。

经研究表明，在处理相同污染负荷的条件下，通过投加悬浮填料，在原设计生物池容不变的情况下可使填料与污水充分接触，实现污染物的充分降解[7]。

进水水质：根据类似煤矿生活污水水质资料和生活污水处理站的设计经验，确定生活污水处理站的设计进水水质为：

COD≤250mg/L BOD≤150mg/L SS≤200mg/L NH3-N≤30mg/L pH值：6～9

出水水质：生活污水经处理后部分用于绿化洒水，其余达标外排，处理后的生活污水水质应满足《城市污水再生利用 城市杂用水水质标准》（GB/T18920-2020）的相关要求。因此，确定本工程设计处理后的出水水质为：

BOD5≤10mg/L NTU≤10 NH3-N≤8mg/L pH值：6～9 总氯≥0.2mg/L

生活污水处理工艺流程为：生活污水流入格栅井，经格栅去除大的漂浮物后进入调节池，再用泵泵至A/O生化池；A段采用上升流，污水从污泥层自下而上穿过；O段采用微孔曝气，O生化池末端设回流，部分污水（混合液）回流至A生化池（A池和O池内均含有悬浮填料）；O生化池出水流入二沉池进行泥水分离，二沉池污泥排入污泥池，污泥由泵泵至污泥脱水机脱水后外运；二沉池出水进入中间水池，由泵提升至过滤器，过滤器出水经消毒后回用或达标排放。

3）洗车间含油废水处理系统。处理对象为机械维修间洗车含油废水。含油污水是指含有脂(脂肪酸、皂类、脂肪、蜡等)及各种油类(矿物油、动植物油)的污水，特点是具有一定的气味和色度，BOD和COD较高[8]。

含油废水采用陆用油水分离器处理后混合到坑内排水处理系统起端。设备处理能力为400m3/d（20m3/h）。

进水水质：根据类似煤矿机械维修废水设计经验，主要污染物是油类、悬浮物及颗粒物，因此，参考类似工程的运行经验，设计进水水质为：

SS≤300mg/L  油脂≤200mg/L

出水水质：含油废水经处理后排至露天坑内排水处理系统进行深度处理后回用，因此洗车废水设计出水水质为：

SS≤50mg/L  油脂≤10mg/L

含油废水处理工艺流程为：洗车间排水首先进入调节水池，由一级提升泵提升进入旋流沉砂器，旋流沉砂器出水进入中间水池，再由二级提升泵提升进入油水分离器，油水分离器出水重力自流到坑内水处理间。

4）运行方式。坑内排水处理系统、生活污水处理系统及含油废水处理系统控制方式均采用PLC+上位机形式，具备自动控制和手动控制两种方式，保证处理系统的正常生产运行。按照“集中控制与分散控制相接合”的原则，自控系统配有现场控制点，将现场仪表、电气设备有机地集成一体，组成一个实时高效的监控系统；各用电设备的控制时序可以任意设定，并设过流、缺相、过压、欠压保护及声光报警。

①根据控制要求，对污水处理系统中的主要环节既可进行集中控制又可现场控制。疏干水处理站所有水池均采用液位计传递讯号，以达到自动控制的目的。

②若自动控制失灵或变更使用工艺所需时，本系统可进行手动控制，以信号灯观察运行正常与否。

③为了减少操作的劳动强度，并实行操作机械化、自动化，要求水泵和鼓风机能定时自动切换；当其中一台发生故障时，能进行声、光报警，并自动切换至另一台工作。当水池内水位达到最低水位以下时，水泵会自动停止工作；当调节池内水位达到最高水位以上时，发出声光报警。

3 总 结

近些年，随着国家“碳中和、碳达峰”目标的确定，企业内部的深化改革，环保节能意识不断增强。西湾露天煤矿水处理工程确保矿区坑内水综合利用率100%，使污水变废为宝，不仅响应了国家的相关政策，还为露天矿的经济、环境建设做出了贡献。

参考文献：

［1］ 李越.浅谈煤矿污水的处理及利用[J].中国科技博览，2013(4):226 .

［2］蒋俊峰，赵琼祥，高议民.煤矿生产中污水资源的合理利用[J].陕西煤炭，2010，(04):111-113.

［3］付万军，于宏伟.舒兰煤矿井下污水处理与利用[J].煤炭科学技术，2009,(05):122-124.

［4］ 盛守福.贺斯格乌拉露天矿水处理工程设计[J]. 露天采矿技术，2013(01):24-29.

［5］ 吉学文，曾普海，严庆文.绿色矿山建设及生产实践[J]. 采矿技术，2009，9(03):1-3+23.

［6］ 闫新房，田军仓.煤矿污水处理及污水资源化综述[J]. 煤炭技术，2010，29(05):4-6.

［7］周祯领，吴迪，韩文杰，等 . MBBR镶嵌氧化沟在某污水处理厂的提标效果分析[J]. 中国给水排水，2019，35(17):1-6.

［8］杨强, 卢浩, 李裕东, 等. 聚结分离技术在含油污水处理中的应用研究进展[J]. 环境工程学报，2021, 15(3): 767-781.