安顺煤矿矿井污废水处理工艺实践

收稿日期:2011－08－10作者简介:张晓会(1987—)，女，河南永城人，2010年毕业于河南理工大学高等职业学院，现从事煤矿节能减排工作。安顺煤矿矿井污废水处理工艺实践张晓会1，刘勇2(1河南煤业化工集团永贵能源开发有限责任公司安顺煤矿，贵州安顺561001;2．河南煤业化工集团永贵能源开发有限责任公司，贵州贵阳550023)摘要:安顺煤矿采用机械格栅、集水池、提升泵、地埋式设备、鼓风设备、消毒设备对生活污水进行处理;采用初沉池、加药设备、一体化设备、污泥池、提升泵、污泥浓缩罐、隔膜提升泵、污泥脱水设备对矿井废水进行处理。处理后出水水质达到国家标准和设计指标，取得显著的环境效益与社会效益。关键词:矿井污废水处理;充填站;充填设备;充填系统中图分类号:X752文献标志码:B文章编号:1003－0506(2011)12－0089－02安顺煤矿大量矿井生产、生活污水经初步沉淀后仅有30%回用于井下降尘和部分洗煤用水，其余大部分未经处理而直接排放，不仅污染了周围环境，而且造成了水资源的浪费。为对生活污水和矿井废水进行再次利用，安顺煤矿设计了生活污水处理系统。采用机械格栅、集水池、提升泵、地埋式设备、鼓风设备、消毒设备对污水进行处理;采用初沉池、加药设备、一体化设备、污泥池、提升泵、污泥浓缩罐、隔膜提升泵、污泥脱水设备对矿井废水进行处理，取得了成功，达到国家标准和设计指标。净水工艺的应用缓解了区域水平衡的矛盾，实现了经济和社会效益的同步提高。1生活污水处理1.1工程概况(1)矿井生活污水处理规模:100～800m3/d。(2)进水水质:见安顺煤矿水质监测报告。(3)污水经处理后排放指标:达到《煤炭工业污染物排放标准》(GB20426—2006)中新建(扩、改)生产线排放限值，SS(水质中悬浮物)≤50mg/L，COD(化学需氧量)≤50mg/L。1.2工艺流程生活污水处理工艺流程如图1所示。1.3设备工艺特点(1)机械格栅。该设备是粗过滤设备，可连续或间歇运行，能自动将废水中一些固体杂物与废水分离，以保证后续处理构筑物的正常工作。图1生活污水处理工艺流程(2)集水池。其结构为钢筋混凝土，容积100m3，用于汇集矿区生活污水，保证后续污水处理设施连续、稳定正常运行。(3)提升泵。该泵将集水池污水提升至地埋式设备中，共2台(1备1用)，单台流量35m3/h，扬程70m。(4)地埋式设备。地埋式钢制结构共3套，可单独或并联使用，单套处理能力25m3/h，主要用于降低废水中BOD(生化需氧量)、COD，去除微小颗粒及水中一些胶体物。(5)鼓风设备。共6套(3用3备)鼓风设备，单套风量3.25m3/min，供地埋式设备中接触氧化池耗氧。(6)消毒设备。系统配有2套(1备1用)消毒设备，单套发生量500g/h，以盐酸和氯酸钠为媒介经混合反应产生ClO2气体，具有广泛的氧化和杀菌能力，能杀灭水中各种芽孢、病毒，5min内杀灭率达100%。2矿井废水处理2.1工程概况(1)矿井废水处理规模:100～800m3/d。(2)进水水质:见安顺煤矿水质监测报告。(3)废水经处理后排放指标:与生活污水处理后排放指标相同。·98·2011年第12期中州煤炭总第192期2.2工艺流程矿井废水处理工艺流程如图2所示。图2矿井废水处理工艺流程2.3设备工艺特点(1)初沉池。其结构为钢筋混凝土，容积350m3，内分工格并联使用，起匀和污水水质和初沉作用，避免对后续处理设施的冲击，保证后续处理设施安全、稳定、正常运行。(2)加药设备。主体为钢制结构，由搅拌机、计量泵、搅拌桶和储药箱组成，共5套，供多种药剂配制，是连续稳定、准确投加的一体化装置。(3)一体化设备。属钢制结构，共3套，单套处理量300m3/h，单独或并联使用，集加药混凝、反应、沉淀作用为一体。污水经该设备后，悬浮物浓度可降至70mg/L以下，其他有害物质也大幅降低。(4)污泥池。钢筋混凝土结构，容积50m3，集水处理所有处理设备的排污物。(5)提升泵。系统配有2套(1用1备)提升泵，单套流量18m3/h，将污泥池泥水提升至污泥浓缩罐。(6)污泥浓缩罐。该设备为钢制结构，共2套，并联使用，总容积35m3，污泥和泥水经加药在该设备中重力浓缩后，体积可减少50%。(7)隔膜提升泵。该设备流量18m3/h，扬程50m，采用压缩空气为动力源，用于各种固液分离设备的前级送压装置，该泵耐腐蚀、无噪声、振动轻微，允许通过最大颗粒直径为10mm，磨损甚微。(8)污泥脱水设备。该设备处理污泥20m3/h，采用板框压滤，是一种全自动间歇性过滤设备，用于多种泥水分离处理，脱水率极高。该设备维护方便，运行安全可靠。3矿井水水质特征分析矿井水的水质具有明显的煤矿行业特点，不同于普通地表水，因此选择处理工艺时，对水质特征进行了分析［1］。安顺煤矿矿井水具有以下水质特征:(1)矿井水主要污染物为悬浮物，其CODcr也主要是由悬浮物中的煤屑中碳分子的有机还原性所致，因此它将随着悬浮物的去除而消失，故不需要进行生化处理，只需进行去除悬浮物的物化处理。(2)矿井水中悬浮物含量很不稳定，悬浮物浓度差异较大，大部分的悬浮物含量远高于地表水，感官性状差。(3)悬浮物粒度小，密度小，沉降速度慢。矿井水中悬浮物颗粒直径较小，平均仅2～8μm，总悬浮物中约85%以上的粒径在50μm以下;煤粉的平均密度一般1.3～1.5g/cm3，远远小于地表水系中泥砂颗粒物的平均密度2.4～2.6g/cm3。(4)悬浮物含量和煤屑在悬浮物中所占的比例不同，使得CODcr差异较大。(5)矾花形成困难，混凝沉降效果差。矿井水中的煤粉为有机物的复合体，不同煤化阶段的煤分子结构大不相同，煤粒表面所带电荷数量也不相同，因而其亲水程度各异。(6)由于井下综采设备的机油和乳化液等污染，造成矿井水有时含有少量的油类。4节能设计(1)对于提升泵，设计时尽量使处理构筑物布置紧凑，连接管路短而直，以减少水压损失，从而减小水泵扬程。系统工艺设计采用一次提升，后续单元均为重力自流方式，整个工艺提升能耗很小。(2)在污泥泵的选用方面，在优化工艺设计的基础上严格进行设备选型，选择质量可靠、能耗小的设备。(3)在电气设计中，厂区内配电线路全部采用低阻抗的铜导体，以降低线路损耗，提高传输能力。5效果分析设计出水水质标准取《城市污水再生利用城市杂用水水质》及《污水再生利用工程设计规范》中“循环冷却水系统补充水”标准，确定矿井水回用项目出水水质如下:COD≤50mg/L;SS≤50mg/L。工程竣工后，通过对出水水质进行化验，水质指标达到:COD≤16mg/L;SS≤6mg/L。可见，该矿井水处理系统出水水质远优于设计水质标准，净水效果好，有可观的经济效益。6环境与社会效益煤矿因安全生产需要，需抽排大量的矿井水，既造成水资源的巨大浪费，又对(下转第92页)·09·2011年第12期中州煤炭总第192期必须是粉末状，颗粒不能过大，使用前先洒少量水，并搅拌均匀掌握好黏稠度，如果太湿，则加工出来的炮泥太软而不能使用。根据实际情况制作出来的柱状炮泥直径40mm，长度以200～300mm为宜，太短装药时费力，太长搬运时容易折断。(3)使用电动炮泥机加工炮泥时应有2个人操作。首先将黄黏土在机器旁边洒水适当搅拌均匀，接通电源启动机器后空转1～2min，机器运转正常后，1人操作炮土机将散黄黏土装入进料仓，通过进料斗进入料筒内，在料筒内经过螺旋轴旋转将散黄黏土旋转挤压成柱状炮泥从炮泥口挤出;1人在出口处接住已制好的成品炮泥，当出口处炮泥长度200～300mm时，用手掰断整齐放好。成品炮泥码放时每层要稍撒些干黄土，防止因炮泥过湿黏结在一起。2个人作业时必须协调一致，配合默契。特别是操作炮泥机送料的人要有经验，送料要适量，能够保证料斗内的黄黏土不超过缸体容量且黏度适中，使制作出来的炮泥成品黏度和硬度符合使用要求，且形状规则，便于装药封孔。当一次炮泥制作完成后，须将炮泥机内的炮土全部除净，方可停机，防止湿黏土在机器内变硬影响机器正常使用。停机后要用高压水管将料斗内的黄黏土冲洗干净，再用风管吹干，防止机器受潮生锈。3存在问题及改进螺旋轴套在螺旋轴内柱上面，其固定方式为在中间部位使用螺栓固定。电动炮土机在超化煤矿首次使用2周后发现，机器使用一段时间后固定螺栓容易脱落松动，螺栓螺旋轴旋转不稳定，料筒内的黄黏土无法匀速均匀地全部搅拌挤压出去，导致机器出现高温，制出的炮泥温度很高，并且很硬。长时间使用会使黄黏土积压在连接盘部位，将连接盘撑破，造成机器损坏。为此，对炮泥机进行了改进，将螺旋轴与轴柱固定螺栓改为钢筋短节楔固的形式固定，保证了螺旋轴稳定。出口大小可根据生产需要制成不同规格，满足不同大小炮眼的装药需要。4工程应用对电动炮泥机在超化煤矿试用存在问题进行总结改进后，又在该矿所有的炮掘(采)工作面投入使用，完全代替了人工捏炮泥的传统制作方法。电动炮泥机的应用提高了炮泥制作效率和质量，降低了工人的劳动强度，改善了爆破质量效果，缩短了爆破工序时间。(1)减少了窜炮、拒爆现象。以前人工制作的炮泥经常出现窜炮、拒爆现象，给安全生产造成隐患。使用炮泥机制出的炮泥，因为散黄土在机器内得到均匀搅拌挤压，制出的炮泥成品形状规整、标准，黏度适中，加快了装药速度，也有利于装药封孔，装药后很少出现窜炮、拒爆现象，有力保证了井下爆破安全。(2)保证了巷道的爆破成型效果。使用炮泥机制作出来的炮泥能够改善光面爆破效果，保证巷道爆破成型，减少超挖欠挖现象，提升了巷道质量标准化水平。(3)减少了炸药、雷管使用量。使用炮泥机制作出来的炮泥在提升爆破效果的同时，减少了不必要的炸药、雷管用量，节省了材料费。(4)降低了劳动力消耗，节省了功效。使用炮泥机能够快速制作出所需用的炮泥成品，有效降低了劳动力消耗，提高了生产正规循环率。(责任编辑:秦爱新檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺)(上接第90页)周围生态环境造成污染和破坏，企业每年还要缴纳一定数额的排污费［2］。而周边工矿企业及居民生产、生活用水却需另外抽取地下水。该项目将矿井水处理后作为工业和生活用水，在实现矿井水资源综合利用的同时，也大大减轻煤矿对周边生态环境的污染，也有助于减少地下水、地表水的抽取，保护和节约水资源。该工程实施不仅避免了矿井水外排所造成的环境污染，而且有效提高了矿区水资源综合利用率，并能缓解矿区供水紧张局面;同时，将矿井水处理成为工业用水进行销售，还有极高的经济效益，每年实现销售收入1642.5万元，利润1095万元。该工程项目具有较好的经济效益、社会效益以及环境效益，可在其他矿区推广。参考文献:［1］崔玉川，杨云龙，谢锋．煤炭矿井水处理利用技术进展［J］．工业用水与废水，2000(2):1-3．［2］武成权，张永贵，陶超．浅谈煤矿矿井废水处理与资源化利用［J］．山东煤炭科技，2011(2):58-59．(责任编辑:郭海霞)·29·2011年第12期中州煤炭总第192期