张立利 江家京 顾鹤良

1 项目背景

晋城煤业集团赵庄煤矿矿井废水处理厂原采用的工艺流程:矿井水→穿孔旋流斜板沉淀池→中间水池→瓷砂过滤器→RO系统→生产及生活水池。

原污水处理厂投入运行后，确实减少了污染物的排放量，也为自身提供了丰富的再生水资源，并为当地环境保护工作作出了很大的贡献。

但自2007年年末以来，由于水量及水质的急剧变化，整个处理系统已经不能够稳定的运行和处理。为了保证整个矿井水处理系统的稳定运行，水质达标，我们对整个处理系统的处理技术进行了深入的研究，并将提高矿井水处理能力和效果的配套技术合理的应用其中，效果十分显著。

2 系统运行状况及分析诊断

表1 原处理系统设计参数与实际现状运行参数的比较

通过分析表1数据可知:

1)水量增加、水质恶化，加大了絮凝沉淀池负荷。原污水处理厂系统前无调节池，使污水处理的瞬时流量较大，造成了絮凝沉淀池的表面负荷超过其设计最大负荷值。该池出水效果恶化后，直接影响着后续瓷砂过滤器的正常运行。

2)污泥未经浓缩，加大了污泥的处理难度。矿井污水的污泥主要是煤泥，系统未对其进行浓缩处理，其中的含水率很高，输送至煤场后，加大了煤场的处理负担。通过估算，每天产生的泥量为400 m3/d。原污泥池容积仅为100 m3。污泥池不能有效的、及时的存贮污泥，直接影响着沉淀池的正常运行。絮凝沉淀池无法及时排泥，导致絮凝沉淀池内泥面升高，部分污泥随上层清水流出，出水水质恶化。

3)矿井废水中含有大量高岭土成分，影响了絮凝剂的处理效果。由于赵庄煤矿矿井废水中不时出现含高岭土成分较高的情况，而原设计中未考虑高岭土对铝盐净水剂絮凝效果的严重影响。

4)加药系统的加药量较小，不能满足正常的加药量。原加药系统中设计水质较好时只需投加PAC，在浊度大于500 NTU时加投PAM(聚丙烯酰胺)。然而现在进水浊度偏大和进水水量变大，致使原加药装置的加药能力不足，需要增设新的加药系统来弥补加药量。

3 改造的目标

1)通过研究和应用旋流澄清净水技术，彻底解决目前污水厂存在的出水水质波动大，不能达标的情况;

2)通过应用改变污泥储存容积，解决污泥系统不能满足实际运行的要求;

3)通过改变加药系统，解决水中高岭土成分高影响水质及加药系统能力不足等问题;

4)通过在反渗透前端设置超滤系统进行膜系统的预处理，实现延长反渗透装置的使用寿命，提高整个处理系统的稳定性。

4 工艺流程的确定及工艺特点

4． 1 工艺流程的确定

目前，对于矿井废水水质及排放特点，处理工艺中往往存在以下问题:

1)调节池的设置。调节池内停留时间和排水时间段及持续时间息息相关，有无调节池会直接影响后续处理工艺系统的稳定性。

2)絮凝沉淀池的池型选择。絮凝区域的排泥措施一定要考虑周全，否则一旦积泥，清除困难。

3)过滤单元反洗。由于絮凝沉淀的效果没有得到充分发挥，出水中的SS较高且极不稳定，增加了后续过滤系统的进水负荷，导致反冲洗频繁，出水效率降低。

很多常规设计中并没有考虑这些不利因素，总体效果并不理想。为了降低以上不利因素的影响，通过实验研究以及多年的工程经验，本项目采用了新型旋流澄清净水装置+过滤+超滤等的工艺。

图1 赵庄煤矿矿井水处理改造工艺流程

具体工艺流程如图1所示。

4． 2 工艺特点

1)预处理阶段的核心处理工艺先进。确定了以旋流澄清工艺为预处理核心工艺，该工艺将絮凝和沉淀有机结合，提高了分离效率，节省了占地和投资成本。

2)深度处理预处理保险性提高。确定了以超滤为深度处理(RO系统)的预处理单元，使得反渗透系统运行更加稳定，产水率大大提高，降低了反渗透膜元件的污染，减少了化学清洗及更换膜元件的频率，从而大大降低了运营成本。

5 主要构筑物及设备

1)配水箱:1座。结构为钢结构。

2)旋流斜管澄清池:4座，圆柱形，锥斗底部钢筋混凝土结构。直径 6．0 m，HRT 2 h，表面负荷(上升流速)2．2 m3/(m2·h)。

3)罐式混合器:2台。罐式，直径1．5 m。

4)加药间:1 座，20．0 m ×5．5 m ×4．2 m。彩钢结构。

5)污泥浓缩池:2座。钢筋混凝土结构。直径6．0 m。

6)缓冲池:1座。11．0 m×4．5 m ×4．0 m。钢筋混凝土结构。清液泵:2台(1用1备)。流量:100 m3/h，扬程:15 m，功率:7．5 kW。

7)超滤系统:2 套，50 m3/h。

8)中间水池:1座，15．0 m ×5．0 m ×4．0 m。钢筋混凝土结构。

9)超滤间:1座。15．0 m ×6．5 m×4．0 m。彩钢结构。

6 工程改造后处理效果及运行情况分析

6． 1 工程处理效果

该工程于2008年12月试水调试，2009年1月正式投产至今运行稳定，处理出水水质优于设计要求，处理后的废水回用于生产及生活补水，该工程调试期间主要处理单元(改造部分)处理效果见表2(主要以SS为例)。

6． 2 运行情况分析

1)加药量和上升流速的调节是控制旋流澄清净水系统稳定运行的关键因素。由于没有调节池，要求旋流澄清系统必须具备较强的抗冲击负荷能力。

表2 调试期间主要处理单元(改造部分)处理效果

2)药剂的性质也是影响预处理效果的关键，通过各种药剂的加药絮凝试验，确定了一种高效的絮凝及助凝剂。药剂的性质也必须满足后续深度处理系统的卫生要求和对后续膜处理系统的影响，不能过度投加。

3)旋流澄清池排泥间隔不宜过短。该工艺要求有较稳定的泥渣悬浮层，合适的排泥周期较容易形成该层，其截留污染物的能力较强，但排泥周期太短不易形成该层，会出现矾花上浮的情况。

7 技术经济分析

本工程在原有处理站围墙范围内进行改造，工程总投资358．0万元，包括土建投资85．53万元，设计及安装231．89万元，其他40．58万元。投产后，运行成本0．336元/t水(新增部分的运行成本)。其中，药剂费0．258元/t水，电费 0．028元/t水，人工费0．05元/t水。该工程回收水资源372．3万t/年，按照2元/t计算，可获效益744．6万元/年。

8 结语

旋流澄清净水技术作为提高矿井废水处理能力配套技术得以应用，煤矿矿井废水出水各项指标均达到企业回用的水质要求，SS的去除率不小于99．9%。

该技术与膜处理技术结合并应用于工程后，使得水处理系统操作灵活，运行稳定，运行费用较低，适合于煤矿矿井水处理或悬浮物浓度与其接近的其他废水处理工程。

［1］ 梁天成．矿井水处理技术及标准规范实用手册［M］．北京:当代中国音像出版社，2004．

［2］ 何绪文，肖宝清，王 平．废水处理与矿井水资源化［M］．北京:煤炭工业出版社，2002．

［3］ 刘胜元．煤矿矿井废水处理工程工艺设计［J］．山西煤炭管理干部学院学报，2006，19(4):45-48．