赵永彬

（鄂尔多斯市污染物在线监控中心，内蒙古鄂尔多斯 017010）

内蒙古自治区鄂尔多斯市某煤矿设计生产能力为1.8Mt/a，服务年限为52a，采用综合机械化采煤工艺，协井开拓方式开采，预测正常涌水量为60m3/h，最大涌水量为90m3/h。根据预测涌水情况，并考虑后期产能增加，矿井水处理工程设计处理量为150m3/h。根据矿井水的特点和性质，本工程采用絮凝+沉淀+过滤组合工艺处理，处理达标后的中水主要回用于井下生产用水，剩余部分用作厂区道路抑尘洒水和厂区绿化用水，实现了矿井水资源的综合利用。

1 矿井水原水水质

煤矿矿井水是伴随煤炭开采过程中的大量井下涌水，主要源自采煤层及开拓巷道附近的地下水。本项目矿井水原水水质以粒径较小的煤粒、煤粉和岩粉污染为主，水多呈灰黑色，另外采煤机械设备中机油和乳化液的大量使用以及机械设备的冲洗会造成一定的石油类污染。本项目主要污染因子为悬浮物（SS）、化学需氧量（COD）和石油类，矿井水原水水质情况如表1所示。

表1 矿井水原水水质

2 工艺流程

根据该项目矿井水悬浮物较高、受石油类有机污染的特点，矿井水处理工艺选用絮凝+斜板沉淀作为前处理工艺，高效纤维束过滤+活性炭过滤作为深度处理工艺。该矿井水悬浮物含量较高，相应工艺排泥量也大，选用斜板沉淀池相对于其他类型沉淀池的排泥效果更佳，为了更好地去除石油类等有机污染物，增加活性炭过滤工艺。

本项目矿井排水由井下多级离心水泵提升至调节池，在调节池内进行水量水质的调节均化后由离心泵提升至絮凝反应池；絮凝反应池内投加絮凝剂后产生较大的絮凝体钒花后依靠重力流方式进入斜板沉淀池进行泥水分离，上清液溢流至中间水池，沉淀的煤泥进入污泥浓缩池；中间水池的水再通过离心泵提升至高效纤维束过滤器，过滤后的水再经过活性炭过滤器过滤最终进入清水池。高效纤维束过滤器和活性炭过滤器的反冲洗废水返回至调节池重新处理[3]。具体工艺流程如图1所示。

图1 工艺流程

3 主要构筑物的功能及设计参数

3.1 调节池

矿井水通过井下泵站提升至调节池，调节池的主要作用是调节水质和水量。在调节池底部布设一套穿孔曝气管，通过鼓风机曝气防止煤泥沉积在调节池的底部。池体尺寸15m×10m×4.5m，有效水深4m，有效容积600m3；提升泵选用G310-150 型离心泵，2 台，一用一备，单台泵流量150m3/h，扬程14m，功率7.5kW。

3.2 絮凝反应池

在絮凝反应池内主要进行化学絮凝反应，池体尺寸9m×3m×3m。池体分为三格，每格池体上方安装一套机械搅拌机，在第一格通过投加片碱溶液调节水的pH，片碱投加量为30mg/L 时水中pH 为7.5～8.5，絮凝反应效果较好；第二格投加絮凝剂聚合氯化铝使水中的细小胶粒脱稳而凝聚成絮凝体钒花，投加量为125mg/L；第三格投加助凝剂聚丙烯酰胺使絮凝体钒花进一步变大，为悬浮物的沉淀分离创造条件，投加量为10mg/L。

3.3 斜板沉淀池

池体尺寸12m×9m×4.5m，表面负荷1.4m3/（m2·h），沉淀时间2.8h。沉淀池采用重力压力式排泥，在沉淀池的下方设4个泥斗，每个泥斗安装一套电动阀，可及时将沉淀池的污泥排至污泥池，沉淀池的上清液溢流至中间水池。

3.4 中间水池

中间水池用来暂存絮凝沉淀后的废水。池体尺寸12m×8m×4.5m，有效容积384m3，提升泵选用G340-180 型离心泵，2台，一用一备，单台泵流量180m3/h，扬程40m，功率30kW。

3.5 高效纤维束过滤器、活性炭过滤器

高效纤维束过滤器选用AKTGX-2400型过滤器，2台，单台直径2.4m，高5.2m，使用聚丙烯纤维束滤料。通过高效纤维束过滤器可以进一步过滤去除水中的悬浮物、胶体、铁、锰等污染物，尤其对悬浮物、浊度等去除率较高。活性炭过滤器选用AKTG-3000型过滤器，2台，单台直径3m，使用果壳活性炭滤料。通过活性炭过滤器可以进一步吸附去除水中的COD、石油类等有机污染物。选用BK5006型罗茨鼓风机，2台，一用一备，功率15kW，使用鼓风机为高效纤维束过滤器和活性炭过滤器的反冲气洗提供气源，鼓风机还为调节池的间断性曝气搅拌提供气源。每隔一段时间要对高速纤维束过滤器和活性炭过滤器进行周期性的反洗，反洗的目的是清除滤层中积累的污染物，以恢复滤层的截污能力。反洗是过滤器运行的一个重要步骤，为了使反洗的效果良好，在反洗时通入压缩空气，一个完整的反洗过程包括气反洗、气水反洗和正洗。气反洗3～5min，气水反洗5～10min，正洗5～10min。过滤器除了可以按照废水通过滤层的压力变化情况来确定是否需要反洗外，也可以按照一定的运行时间来进行周期性的反洗。

3.6 清水池

处理达标后的废水通过重力流方式进入清水池，最终通过回用水系统回用于井下生产和厂区绿化。池体尺寸15m×10m×4.5m，有效容积600m3。

3.7 污泥暂存池

污泥暂存池用来临时性的存储污泥，污泥池满后通过螺杆泵输送至该矿的选煤厂煤泥处理车间，经压滤处理后外售。池体尺寸6m×6m×4.5m，选用G70-1-YHT 型螺杆泵，2 台，一用一备，单台流量45m3/h，功率11kW。

3.8 自控系统

在调节池、中间水池和污泥浓缩池内安装液位传感器，通过液位高低来控制提升泵的启停，水泵均设有低液位保护装置。电磁阀和其他机电设备采用PLC 控制，整个废水处理工艺净化过程实现自动化控制。

4 工艺运行效果

该工程于2020 年3 月开始工艺调试，2020 年5 月完成调试并顺利通过竣工环保验收。从矿井水处理工艺运行情况来看，该工程工艺设备运行稳定，出水清澈透明。从出水水质监测数据来看，悬浮物去除效果良好，悬浮物的去除率达到98.6%以上，COD 的去除率达到87%以上，石油类的去除率达到89.7%以上，出水水质同时满足《煤炭工业污染物排放标准》（GB20426—2006）、《煤矿井下消防、洒水设计规范》（GB50383—2006）和《城市污水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T18920—2002）的要求，出水水质监测结果如表2所示。

表2 出水水质监测结果

5 结束语

1）该工程采用絮凝+斜板沉淀+高效纤维束过滤+活性炭过滤组合工艺，出水水质稳定，满足矿井水回用标准的要求。

2）该工艺通过调试运行，投加片碱30mg/L、聚合氯化铝125mg/L 和聚丙烯酰胺10mg/L，前处理取得了良好的絮凝沉淀效果，大大减轻了后续深度处理工艺的负荷。

3）在絮凝反应池的第一格内加入片碱溶液调节废水的pH为8.0～8.5时，絮凝体钒花较大，絮凝效果明显变好。

4）该工程在调节池底部布设了穿孔曝气管，可实现高悬浮物煤泥水的充分混合，运行期间未出现煤泥在调节池底部过度沉积的现象。

5）矿井水的水质和水量波动较大，在设计时建议考虑尽量加大调节池容积。另外，当设备检修或故障期间，较大的调节池也可作为事故池使用。