赵剑锋， 赵亚平

(煤炭工业太原设计研究院集团有限公司，山西 太原 030001)

1 项目背景

2019年，山西省出台污水综合排放标准DN14/1928-2019要求煤矿疏干水需要满足矿井水水污染物排放限值“即COD、NH3-N、TP满足地表Ⅲ类标准”。山西某特大型矿井原有矿井水处理站一座，但由于原水水质与原设计进水水质有较大差别，结合现行的环保要求，现有矿井水处理站从规模和设计出水水质两方面考虑均不能满足现有的环保政策要求。因此为了满足生产和环保的要求，在充分利用原有设施的基础上，需要改扩建矿井水处理站。

2 基本设计思路

2.1 设计规模

改造原有矿井水处理站，设计处理规模4 000 m3/d，新建矿井水处理站，设计处理规模16 000 m3/d。

2.2 设计进水、出水质(见表1)

表1 进、出水水质

2.3 水质特点

1)悬浮物含量高。

2)相对于地表水环境质量Ⅲ类标准，主要超标因素为COD、氨氮。

3)系统进水水质可生化性差，不利于直接采用生化法进行深度处理。

2.4 处理对策

2.4.1 悬浮物处理对策

由于煤层的硬度较低，因此在开采过程中矿井水中的悬浮物含量特别高且不容易沉淀。悬浮物主要是由于井下开采过程中产生的煤粉引起的。根据悬浮物含量高的实际特点，设计重点强化沉淀部分处理单元，因此考虑在矿井水初始段增加辐流式沉淀池，并预留PAM投加点，强化矿井废水初沉效果。除此之外，絮凝沉淀系统考虑低负荷的设计思路。

2.4.2 COD处理对策

一般矿井水中均含有一定量的COD，但其主要是由煤粉引起的，由水中还原性碳元素所致，一般随着悬浮物的去除COD能随之而去除[1]。所以，矿井水治理主要是治理SS，随着SS去除COD也能随之而去除。

2.4.3 石油类处理对策

石油类不在设计考核范围内，但井下废水中含有一定量的乳化液，乳化液的泄露会造成石油类、COD、NH3-N等指标超标[2]，大部分非溶解性石油类已通过前端混凝、沉淀、过滤去除，胶体状石油类可通过超滤去除、溶解性石油类可通过生物活性炭滤池去除，去除率在80%左右[3-5]。

2.4.4 深度处理

对矿井水来说，其COD指标的主要原因是由SS引起，可通过常规的混凝、沉淀、过滤得以去除，但还有部分溶解性的有机物、氨氮、石油类等通过传统过滤无法达标，需要进一步通过臭氧氧化、生物活性炭吸附、分解来去除。

废水处理工艺流程图如图1所示。

图1 工艺流程图

3 详细参数

3.1 初沉池

表面负荷取1.32 m3/(m2·h)；沉淀池直径D=22 m；池深H=6.0 m。

池内设半桥式周边传动刮泥机2台，周边线速度2 m/min～3 m/min，配套撇油装置，将矿井废水中的油收集。

3.2 混合池、絮凝池、斜管沉淀池

3.2.1 絮凝池

絮凝采用Y形翼片絮凝设备，水力分级为3级：设计流速分别为0.12、0.09、0.06 m/s；絮凝时间15 min，GT值32 000。

3.2.2 斜管沉淀池(单组)

设斜管沉淀池3格，单池尺寸为13.5 m×10.0 m×6.5 m，表面负荷为1.97 m3/(m2·h)。

3.3 锰砂过滤系统

设锰砂过滤器10台，直径D=3.4 m，滤速V=8.8 m/h，强制滤速V′=9.8 m/h。

3.4 臭氧系统

臭氧接触池设1座，有效水深6.0 m，超高0.3 m，平面尺寸11.4 m×6 m，接触时间14 min。臭氧曝气装置采用微气泡曝气头形式，设3个臭氧投加点，投加比例顺水流方向分别为50%、30%、20%。

臭氧发生器参数：Q= 3.0 kg/h。

3.5 生物活性炭系统

设生物活性炭器10台，直径D=3.4 m，滤速V=8.8 m/s，强制滤速V′=9.8 m/s。

3.6 污泥处理系统

污泥池，1座，尺寸11.4 m×5.1 m×6.0 m，内设置潜水搅拌器1台，N=2.2 kW。

污泥浓缩池，2座，单池直径D=14 m，H=6.0 m。

污泥脱水间，1座，尺寸为30 m×18 m，层高5.4 m。设卧螺离心脱水机4台，单台处理能力35 m3/h，N=45 kW。

污泥泵房，1座，尺寸为12.4 m×6 m，设排泥渣浆泵3台，Q=200 m3/h，H=25 m，N=22 kW，设污泥螺杆泵5台，库存备1台，变频控制，Q=35 m3/h，H=30 m，N=7.5 kW。

3.7 组合水池

组合水池包括污泥池、反洗集水池、中间水池1、中间水池2、臭氧接触池、清水池、浓水池。

4 项目实际运行效果

项目于2019年年初投入运行，随着井下采区的进一步延伸，实际水量比设计时又增大20%左右，目前新建矿井水处理站超负荷运行，但其实际处理效果仍可满足要求。具体见表2。

表2 运行成本