沉淀+过滤工艺应用于矿井水处理中的问题

摘要：水资源和水污染是当前世界最大的资源环境问题之一，使人类面临的挑战。到21世纪末，我国600多座城市中，已有400多个城市存在供水不足问题，而有效的利用废水资源已渐提上日程。在仅有的几种水资源中，占我国能源结构70%以上的煤炭资源在开采过程中排放大量废水，所以矿井废水的有效利用越来越受到重视。我国煤炭矿井水处理技术使用的处理技术主要有：沉淀、混凝过滤，V型滤池以其多方面的点在给水处理中得到广泛应用，在实际生产中，由于多方面因素的影响遇到各种问题，本文就在矿井水处理厂工作中遇到的一些问题进行分析，并提出解决措施，为V型滤池用于矿井水初级的设计和熟练运行提供一些经验。

关键词：矿井水　V型滤池　问题

1　基本情况

本公司是矿井水处理回用工程，其日处理水量24000

m3/d，处理后水用于附近电厂发电，创造了较好的社会效益、环境效益和经济效益。

1.1　矿井水的产生及特点

煤矿矿井废水包括：煤炭开采过程中涌渗水到巷道排出的自然地下水及煤尘废水。矿井废水的特性取决于成煤的地质环境和煤系低层的矿物化学成分，其中井田水文地质条件及充水因素对于矿井开采过程矿井废水的水质、水量有决定性的影响。因此，对矿井废水处理要考虑开采过程中水质、水量的变化。

1.2　水厂工艺流程描述

水的处理过程：矿井水进入预沉池通过简单重力沉淀，通过提升泵打入高效澄清池，再进入V型滤池过滤，完成处理过程。

污泥的处理过程：①预沉池池底污泥通过吸泥机打入压滤机或45米沉淀池；②高效澄清池污泥通过排泥泵打入压滤机或45米沉淀池；③反冲洗污泥通过反洗排水泵打入预沉池。

1.3　技术参数

1.3.1　预沉池：尺寸28.0*20*5.5m；有效容积：3000　m3；水力停留时间：3.0小时。

1.3.2　高效澄清池：尺寸：直径21.0*4.5m；有效容积：2750m3；水力停留时间：2.7小时；表面负荷：1.4m3/m2·h。

1.3.3　V型滤池：共6格，每格尺寸7*8m，池深4.5m，有效水深3.3m。外形尺寸：22.0*2.0*4.5m。每格滤板7*3块，每块滤板有滤头7*8个。滤料为石英砂+卵石滤料。

2　运行中存在的问题

V型滤池工艺自建厂以来，运行状况较好，滤前水浊度控制在8-10NTU，滤后水浊度3NTU以下，设计反洗周期36小时，按设计运行方式运行，发现不少问题：

2.1　反洗冲出大量滤料问题

对于观察到滤池排水出口处有不少滤砂，主要是因反冲洗强度过大而造成滤池跑砂，我们就原有反冲洗参数与过程进行了分析和校核，在保证滤后水质达标和减少水耗、电耗的前提下，意欲找出滤池运行的最佳参数。

2.1.1　原有反冲洗参数

反冲洗采用全自动方式，冲洗参数如下：

气洗：一台鼓风机气冲2min。

气水洗：一台鼓风机与一台反冲水泵同时冲洗4min。

水洗：两台反冲水泵冲洗4min。

经反复反冲洗试验，我认为在现有的条件下，增加第一阶段松动滤料的时间，使其达到完全松动的目的，再有增加第二阶段气水反洗时间，使其能彻底冲洗滤料上的煤泥，最后两台泵开启的时候，降低第二台泵的出水压力，增大其流量，其阶段时间减少，减少反洗水量。

2.1.2　反冲洗工艺调整及成果分析

气洗：一台鼓风机气冲3min。

气水洗：一台鼓风机与一台反冲水泵同时冲洗5min。

水洗：二台反冲水泵冲洗2min。

调整前后我们还分别对反冲洗结束时池面水浊度进行了测量，相差不大，不会影响冲洗效果，同时也在一定程度上减少了滤池的跑砂量。

2.2　反洗周期的调整

虽使经过前两个构筑物沉淀处理，水中仍含有大量煤泥，滤水过程中有部分煤泥会永久吸附在石英砂滤料上，减小了滤料之间的缝隙，降低了滤水速度，滤料开始结块，严重影响了滤水效果，减低了滤料的使用寿命，增加了水厂运行成本。

2.2.1　滤池设计反洗周期

按照设计本水厂V型滤池每36小时反洗一次。

2.2.2　反洗周期调整及结果分析

经过近4年运行经验，水厂的反洗周期由原36小时，至中间调整为30小时，到现在调整为24小时。

调整后滤料的使用寿命由第一次的使用时间1年，到第二次的1年零6个月，现在是第三次的滤料到目前已经使用了1年零6个月，但是现在从反洗过程看，这次使用2年不是问题。解决了滤料频繁更换问题，同时也降低了矿井水处理厂的成本。

2.3　反洗水的去向问题

对于矿井水来说，其中含有大量的煤泥，按照设计，这部分水进入预沉池，直接增大了高效澄清池及滤池的负荷。

2.3.1　采取的措施

①反洗水通过预沉池中间排水槽直接进入原有洗煤厂45m沉淀池。

②通过反洗排水泵直接打入洗煤厂压滤机。

2.3.2　取得的结果

采取措施后大大减低了预沉池、高效澄清池及V型滤池的负荷，出水浊度也从原来的3以下降低到1以下。

3　对于矿井水处理工艺设计的几点建议

3.1　进水加装液面自动控制系统

对于一般的水处理系统，进水是持续稳定的，但是企业废水进水不稳定，一般采用了前置储水池，在一般的企业废水处理系统都能满足要求，但是矿井水处理系统不同，出于井下生产和安全考虑，有自己独立的排水时间，上水不受地面水厂控制，但水厂是一个连续运行的单位，这样水厂的第一个构筑物的进水时间、进水量比较重要，鉴于以上的特殊原因和具体条件，所以原有的设计模式设计储水池对于矿井水不经济，我们厂的设计无设计储水池，但是这样不能控制进水量，不能满足水处理系统的工艺的要求，真对以上问题，我们采取了加装液面控制器，这样把其与井下泵房连接起来，不但实现了井下安全生产，也实现了水厂的正常生产。

3.2　高效澄清池出水进入滤池前加装手动阀门

本厂原设计有高效澄清池两座，上清液通过溢流槽汇集，清水在通过排水口处汇集到一根排水管进入V型滤池，这是符合设计思想的，但是这样一个池子进行放空检修或清理溢流槽内的淤积污泥时，必须停止整个水厂设备，无法在不影响生产的情况下对高效澄清池进行检修，这样我们在溢流管汇集前加装了阀门，这样可以单独对每个池子检修，解决了这个问题，但要注意的是这个阀门一般都是在室外，开关次数也不较少，要定期对其维护保养。

3.3　滤池出水管加装手动流量调节阀门

对于V型滤池所有阀门是靠电动执行机构来完成反洗过程的，但对于矿井水处理厂，其上水时间、上水量都不稳定，包括水质都有很大的波动，这样在控制V型滤池的滤速方面又遇到了问题，对于这一问题，我们采取了在滤池出水管上增加一个手动阀门，解决了由于矿井水上水不稳定带来的对V型滤池的冲击及便于整个水厂处理水量的控制。

4　结论

预沉、高效澄清、V型滤池简单的处理系统，在实际生产运行中由于各种因素的影响会遇到各种问题，必须具体问题具体分析，结合客观情况找出解决措施，使其在以后的生产过程中应用更加成熟。

参考文献：

[1]傅舟跃，徐亚青.V型滤池气水反冲参数对冲洗效果的影响[J].中国高新技术企业，2009年第13期.

[2]朱雷，钟力，陈忠正.V型滤池在实际运行中的几个问题探讨[J].国外建材科技，2002年第02期.

[3]张丽.V型滤池的运行与管理探讨[J].山西科技，2012年第04期.