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磁窯溝煤業(yè)礦井污水處理系統(tǒng)改造工藝

磁窯溝煤業(yè)礦井污水處理系統(tǒng)改造工藝

2024-08-06 14:11:30 2

1、概況

煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中占70%以上,煤炭開采過程中排放大量廢水,若不經(jīng)處理直接排放,勢必對環(huán)境造成污染,同時(shí)造成水資源的浪費(fèi),無法實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)和水資源循環(huán)利用。

山西河曲晉神磁窯溝煤業(yè)有限公司位于忻州市河曲縣鹿固鄉(xiāng),該區(qū)域處于山地區(qū)域,常年干旱少雨,年降水量211.4~714.3mm,年蒸發(fā)量1805.7mm,蒸發(fā)量一般是降水量的4倍,水資源匱乏,且地表水多為間歇性河流,枯洪水季節(jié)流量相當(dāng)懸殊。因此,在礦井生產(chǎn)過程中處置和利用好煤礦污水資源,對磁窯溝煤業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)、水資源保護(hù)及綜合利用,降低成本以及可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

磁窯溝煤業(yè)原礦井污水處理站處理能力為100m3/h,采用“預(yù)沉調(diào)節(jié)+多介質(zhì)過濾+陶瓷膜過濾”工藝,執(zhí)行《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB20426-2006)。根據(jù)山西省人民政府辦公廳《關(guān)于印發(fā)山西省水污染防治2018年行動(dòng)計(jì)劃的通知》(晉政辦發(fā)[2018]55)及《忻州市人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)忻州市水污染防治2018年行動(dòng)計(jì)劃的通知》(忻政辦發(fā)[2018]103)要求,煤礦外排礦井水20181231日前執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn),磁窯溝煤業(yè)井下污水處理站現(xiàn)有工藝不能滿足新標(biāo)準(zhǔn)要求,需進(jìn)行提標(biāo)改造。因此,結(jié)合原礦井污水處理站存在的問題等實(shí)際因素,對污水處理站重新進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)并進(jìn)行改造。

2、礦井污水處理站

磁窯溝煤業(yè)礦井污水處理站建設(shè)于2012年,設(shè)計(jì)處理能力100m3/h,10月份建成投用,采用“預(yù)沉調(diào)節(jié)+多介質(zhì)過濾+陶瓷膜過濾”工藝,執(zhí)行《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB20426-2006),如圖1所示。

污水處理設(shè)備__全康環(huán)保QKEP

改造前井下涌水量約為90m3/h,即2160m3/d,井下采掘過程產(chǎn)生的廢水匯集到中央水倉,中央水泵房設(shè)置4臺(tái)型號為MD280-43x5排水泵,電機(jī)功率250kW,121檢修,涌水經(jīng)2趟ф219mm水管,排至距地面180m的污水處理站預(yù)沉調(diào)節(jié)池內(nèi),相當(dāng)于200~220m3/h的水量連續(xù)運(yùn)行10~12h,排水量和時(shí)間相對集中。

3、原礦井污水處理站存在的問題

3.1 預(yù)沉調(diào)節(jié)池容量偏小

原礦井污水處理站預(yù)沉調(diào)節(jié)池容積為800m3,受水文地質(zhì)條件的影響,目前井下涌水量較原地質(zhì)報(bào)告有所增大,按200~220m3/h相對集中水量計(jì)算,水流停留時(shí)間較短,沉淀預(yù)處理效果差。目前預(yù)沉調(diào)節(jié)池長深比為25/5.4=4.63,參考平流沉淀池的要求,根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50014規(guī)定,為了控制池內(nèi)的流速與沉降距離,平流沉淀池長度與有效水深之比不宜小于8,否則水流不易均勻平穩(wěn),影響沉淀效率。煤礦井下涌水懸浮物濃度較大,由于沉淀效果差、排泥困難,導(dǎo)致未經(jīng)有效處置的污水進(jìn)入多介質(zhì)過濾器和陶瓷膜過濾器,加重了過濾設(shè)備的負(fù)擔(dān)。

3.2 未設(shè)置混凝沉淀環(huán)節(jié)

正常情況下進(jìn)入多介質(zhì)過濾器懸浮物不宜超過30mg/L,根據(jù)實(shí)操經(jīng)驗(yàn),進(jìn)入過濾處理單元時(shí),礦井水的濁度要<20NTU,否則會(huì)造成過濾器頻繁啟動(dòng)及反沖洗,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成濾料板結(jié)。原處理系統(tǒng)沒有設(shè)置混凝沉淀段,礦井污水中的懸浮物未經(jīng)有效預(yù)沉處理直接通過多介質(zhì)過濾器和陶瓷膜過濾器截留,設(shè)備負(fù)荷嚴(yán)重超標(biāo),造成過濾器內(nèi)部嚴(yán)重板結(jié)、堵塞。

3.3 未設(shè)置污泥濃縮裝置

原系統(tǒng)配套有一座污泥濃縮池,泥水分離效果差,未達(dá)到進(jìn)入板壓環(huán)節(jié)要求條件而直接進(jìn)入板框壓濾機(jī),造成板框壓濾機(jī)工作周期增長且壓泥效果不佳。

3.4 加藥裝置不完善

原系統(tǒng)設(shè)置有PACPAM加藥裝置各1臺(tái),僅有儲(chǔ)藥箱和簡易攪拌裝置,無流量泵,藥劑靠操作人員經(jīng)驗(yàn)投加,自流進(jìn)入池體,不能實(shí)現(xiàn)藥劑的科學(xué)配比和計(jì)量功能。

3.5 控制系統(tǒng)不完善

原系統(tǒng)投運(yùn)前沒有形成完整操控系統(tǒng),有的閥門為氣動(dòng),有的為手動(dòng),沒有實(shí)現(xiàn)原設(shè)計(jì)方案既定效果,且部分閥門沒有開關(guān)可視功能,閥門的開啟度不能保證;指令不暢、存在誤動(dòng)作。

3.6 反沖洗系統(tǒng)存在問題

由于過濾器前的預(yù)處理效率低,過濾器的反沖洗次數(shù)頻繁,加之反沖洗水泵選型不當(dāng),泵的流量、揚(yáng)程偏小,整個(gè)反沖洗系統(tǒng)運(yùn)行效率低,濾料沖洗不到位,直接影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行,降低了污水處理站的處理效率。

4、提標(biāo)改造設(shè)計(jì)方案

4.1 處理站規(guī)模的確定

為確保礦井生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展及正常接序,考慮到后期礦井下水平延深,礦井涌水量增加等因素,提標(biāo)改造在充分利用現(xiàn)有設(shè)施、設(shè)備基礎(chǔ)上,處理站規(guī)模按240m3/h考慮,其中一期提標(biāo)改造規(guī)模維持現(xiàn)有100m3/h,建(構(gòu))筑物按240m3/h設(shè)計(jì),預(yù)留礦井下水平延深二期工程140m3/h設(shè)備位置。提標(biāo)改造土建考慮了后期水處理站的擴(kuò)建,在充分利用現(xiàn)有建(構(gòu))筑物的基礎(chǔ)上,既考慮了污水處理站的平面布置,又給后期處理站擴(kuò)建降低了成本。

4.2 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)

設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)見表1。

污水處理設(shè)備__全康環(huán)保QKEP

4.3 提標(biāo)改造工藝的確定

提標(biāo)改造后工藝流程如圖2所示。

污水處理設(shè)備__全康環(huán)保QKEP

4.4 主要生產(chǎn)建(構(gòu))筑物改造

4.4.1 擴(kuò)建預(yù)沉調(diào)節(jié)池

在原800m3預(yù)沉調(diào)節(jié)池前端新建一座容積約為700m3的預(yù)沉調(diào)節(jié)池,新建的調(diào)節(jié)池長深比為8.5,滿足平流沉淀池長深比的要求。改造后預(yù)沉調(diào)節(jié)池總?cè)莘e為1500m3,按240m3/h的井下涌水量計(jì)算,污水停留時(shí)間為6.25h,符合《煤炭工業(yè)給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50810-20123.4.5要求(調(diào)節(jié)池按6~10h的正常涌水量計(jì)算),池底設(shè)置程控式刮泥裝置,定量、定期清理污泥。解決了原調(diào)節(jié)池污水停留時(shí)間短、預(yù)沉效果差,排泥困難等問題。

預(yù)沉調(diào)節(jié)池1座,分二格,單格尺寸為28.6mx4.0mx4.0m,沉淀形式采用平流式,進(jìn)水端設(shè)置污泥斗,污泥斗上寬4.0m,下部寬1m,深度2.6m,共2個(gè)。污泥斗內(nèi)污泥由污泥泵房的渣漿泵提升至污泥池中,污泥泵房內(nèi)設(shè)3臺(tái)污泥渣漿泵(21);集水渠設(shè)置潛水提升泵3臺(tái)(21),預(yù)沉調(diào)節(jié)池池底部各設(shè)1臺(tái)液壓往復(fù)式刮泥機(jī)。

4.4.2 綜合凈化間(預(yù)留遠(yuǎn)期設(shè)備安裝位置)

凈水車間采用局部二層結(jié)構(gòu),內(nèi)設(shè)凈化間、污泥脫水間及加藥間、風(fēng)機(jī)房、配電室及集控室,平面尺寸34.5mx12.0m,輕鋼結(jié)構(gòu)。其中藥劑庫設(shè)在原污泥脫水間內(nèi)。

(1)高密度迷宮斜管沉淀池。

根據(jù)磁窯溝煤業(yè)井下污水初始水質(zhì)資料化驗(yàn)結(jié)果,結(jié)合原系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中存在的問題,提標(biāo)改造在污水進(jìn)入過濾器前,對污水進(jìn)行有效的混凝沉淀,在預(yù)沉調(diào)節(jié)池后增設(shè)三級高密度迷宮斜板凈化裝置。該裝置集反應(yīng)、絮凝、破乳除油、沉淀、集泥、排泥、排污等系列工藝于一體,是專門針對煤礦礦井污水處理的高效沉淀裝置,單體采用全自動(dòng)運(yùn)行,無需人員操作,是實(shí)現(xiàn)礦井水凈化再利用和自動(dòng)化管理的重要凈水單元。

高密度迷宮斜板凈水器1(預(yù)留1套位置),單臺(tái)處理水量Q=120m3/h,混凝反應(yīng)時(shí)間20min,沉淀表面負(fù)荷3.2m3/m2?h,全自動(dòng)+手動(dòng)排泥。

(2)污泥脫水間。

將原板框壓濾機(jī)和污泥螺桿泵重置安裝在綜合凈化間,設(shè)2層,壓濾機(jī)安裝于2層,1層為運(yùn)料間。在綜合凈化車間內(nèi)增設(shè)污泥濃縮罐1臺(tái),與原污泥濃縮池配套使用。罐體直徑2.5m,高5.0m,濃縮上清液回流至預(yù)沉調(diào)節(jié)池內(nèi),有效解決了泥水分離問題,提高了板框壓濾機(jī)的工作效率。

(3)加藥間。

在新建預(yù)沉調(diào)節(jié)池、高密度迷宮斜板凈化裝置流程環(huán)節(jié)均設(shè)置自動(dòng)加藥裝置,實(shí)現(xiàn)藥劑科學(xué)配比和自動(dòng)計(jì)量加藥??紤]到水質(zhì)可能發(fā)生波動(dòng)等因素,增設(shè)應(yīng)急加藥系統(tǒng)。主要為高錳酸鉀投加裝置1套,粉末活性炭投加裝置1套,NaClO加藥裝置1套,每套加藥裝置均配套有3m3儲(chǔ)藥罐、SS304不銹攪拌器,加藥計(jì)量泵等。

4.4.3  新建中間水池

根據(jù)增設(shè)高密度迷宮斜板凈化裝置實(shí)際所需,配套增設(shè)中間水池一座,采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),有效容積87.5m。高密度迷宮斜板凈化裝置內(nèi)的出水自流入中間水池,通過提升泵進(jìn)入多介質(zhì)過濾器、陶瓷膜過濾器,實(shí)現(xiàn)了污水系統(tǒng)化、流程化、規(guī)范化達(dá)標(biāo)處理。

4.4.4 原過濾及地下設(shè)備間

(1)過濾器濾料的更換及局部改造。

對現(xiàn)有多介質(zhì)過濾器的濾料進(jìn)行了更換,對過濾器支撐層、濾盤、濾帽及反沖洗頭進(jìn)行了改造。對現(xiàn)有陶瓷膜過濾器內(nèi)部濾管進(jìn)行了更換,提高了過濾器的工作效率,優(yōu)化了過濾單元,提高了效率。

(2)反沖洗系統(tǒng)的完善。

原過濾裝置反沖洗水泵流量偏小,濾盤支撐層損壞,濾帽堵塞,反沖洗效率低。提標(biāo)改造重新更換了反沖洗水泵,將原使用的普通槽鋼托盤支撐架改為雙層焊接高強(qiáng)度工字鋼背靠式,承壓和載重強(qiáng)度提高,延長設(shè)備使用壽命;將原厚度為0.8cm的普通鋼制托盤改造為1.2cm厚的錳鋼托盤,強(qiáng)度增加,更加經(jīng)久耐用;將濾盤上的塑料制過濾帽改造為高強(qiáng)度篩式聚氯乙烯塑料過濾墊層;將原4.1m托盤上使用的160個(gè)直徑為3cm的塑料制過濾帽改造為使用260個(gè)直徑為2cm厚度為0.2cm的高強(qiáng)度篩式聚氯乙烯塑料過濾墊層,不僅增加了水孔的數(shù)量,而且加大了過濾量,提升了反沖洗效率。

4.5 自控系統(tǒng)的改造

對原有氣動(dòng)門和手動(dòng)閥門進(jìn)行了統(tǒng)一更換,常用閥門全部設(shè)置為氣動(dòng)自動(dòng)閥門,且安裝有開關(guān)可視裝置,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、程序化控制。

4.6 建成后實(shí)際運(yùn)行效果

建成后考察指標(biāo)均達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)要求,見表2

污水處理設(shè)備__全康環(huán)保QKEP

5、結(jié)語

通過采用“混凝+沉淀+迷宮斜板沉淀+多介質(zhì)過濾+陶瓷膜過濾”處理工藝,提標(biāo)改造后的礦井污水處理站出水水質(zhì)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)按照環(huán)保要求,建設(shè)有巴歇爾槽,排水口處安裝有在線監(jiān)測系統(tǒng),與忻州市生態(tài)環(huán)境局監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳。改造后的系統(tǒng)工藝先進(jìn),實(shí)用性強(qiáng),技術(shù)可靠,能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和集約化管理,且經(jīng)濟(jì)合理、高效節(jié)約,系統(tǒng)實(shí)際使用中運(yùn)行穩(wěn)定,達(dá)到了提標(biāo)改造的預(yù)期效果。(來源:山西河曲晉神磁窯溝煤業(yè)有限公司)

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