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曝气-絮凝沉淀-V型滤池工艺在矿井水处理中的应用
更新时间:2016-12-30 来源:《给水排水》 作者:李培云,李爱民,孙凌

摘要:根据矿井水排水量大、水质高铁、高锰等特点,设计采用了曝气氧化-絮凝沉淀-V型滤池处理工艺,形成了一个稳定高效的水处理及回用系统。介绍了工程的设计、运行情况并对工程特点及经济效益做了总结。

矿井水水质受地下含水岩石层、岩石性质和地下水迁移流动的影响,属于高铁、高锰、高矿化度、高硬度的苦咸水(外观呈红褐色),直接排放会给周边环境带来严重环境污染,需进行深度处理才能达到环保排放标准。华源矿井2007年9月闭坑地处山东新泰市,水资源相对贫乏,矿区周边企业较多且临近新汶顶峰电厂,目前,矿井正常排水量为755.1m3/h,最大排水量为1 306m3/h。因此,需要对矿井水进行处理,处理后的矿井水可作为电厂生产用水水源,实现废水再生利用,提高环境效益、社会效益和经济效益。

1 工艺流程设计

1.1 水质

根据华源矿井水水质资料,进水水质主要指标如下:pH 7,SS 0~100mg/L,铁≤53.5mg/L,锰≤4.6mg/L,硫酸盐≤1 340mg/L,含盐量(以电导率计)3 600μS/cm,溶解性固体2 510mg/L,总硬度1 590mg/L。

矿井水处理站出水除部分作为电厂生产用水外,其余达标排放。外排水水质应符合《山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准》(DB 37/599-2006)中一般保护区标准,同时满足《煤炭工业污染物排放标准》(GB 204026-2006)中矿井水的排放要求。根据外排水和生产回用水水质的要求,确定本工程出水水质为:pH 6.5~8.5,SS≤5mg/L,COD≤50mg/L,BOD5≤10mg/L,锰≤0.1mg/L,Fe≤0.3mg/L。

1.2 处理规模及工艺流程

本矿井水处理站设计处理规模为900m3/h。根据矿井原水、外排水和生产回用水水质要求,设计采用曝气氧化+絮凝沉淀+过滤处理工艺。矿井井下排水直接进入曝气池充分曝气氧化,曝气池出水自流至絮凝、沉淀池,同时加入絮凝剂、助凝剂,池内设斜板,提高沉淀效率,沉淀后的出水自流至V 型锰砂滤池过滤,出水自流至清水池。除部分生产回用外,多余水从该池溢流达标排放。曝气池采用曝气头曝气;絮凝、沉淀池排泥进入污泥池,然后泵至带式浓缩脱水一体机处理,处理后的泥饼外运;污泥池溢流、V型锰砂滤池反冲洗水、带式浓缩脱水一体机滤液自流至废液池;废液池污水泵至曝气池循环处理,不外排。矿井水处理工艺流程见图1。

2 主要水处理建、构筑物设计

水处理站土建工程包括曝气池、絮凝沉淀池、V型滤池、清水池、废液水池、污泥池和综合水处理间。

(1)曝气池。曝气池2座,钢筋混凝土结构,全地上式布置,单池尺寸:10m×10m×5.6m;主要功能是使污水充分曝气充氧;曝气池采用膜盘曝气器,450个,单个充氧能力为0.2kgO2/h,曝气时间为50~60min。

(2)絮凝沉淀池。采用2组高效絮凝池、斜板沉淀池,絮凝剂采用聚氯化铝(PAC),助凝剂采用聚丙烯酰胺(PAM),混凝时间为12min,絮凝段采用竖向流翻腾式结构,并在竖向流道中放置星形絮凝设备。沉淀池设计采用逆向流斜板沉淀池,利用接触絮凝、过滤网捕和沉淀原理将水中固体颗粒去除,沉淀池花墙进口,池面设多根钢制穿孔集水槽集水,以保证出水均匀,该池主要用于去除水中Fe(OH)3、沉淀SS等。为保证絮凝沉淀池出水中锰的含量低于2mg/L,在絮凝沉淀前加入二氧化氯强氧化剂,进一步氧化锰离子。主要设计参数:单格沉淀池尺寸L×B×H=10.5m×6.2m×5.6m,颗粒沉降速度v0=0.3mm/s,清水区上升流速v=1.9mm/s,斜板长1m,倾角60°,斜板面积Af=126m2,设计表面负荷为5.5m3/(m2·h),总水力停留时间为60min,反应时间为12min。

(3)V型滤池。2座,与清水池联合布置,清水池有效容积为400m3,滤池平面尺寸为23.3m×17.2m,单池过滤面积60.7m2,设计滤速7.4m/h;反冲洗采用气水联合反冲洗加表面扫洗。

(4)废液水池、污泥池。污泥池与废液水池联合设置,半地下式钢筋混凝土结构;污泥池功能是污泥周转及降低污泥含水率,有效容积400m3,底流采用潜污泵抽取,进入在综合车间浓缩一体化带式脱水机进行污泥脱水。废液水池主要用于收集污水处理过程中的浓缩一体化带式脱水机滤液、过滤池反冲洗排水、污泥池溢流,有效容积400m3。

(5)综合水处理间。平面尺寸L×B×H=35.2m×14.2m×5.6m,一层。主要布置清水泵2台、加药设备3套、带式污泥脱水机1套、二氧化氯发生器2套;布置配电控制间、值班间等。

3 效益分析

(1)经济效益分析。项目总投资为895万元,单位经营成本(包括药剂费、动力费、工资福利费和维护检修费)为0.27元/m3,单位总成本(包括经营成本、折旧费、管理及其他费用)为0.39元/m3,年运行总成本约305.5万元。目前,新汶矿业集团新汶顶峰电厂有8 000m3/d的生产用水需取自邻近水库,这部分水使用费为2.93元/m3(水源购置费2元/m3、排水水资源费0.13元/m3、污水处理费0.8元/m3),合计约为855.5万元。因此,项目建成后,外购水库水可全部由处理后的矿井水替代,每年可

(3)系统人性化,矿井水处理站采用控制室集中控制和手动控制两种操作方式;自动化控制系统采用PLC控制,对各控制部分数据进行采集和处理,实时监控和显示各设备的运行状态和故障状态,如水的流量、进出水浊度、水池液位、水泵压力等有关数据等。

(4)为满足除铁除锰的要求,本工程V型滤池滤料采用均质锰砂滤料,有效粒径为0.6~1.2mm,厚1 200mm;进、排水阀分别采用气动不锈钢方形闸门,反冲洗阀门气动蝶阀,出水阀门采用流量调节阀,并通过流量调节阀调整滤池水位基本保持不变,避免滤层出现负压,并达到恒水位恒速过滤的目的。

(5)本工程在试运行阶段对V型滤池反冲洗进行了反复调试,最终确定反冲洗控制的工作程序:①气冲洗,冲洗强度15L/(s·m2),冲洗时间为1min;②气水混合冲洗,气冲洗强度15L/(s·m2),水冲洗强度3L/(s·m2),冲洗时间为3min;③单水冲洗,冲洗强度6L/(s·m2),冲洗时间为4min;④表面扫洗,冲洗强度2L/(s·m2),冲洗时间为1min。

版权、出处:《给水排水》

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