1、85北方某矿井水处理工程提标改造设计文_李泓 山西铁居环保科技有限公司摘要：本文介绍了北方煤炭矿区某矿井水处理工程提标改造设计特点。在保证出水达标前提下，设计采用先进的超滤（UF）处理工艺，这也是超滤膜在该地区的首次应用。同时，新增了石英砂过滤器、活性炭过滤器、精密过滤器、袋式过滤器和超滤系统，对现有的清水池进行改造，出水水质可达到国家地表水准类标准(GB3838-2002)，并且企业可以回收利用。关键词：矿井水；提标改造；超滤膜Upgrade Design of Mine Water Treatment Project in North ChinaLI Hong Abstract This
2、paper introduces the design characteristics of a mine in northern coal mining area.On the premise of ensuring the effluent standard,the design adopts advanced ultrafiltration(UF)treatment process,which is also the first application of ultrafiltration membrane in this area.At the same time,quartz san
3、d filter,activated carbon filter,precision filter,bag filter and ultrafiltration system are added to transform the existing clear water pool,the effluent quality can reach the national surface water standard(GB3838-2002),and enterprises can recycle.Key words mine water；bid raising transformation；ult
4、rafiltration membrane矿井水水质一般具有两方面特征，即悬浮物含量较高，且不稳定，感官性状差；悬浮物的颗粒粒径小、比重比较轻、沉降速度较慢，矿井水中悬浮物的颗粒直径比较小，平均值在28m，矿井水中的悬浮物基本都是煤粉。因此，为保障矿井所在地水环境，矿井水处理工程提标改造问题亟待解决。1 工程现状介绍1.1 基本概况该矿井水处理站位于北方中某矿区，于 2010 年建成投产。工程设计为调节池、澄清池和清水池等构筑物对矿井水进行处理，处理规模为 500m3/d。矿井水处理工程工艺流程如图1 所示。1.2 存在问题针对该煤矿矿井水处理工程运行至今的实际情况，主要存在两方面问题。原矿井
5、水处理工艺中缺少 COD、BOD5等有机物胶体去除的工艺段，出水中 COD 和 BOD5高于 地表水环境质量标准(GB3838-2002)中III 类水标准，不满足现在环保要求。原矿井水处理工艺中对悬浮物的去除不彻底，出水中悬浮物和色度不达标，影响中水回收利用，需要进行工艺调整。图 1 矿井水处理工程工艺流程图场景862 提标改造方案本次提标改造工程主要分为两部分：一是对现在的澄清池和清水池改造，增加其储水能力和中水回用能力；二是增加石英砂过滤器、活性炭过滤器、精密过滤器和超滤系统等。因此，矿井废水提标改造工艺为“中间水池+石英砂过滤器+活性炭过滤吸附+精密过滤器+超滤+消毒工艺”。另外，该矿
6、井水处理工程需建设1座中间水池及超滤膜车间，配套1台石英砂过滤器和 2 台活性炭过滤器，作为超滤膜工艺前段的预处理系统。根据环保政策要求，矿井水提标改造后，出水水质须达到 地表水环境质量标准(GB38382002)中III 类水标准。出水水质指标见表1。表1 出水水质指标表项目单位水质指标项目单位水质指标pH69砷mg/L0.05溶解氧mg/L5汞mg/L0.0001高锰酸盐指数mg/L6镉mg/L0.005化学需氧量mg/L20铬（六价）mg/L0.05五日生化需氧量mg/L4铅mg/L0.05氨氮（NH3-N）mg/L1.0氰化物mg/L0.2总磷（以P计）mg/L0.2挥发酚mg/L0.
7、005总氮mg/L-石油类mg/L0.05铜mg/L1.0阴离子表面活性剂mg/L0.2锌mg/L1.0硫化物mg/L0.2氟化物（以F-计）mg/L1.0粪大肠菌群个/L10000硒mg/L0.013 提标改造工程设计3.1 中间水池采用不锈钢水箱，中间水池用于储存预处理的出水，设超滤增压泵，将水增压提升至自石英砂过滤器、活性炭过滤器及UF 超滤系统。中间水池内安装 1台液位计，来控制超滤增压泵自动运行，中液位启泵，低液位停泵。设计参数：流量为Q=21m3/h；停留时间为1.5h。3.2 加药系统（利旧）该加药系统为 PAC 和 PAM 加药系统，主要用于混凝沉淀，去除水中部分悬浮物、胶体等
8、物质。3.3 石英砂过滤器对澄清池出水进行过滤，截留未沉淀的胶体及悬浮物，定期进行反洗。设计参数：流量为Q=21m3/h；过滤速度为10m/h；规格型号为 MR-SGL-1600；数量为1套。3.4 活性炭过滤器活性炭颗粒有非常多的微孔和巨大的比表面积，具有很强的物理吸附能力；能够吸附从前级过滤器泄漏过来的悬浮物、胶体和有机物等污染性物质，同时对水中的有机物、氟化物、氨氮、异味、色度、铁、余氯及重金属离子等也有明显的吸附去除作用。活性炭过滤器定时手动反洗，反洗时间尽量选择在调节池不进水阶段。设计参数：流量为Q=62.5m3/h；运行滤速为1012m/h；反洗强度为1215L/m2S；反洗周期为
9、1次/13d；反洗历时为 8 12min/次；型号规格为 MR-HGL-1600；数量为 2 台。3.5 超滤系统超滤（UF）是一种利用机械筛分原理来截留废染物的膜处理过程，在一定的压力驱动下，直径大于超滤膜孔径的废染物被截留在膜的表面，水则可以透过膜孔到达产水侧，从而完成了去除废染物的过程，在超滤过程中水无相变、无质变。由于超滤膜的孔径十分微小，因此能截留水中所有的悬浮物、胶体、大分子有机物、细菌、病毒等污染物。超滤产水品质非常高而且稳定，能确保出水水质达标。设计参数：本系统设置1套产水量为 21m3/h 的超滤装置。选用的超滤膜为外压式中空纤维膜组件，超滤装置采用错流过滤的形式运行，以减缓
10、超滤膜的污染速度，延长超滤膜的使用寿命。根据 UF 膜元件的运行特性，超滤膜的反冲洗和化学清洗是保证系统稳定运行的关键环节。本系统的清洗策略：反冲洗。超滤装置可以实现自动反冲洗功能，由超滤反冲洗水泵供水。反冲洗水为超滤产水。一般反洗频率为每3060min反洗一次，每次反洗 150 300s。为保证反洗效果，在反洗进水管中加入次氯酸钠或柠檬酸，以减轻有机污染或无机污染物的累积。化学加强反洗。为了提高反冲洗效果，延长超滤膜使用寿命，定期向反冲洗管道上投加化学药剂（如盐酸、氢氧化钠等），使得超滤膜被反洗得更加彻底。化学清洗系统。除了对超滤装置实行自动反冲洗和化学加强反洗外，还必须对其进行定期的手动化
11、学清洗，以保证超滤膜的过滤效果和延长其使用寿命。超滤装置的化学清洗周期一般为13月/次。化学清洗一般使用的药剂为柠檬酸或 HCl溶液、NaOH 或 NaClO 混合溶液。建构筑物参数：超滤装置基础为1座；尺寸为4.5 1.60.3m；结构形式为钢筋砼。UF 设备参数：见表 2 所示。87表2 UF设备主要设计参数项目性能参数数量 单位 备注UF超滤装置型号MR-UF-500，规格Q=500m3/d1套精密过滤器型号：MR-JM-25，Q=25m3/h，过滤精度50m1套产水电磁流量计LGD型电磁流量计，规格：DN80，420mA1台反洗电磁流量计LGD型电磁流量计，规格：DN125，420mA
12、1台压力变送器插入式压力变送器，规格：01MPa，420mA2台进水加药装置型号：MR-UF-JS-100，储药箱V=100L计量泵；Q=09L/h，P=7bar，N=25W1套反洗加酸装置型号：MR-UF-H-100，储药箱V=100L计量泵；Q=025L/h,P=7bar,N=0.18kW1套反洗加碱装置型号：MR-UF-OH-100，储药箱V=100L计量泵；Q=025L/h,P=7bar,N=0.18kW1套反洗袋式过滤器型号：MR-DGL-80，Q=80m3/h，过滤精度50m1套化学清洗装置型号：MR-HQX-2000，储药箱V=2000L清洗泵:Q=50m3/h,H=18m,N=
13、5.5kW1套工艺用气系统型号：MR-UF-GQ-5001套仪表用气系统型号：MR-UF-YQ-5001套3.6 清水池（利旧）利用现有回用水池作为UF产水池。清水池用于储存UF超滤系统的出水，内设反洗泵用于反洗UF 超滤机组及活性炭过滤器，其余的水用于井下回用或达标排放。清水池内安装 1台液位计，来控制反洗泵的停泵保护。3.7 消毒设备在清水池中投加次氯酸钠对 UF 产水进行消毒，同时，可利用折点加氯原理去除水中微量氨氮。UF 超滤系统产水时，投加次氯酸钠消毒。设 计 参 数：流 量 为Q=21m3/h；有 效 氯 投 加 量 为10 15mg/L。3.8 污泥池新建污泥池用于储存预沉调节池
14、及一体化净水器的排泥，并通过上料泵将煤泥提升至煤泥脱水系统，同时配套潜水搅拌机和液位计进行手动控制。设计参数：流量为Q=500m3/d；煤泥含量 为8001200mg/L；煤泥含水率为 97%；脱水次数为 2 次/d。3.9 煤泥脱水系统用于煤泥脱水处置。3.9.1 厢式压滤机设计参数：型号为 XMY30/870-30U；过滤面积为30m2；过滤压力为 0.6MPa；数量为1台。3.9.2 螺杆泵设计参数：型号为G35-1；流量为Q=10m3/h；数量为2台。3.10 综合处理间（新增）综合处理间放置活性炭过滤器、UF 超滤装置、污泥脱水机等设备，为钢结构形式。3.11 综合水处理间（利旧）对
15、综合水处理间水泵房重新布置，拆除原来的水泵及加药装置，放置新的加药装置及石英砂过滤器；污泥泵房内设备拆除后，放置螺杆泵。4 项目投资及实际出水指标该矿井水提标改造工程的投资估算总额为 272.25 万元，设计出水水质达到国家地表水准类标准(GB38382002)。目前，该矿井水提标改造工程已经完成，并在调试运行期间，出水水质能够达到设计标准。出水水质检测如表3 所示。表3 出水水质表项目单位出水数值项目单位出水数值PH7.2砷mg/L/溶解氧mg/L812汞mg/L/高锰酸盐指数mg/L3.8镉mg/L/化学需氧量mg/L613.5铬（六价）mg/L0.05五日生化需氧量mg/L1.53铅mg
16、/L/氨氮（NH3-N）mg/L0.4氰化物mg/L/总磷（以P计）mg/L0.1挥发酚mg/L0.005总氮mg/L-石油类mg/L0.05铜mg/L0.2阴离子表面活性剂 mg/L/锌mg/L0.1硫化物mg/L0.1氟化物（以F-计）mg/L0.1粪大肠菌群个/L/硒mg/L/5 结语北方矿区有诸多类似的矿井水处理工程，因处理不达标煤矿只能停产整改，且有部分未达标污水排入水体，导致当地水体污染。因此，对矿井水处理工程进行提标改造，出水水质能够达到设计标准，能够很好保护地下水源及自然环境。采用 UF 膜工艺产水水质良好、运行平稳且产水能进行井下回用。该项目的实施对于煤矿地区使用 UF 膜工艺处理矿井水提供了良好的范例。参考文献1 周文佳.农村饮用水处理工程提标改造设计 J.节能与环保,2021,329(12):74-76.作者简介李泓（1983-）,男,甘肃省庆阳市人,本科,助理工程师、二级建造师（市政、建筑）,从事水污染控制研究及污水处理厂的设计运行工作。
