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煤化工企业矿井水处理工艺研究

简要介绍了煤化工企业矿井水的类型和水质特点,根据煤化工企业矿井水的处理思路,分析了煤化工企业矿井水的一体化处理工艺流程,有利于提升矿井水再利用水平。

引言

随着国家对环境保护工作的愈发重视,煤化工作为传统的重污染行业,有必要采取环保手段对其排放的污水进行净化处理。煤化工企业矿井水的水质具有悬浮物含量高、硬度高等特点,使其不能被直接回收利用。如果不对矿井水进行有效的降解和处理,不仅会污染土壤,还会堵塞工业设备的输水管,例如导致降尘喷头堵塞、输水管道结垢及设备冷却通道结垢堵塞报废等。

1 煤化工企业矿井水的水质特点

矿井水类型

矿井水通常是指煤炭开采过程中所有渗入井下采掘空间的水,平均吨煤涌水量约为4m3。根据矿井水的特点大致可分为5种类型:(1)洁净矿井水;(2)含悬浮物矿井水;(3)高矿化度矿井水;(4)酸性矿井水;(5)含特殊污染物矿井水。煤是有机物和无机物的复合体,不同煤化阶段的煤分子结构大小不同,煤粒表面所带电荷数量也不同,因而其亲水程度各异。本文重点研究煤化工企业的矿井水,即含悬浮物矿井水。

水水质特点

在煤炭开采过程中,地下水直接接触岩层和煤炭,极易发生一系列物理、化学反应,导致水质受到污染,具有显著的煤炭行业特征,主要表现为:煤化工企业矿井水所含悬浮物远高于地表水的悬浮物含量,且所含悬浮物粒度小、比重轻、沉降速度慢、混凝效果和感官性状差。由于煤炭开采过程中需要使用设备设施,而这些设备需用汽油、柴油等作为动力能源,因此矿井水中往往还含有废机油、乳化油等有机污染物,其中的有机化合物、油脂以及硫化物会对土壤造成严重的污染。因此,必须对矿井水进行降解净化处理,不仅可以缓解矿井水资源短缺的危机,还可以将矿井水回收用于井下降尘喷雾。

2 煤化工企业矿井水的处理思路

尽管有时矿井水悬浮物不是很多,但由于含悬浮物矿井水中煤粉的作用,水呈明显的黑色,感观性状差。每升矿井水中悬浮物的含量为几十毫克至几百毫克,不同的含悬浮物矿井水由于悬浮物含量和煤屑占悬浮物的比例不同,使得化学需氧量(COD)差异较大,但COD是由煤屑中碳原子的有机还原性所致,在水中十分稳定,会随着悬浮物的去除而消失,故不需要进行生化处理。

煤化工企业含悬浮物矿井水的处理采用“混凝—沉淀—强化过滤”的方法,使出水达到工业用水标准。其中混凝通常采用聚合氯化铝和聚丙烯酰胺药剂配合投加。矿井水经混凝反应后,再进行沉淀,实现固液分离,去除大颗粒的悬浮物,细小的悬浮物再用强化混凝沉淀过滤的方法去除,使出水达到工业用水标准。本文设计的迷宫斜板沉淀池,通过工程实践证实,其在处理井下排水时,将反应和沉淀集中在一套装置内,既便于管理,又节约用地,该设备具有停留时间短、处理效率高、运行稳定等特点。因此,逐渐被广泛应用于各煤矿井下的排水处理中。

3 煤化工企业矿井水处理工艺流程解析

针对煤化工企业矿井水,本文采用新建平流式初沉调节池+一体化全自动净水器作为核心处理设备,有利于提升矿井水处理水平,其具体工艺流程如图1所示。

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水池(平
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流式初沉调节池);
建立集水池,将矿井水收集到集水池,对排放的废水进行水质、水量调节,保证后续构筑物的稳定运行,同时该池具有预沉作用。

迷宫斜板沉淀池:建立迷宫斜板沉淀池,将集水池内的水用水泵提升至迷宫斜板沉淀池内,由液位控制器控制加药机自动向管道内加混凝剂PAC和助凝剂PAM后,进入迷宫斜板沉淀池,经高效絮凝反应后的SS(悬浮物总颗粒)形成大而稳定的矾花进入沉淀区,矿井水中的悬浮物等在迷宫斜板的作用下,沉淀在斜板上,慢慢滑入沉淀池污泥斗中,经泥斗下方的自动排泥机,排入污泥浓缩池。

一体化全自动净水器:高密度迷宫斜板沉淀净水器出水中还含有少量的胶体物质,则进入中间水池,然后再由水泵提升进入后续的一体化全自动净水器,进一步强化混凝、沉淀、过滤处理过程,确保出水水质符合要求。净水器的反冲洗排水进入污泥浓缩池进行污泥减量处理,防止二次污染。

水质初检及路:径如果斜板沉淀池出水达到水质要求,可直接超越浅层介质高速过滤器系统或一体化全自动净水器直接进入后续的清水池;如果迷宫斜板沉淀池出水不合格,则需经过净水器进行深度处理,确保出水达标排放。

污泥处理斜板沉淀池:浅层介质高速过滤器系统及一体化全自动净水器排出的污泥进入污泥浓缩池,浓缩一段时间后进入污泥调节池。污泥由泵打入干化系统进行干化处理,干化系统机采用卧螺式离心脱水机,干化煤泥可对外销售,滤液进入调节池或中间清水池。污泥浓缩池中的上清液进入调节池进行循环处理,防止二次污染。

排放或回用:出水进入清水池,然后由回用泵提升回用至各用水点,当清水池的水储存满后,则溢流直接排入管网。

加药装置:本工程配套的加药装置主要有PAC加药装置、PAM加药装置等,PAC加药装置由搅拌箱、搅拌机、加药泵以及辅助设备、管路、阀门、管计、表计等组成。

4 结语煤化工行业作为高能耗、高排放、高污染行业,对环境污染影响巨大。

本文通过设计煤化工企业矿井水的一体化处理流程,有效降解了矿井水中的有机成分和油脂成分,实现了矿井水的回收利用。


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