某铁矿地下涌水回灌工程实例

王婷

摘 要：矿山地下开采时会产生大量地下涌水。根据已批复环境影响报告书要求，为保护区域地下水资源，井下涌水须净化后回灌地下。

关键词：机械过滤；纳滤；消毒

中图分类号：P641 文献标识码：A

1.工程概况

某铁矿的矿坑涌水来自矿体上部奥陶系含水层，70%涌水是地下水通过泄水孔直接下泄到地下水仓，水质清洁，不含重金属，主要含少量悬浮物，接近天然地下水质。根据已批复环境影响报告书要求，为保护区域地下水资源，井下涌水须净化后回灌地下。

2.工程设计原则

为保护区域环境，满足回灌要求，采用机械过滤器+纳滤+消毒的处理工艺。该工艺运行安全可靠，工艺技术先进，节能、环保。具有较大的适应性，应急性，可以满足水质、水量的变化。

3.总体方案介绍

该方案分为4个系统：

3.1矿井水处理系统：

在厂区建设一套设计规模为1000 m3/h的矿井水处理系统，并且该系统工艺满足单台纳滤装置独立运行，以满足系统进水水量变化的需要，保证系统最经济运行。矿坑涌水通过管道自流进入机械加速澄清池，该管段需投加混凝剂、助凝剂、石灰乳药剂。机械澄清池的上清液自流进入原水缓冲池，通过原水提升泵将水提升至原水池，再通过原水泵送至多介质过滤器入口。经过过滤的水自流进入自清洗过滤器，过滤器的出水进入保安过滤器，出水经高压泵加压送至纳滤装置，纳滤产水进入纳滤净水池，纳滤净水池的水再通过回灌水泵，一部分进入厂区总供水泵站，补充生产新水用；一部分送至厂区生活供水泵站；大部分水送至回灌井回灌至地下。过滤器反洗水及纳滤系统清洗水自流进入多介质反洗排水池，最终通过泵加压送至机械加速澄清池。纳滤装置产生的浓水自流到总供水泵站，供选矿厂用于选矿生产和井下充填造浆。

3.2总供水泵站系统

总供水泵站系统包括生产、消防给水系统，临时高压消防系统，环水给水系统，尾矿冲洗系统，选矿设备冷却系统。

3.2.1生产、低压消防新水给水系统

来自水处理车间的部分净水自流送入供水泵站，通过补水阀门向供水泵站生产、消防新水池补水，再由新水泵加压外送，作为生产、消防水供全厂生产及消防使用。生产、消防新水给水管网为环状，干管为DN400球墨铸铁给水管。厂区消火栓为地下式，沿道路一侧布置，消火栓间距不大于120m。新水泵组由生产、消防新水池吸水，将新水加压后送至选厂各车间用水点。泵组出水管道上设压力表、流量计，信号传至控制室及选厂总调度室。新水池出水管设流量计，水池设液位监测，信号传至控制室及选厂总调度室。

3.2.2临时高压消防系统

由于井塔楼高度较高，室内消火栓给水系统采用临时高压消防系统，由消防主泵及消防稳压设备及消防管道组成。火灾时启动消防主泵进行灭火，平时由消防稳压设备持压保证管道压力。消防设备设于总供水泵站，水量储存在生产、消防新水池中。

3.2.3环水给水系统

主厂房排出的尾矿自流入尾矿浓缩池，过滤车间滤液压力送至尾矿浓缩池，经浓缩后溢流水自流进入总供水泵站环水池，经总供水泵站环水泵加压后供选矿工艺使用。在系统各环节和生产工艺流程中设置流量、压力等计量仪表，在线监测系统运行和水量分配情况。环水泵组由环水池吸水，将环水加压后送至各车间环水用水点。泵组出水总管上设压力表、流量计，信号传至控制室及選厂总调度室。环水池水池设液位监测，信号传至控制室及选厂总调度室。

3.2.4尾矿冲洗系统

尾矿冲洗系统用于对尾矿矿石进行清洗，水质较差，该系统供水水源来自新水，通过冲洗泵向用户供水，冲洗完后的水并入环水系统，自流回环水水池，作为补水使用。

3.2.5选矿设备冷却回水系统

选矿设备冷却回水为利用厂区生产、消防水管道直接供水，水质不变，水温略有升高，因此，该部分水依靠余压直接回水至总供水泵站新水池，作为新水循环使用。管道上设压力表、流量计，信号传至控制室及选厂总调度室。

3.2.6排水系统

泵站内设管沟，各种管道均布置在管沟内，为避免管沟进水管道受水浸泡受损，在管沟端头设1000×1000mm的集水坑，内设潜污排水泵，水泵的运行由积水坑内的水位自动控制。

3.3全厂水系统事故池

在厂区设1座系统事故池，池内设两台自动搅匀潜污排水泵，人工控制水泵的启停。

3.4生产废水集水池

设两座钢筋混凝土水池，每座池子设1台潜污排水泵，用于将生产废水进行收集后，送往3#澄清池进行处理。

4.主要设备

4.1多介质过滤器

多介质过滤器其作用是去除水中的各种悬浮物、胶体杂质，是预处理的主要设备，降低原水浊度，保证纳滤膜表面的清洁与通畅。过滤器由钢衬胶过滤罐、进口控制阀、过滤介质、布水器和相关管道等组成。

4.2自动刷式过滤器

自动刷式过滤器是重要的预处理装置，它是利用过滤筒前后压差，通过自动化元器件和电动执行机构自动清洗滤网、全自动排污的过滤器。本排污过滤器除装有压差控制器外还可选用定时控制器，可以根据用户需要设置清洗排污时间进行全自动清洗排污。还可选用压力传感器和PLC控制器，采用触摸屏控制，用户可以通过人机界面自行设置排污周期和排污时间，并可以与计算机连接，实现远程控制。当过滤器使用一段时间后，在滤网表面会积聚杂质颗粒，使通过流量减少，阻力增大，进出口产生压差。当压差达到设定值时，压差控制器输出信号，由电动机带动装于滤筒内的不锈钢刷转动，同时电动排污阀开启，清洗滤网与排污同时进行，过滤器进出口压差低于设定值时，清洗排污停止，实现全自动控制。可滤去水中各种悬浮物杂质，确保系统设备的安全可靠运行。技术特点：占地小；投资省；重量轻，安装简便，自动化程度高；节水率高；自耗水率小于1%；出水水质好，无滤料泄露；出水压头损失小，连续供水，反洗期间供水不间断。

4.3纳滤装置

纳滤装置是介于超滤和反渗透的一种膜过滤技术，可以去除细菌病毒、大分子有机物、高价态可溶盐类等。与反渗透相比较，即使在高盐度和低压条件下也具有较高渗透通量，因为无机盐能通过纳滤膜而透析，使得纳滤的渗透压远比反渗透低，这样在保证一定的膜通量的前提下，纳滤过程所需的外加压力比反渗透低得多。而在同等压力下，纳滤的膜通量则比反渗透大得多。此外，纳滤能使浓缩与脱盐的过程同步进行，所以用纳滤代替反渗透，浓缩过程能有效快速地进行，并达到较大的浓缩倍数。由于具有以上特点，使得纳滤膜可以同时进行脱盐和浓缩并具有相当快的处理速度。这些都是传统的过滤（如砂滤、多介质过滤等）无法实现的。其初期投资和运行成本较反渗透技术低30%左右。

经过预处理单元处理后的原水，经高压泵增压后进入纳滤膜组件，由于纳滤膜的选择透过性能，水在高压下可以透过纳滤膜进入淡水侧，而各种盐分则随高压水流冲出，使水一分为二，从而达到盐与水分离的目的。纳滤膜分离技术具有占地面积小、出水水质好、自动化程度高等特点，是本次工程经过多方论证后选定的理想处理设备。本工程采用HDNF-200型纳滤装置6套，单套制水能力200m?/h，脱盐率：≥70%（3年内）水回收率70%～75%。

5.处理效果

该项目自投产以来，各项经济指标良好：TDS的含量和硫酸盐含量将分别降至361.8mg/L和71.8mg/L，大大低于《地下水质量标准》GB/T14848-1993中Ⅲ类地下水要求的数值。

结语

该工艺运行安全可靠，工艺技术先进，节能、环保。具有较大的适应性，应急性，可以满足水质、水量的变化。目前设备运行良好，经济环境效益显著。

参考文献

[1]郭金教，等.地下水回灌与再利用[J].资源节约和综合利用，2000（2）：38-39.

[2]成徐州，等.城市污水地下回灌技术现状与发展[J].中国给水排水，1999，15（6）：10-12.endprint