井下污水处理工艺分析

2020-12-20王玉年

中国金属通报 2020年10期

王玉年

（国家能源集团神东煤炭公司榆家梁煤矿，陕西神木 719316）

在煤炭开采中，井下往往会出现很多作业后残留的污水，这些污水包含大量的成分，尽管每个井下的污水成分都不一样。然而污水自身有很多有机成分，必须要采用有效的处理工艺来处理井下污水，这是目前煤矿管理人员必须要重视的问题。

1 污水的来源介绍

煤矿污水来源具体表现在以下几点：第一，包含悬浮物的矿井水。这种类型水质通常呈酸性，主要采用混凝沉淀法对水中悬浮的岩尘或者煤层进行处理。第二，高矿化度矿井水。这种类型水质呈偏碱性，水质硬度相当高，该类型水源如果不处理，就直接向地表排放，容易导致土壤盐渍化速度加快，使得人们的身体受到伤害。普遍采用电渗析法以及离子交换法等等，减少水体的硬度。第三，酸性矿井水。该类型水体具有很强的酸性，容易危害水生物，在排放中也会导致有关管路被腐蚀，主要运用生态法以及综合法对酸性水进行处理。第四，矿区生活污水来源包括锅炉、食堂以及办公等等，该类型污水如果远远超出标准要求，就会对土壤造成污染，甚至威胁生态环境。

2 井下污水处理系统设计

为了可以使污水处理技术管理效率得到提升，将中心控制系统增设在处理流程中，可以在任何时间对进出流量以及加药等各项指标进监测与监控，通过将一些开关安装在现场，比如：液压以及传感器等等，能够迅速向PLC 中控室传输有关数据，确保净化后的水质符合标准要求，提升自动化控制系统有效管理水平，其改造内容主要包括以下几点。

2.1 加药自动化

要想真正实现加药自动化控制，需要运用PH 精度是0.3 级的电池流量测量水流量，污水的PH 值使用PHP 监测系统，将计量精度控制在小于0.02，在实际操作过程中可以采用手动控制加药方法，也可以借助电脑鼠标或者键盘对制药剂泵的加药次数进行自动控制，以实现自动化加药过程。

2.2 新建排污和反冲洗自动化

就PLC 控制系统来讲，其最明显的优势是可以将排污中的信号利用数据传输向中控室传输，进而方便集中控制，利用远程控制气动蝶阀自动清洗自动排污装置。首先，就排污自动化来讲[1]。应用PLC 方法在污水控制柜中对沉降罐以及收油罐上的气动蝶阀进行控制，对沉降罐的开关阀门实施操作，以实现自动排污的目标。通常，可以将排污时间设置成2 ～8 个小时，排污次数是每五分钟一次，该控制方法可以在自动排污的基础上进行反洗。其次，就反冲洗自动控制来讲，类似于排污自动化控制方法，一次和二次滤罐的出水以及进水都安装气动蝶阀，在污水控制柜中对进口和出口的阀门进行控制。

2.3 液压监控和中心控制室

将电脑更新控制系统和污水处理现场信号进行连接，在污水处理中对沉降罐以及收油罐合理设置液位显示，和泵连接，而且安装报警装置，罐内的报警装置如果启动或者液位远远高于设置线，这时中心控制系统就可以及时采用控制策略来调整，以实现智能化控制污水处理系统[2]。就专心控制系统的改造来讲，为了可以实现网络化污水处理工艺流程，可以将PLC 微控制器和计算机系统设置在中控室中，集中输出和存储控制信号，进行远程控制污水处理；就液位监测和控制来讲，针对冲洗罐和每个油罐合理设置，因为监测添加防爆液压式液压变送器，充分发挥就地显示功能，而且向中心控制室传送监测数据信息。如果每个装置中液位比控制线低，报警装置，就会立即启动，控制中心要求泵停止。若液位线比控制线低，这时泵就会又一次进行工作，以高效监测装置液位。

3 井下污水处理策略

3.1 深井煤矿运用污水资源化的方式

在利用污水资源化时，必须要正确区分运用地方，每个煤矿所排放的水质都是不一样的，其采取的污水资源化方式也存在差异，深井煤矿污水类型是以生活污水以及井下排水等等为主，这些污水经过处理后可以作为生活水或者农业水，又一次使用。这种污水的系统工程，是由多个部分组成，比如：预调节处理系统以及高效沉淀系统等等。首先，煤矿水进入调节池后，利用高效沉淀系统经过絮凝微电解进行处理，然后搅拌分离操作泥渣。这样可以去除污水中大部分污染物，滤池中有很多滤料都在滤池内均匀的分散，将上部的水利用滤池，又一次将剩下水中的杂物都去除，然后利用超滤系统净化水质，确保水质符合要求，其过滤过程中的泥块以及煤渣等等，利用脱水向其他的地方排放，这样就会有其他的用途。利用以上的污水处理方式，能够将经过净化的水资源向附近居住的人提供，这样可以缓解人们热水不够的现状，这些经过处理的污水也能够在煤炭生产中利用，例如：洗煤往往需要很多水，这时可以将日常生活中的污水以及人们的洗澡水，利用调节池以及沉砂池等等，经过臭氧消毒，灌到清水池，那么这些水就能够用于洗煤[3]。使用井下水，就是将深井水与洗澡水使用次氯化钠进行消毒，就能够作为井下洒水。在农业生产上所使用的水应该采用先进的水净化技术进行处理，这样才能够在农业灌溉中运用，以实现水资源的循环利用，避免浪费大量的水资源。

3.2 生物氧化

生物氧化，主要是借助微生物的特性来处理污水，是指将生物滤池法与活性污泥法相结合，充分发挥每个方法的优势有效处理污水。在现阶段的深井煤矿污水处理中，这种方式是最适合的方式，此方式的基本原理是将填料添加到调节池，让污水在迅速流通中，与填料以及生物膜发生接触，让微生物的特性全面发挥出来，可以迅速处理污水，以获得明显的净化水效果。

4 井下污水处理工艺

煤矿井下污水的处理工艺主要是将物化法和过滤工艺相结合，其处理步骤具体表现在以下几点：污水进入初沉调节池，将水中大颗粒物质和泥沙除去，接着添加絮凝剂，让小颗粒物和悬浮物可以沉淀，最后进行杀毒与过滤，达到标准要求后，其排放出去[4]。其技术特征有三点：第一，利用初沉调节池，除去大颗粒物与泥沙。第二，添加絮凝剂。利用斜管沉淀池，除去细颗粒和胶体物，利用高效纤维过滤器的吸附以及截流等等，将一些比较小的悬浮颗粒除去。

5 井下污水处理工艺的创新点

井下污水处理工艺的创新点主要体现在以下几点：三级物化法处理与污泥局部回流策略。第一级是自然沉淀，是指将井下污水中大颗粒泥沙除去。第二级是加药阶段，添加絮凝剂，让污水中的悬浮物形成混凝沉淀，使胶体物和细小颗粒物可以除去[5]。第三级是过滤阶段。也就是深度处理，借助滤料的凝聚以及拦截等功能，将比较小的悬浮颗粒除去，该工艺技术流程并不复杂，而且自动化水平较高，可以对每个处理单元相关工艺管道、每一种能源介质管道以及药剂制备设置相应的专业计量检测装置，在整个运行操作中十分安全，运行费用不高，也不会严重污染环境。根据实验结果显示，煤矿井下污水进行三级物化处理后，其水质比较高。因此，运用三级物化法处理工艺，能够保证出水水质符合一级排放标准，而且可以合理运用原本的设施，减少资金投入。除此之外，在推广先进处理方法以及新技术等等方面都发挥着重要的示范作用。

6 井下污水处理的中水回用处理

所谓的中水回用处理工艺，简单来说，就是运用反渗透以及过滤等等，对处理之后的中水实施深度处理[6]。其系统工艺流程有以下几点：处理结束的中水利用水泵传送到超滤脱盐系统，首先杀菌，然后添加适量的混凝剂，接着送到自动清洗过滤器，在自动清洗过滤器中间较大的杂质去除，进到超滤膜组件，将水中的一些有机物和胶体都除掉。然后添加还原剂，进到超滤水池，将阻垢剂添加到超滤水池后，然后利用水泵进行加压。由保安过滤器进行拦截，主要是拦截包含很有可能导致反渗透膜的颗粒杂质，再通过高压泵升压，送到反渗透膜组件。水经过反渗透处理后，多数都形成脱盐水，进到成品水池中，再送到电厂以及其他的用水单位。