浅谈矿井水综合利用规划

崔丽芳

(山西潞安化工集团 慈林山煤业有限公司慈林山煤矿，山西 长治 046600)

由于世界人口增长迅速，水的需求量也逐渐加大，水量的短缺逐渐向资源性与水质性缺水转化，这就需要从调节污染水质和节约水资源上来弥补。现对慈林山煤矿井下开采外排污水展开讨论，阐述慈林山煤矿矿井水改造后实现的水质优化及综合利用规划的合理性。

慈林山煤矿根据实际情况，对井下涌水进行分质处理，在经过一级处理工艺“预沉调节池+多介质滤池+旋流澄清净水装置”和深度处理工艺“中间水池+活性炭滤池+除氟滤池+折点加氯”后，最终使外排水水质达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类标准，大部分处理后的矿井水用于矿区工业及生活用水，实现了循环再生利用。

1 改造前后分析

由于生产工艺的原因，企业在不同时段排放的污水差别很大，特别在运行不正常或设备发生泄漏时，污水的水质就会恶化，同时水量也会大大增加，往往会超出原设备的处理能力。慈林山煤矿原处理站调节水池处理能力偏小(12 m×12 m×5.0 m)，有效容积约640 m3，且不具备调节功能，见图1。在水量突然增大时，将会导致排入污水中的杂质不均匀，污水流量或浓度发生较大的变化，影响污水处理设施的正常运行。因此有必要在污水进入处理程序之前，先将其导入具有调节功能的调节池，使其水量和水质都趋于稳定，为后续的水处理系统提供稳定的操作条件。提标后的预沉调节池分两格，呈半地上式钢筋混凝土结构，占地面积325.74 m2，深5.5 m，高出地面1.15 m,容积为1 650 m3，见图2。改造后的调节池具有调节功能，可缓冲污水处理负荷。排水高峰时可蓄存多余的水量；低峰基本不排水时，可从调节池的蓄存水中提取补充，以保证进水量相对稳定，处理系统得以按设计负荷稳定、正常运行，避免了污水排放对处理系统的大负荷冲击，减少了进入处理系统污水流量的波动，使处理污水时所用化学品的加料速率稳定，防止高浓度的有毒物质直接进入深度处理系统，控制了污水的pH值、稳定了水质。

图1 原调节池

图2 现预沉调节池

新站改造后的旋流澄清净水装置为4套，采用斜板沉淀、并联运行，呈半地上式构筑物，总处理量为125 m3/h，见图3。其中一套兼处理含氟污泥，采用阀门切换。此装置经过混合絮凝沉淀后，对水中部分悬浮物、总磷等物质进行去除。

图3 现旋流澄清池

2 成果成效

新建成的处理站分为一级处理及深度处理两部分。一级处理规模为3 000 m3/d，主要工艺流程为预沉调节池+多介质滤池+旋流澄清净水装置，通过一级处理能去除原水中大部分悬浮物、总磷等，同时可去除部分氟化物、石油类、氨氮等。深度处理设计规模为7 500 m3/d，主要工艺流程为“中间水池+活性炭滤池+除氟滤池+折点加氯”，通过深度处理可进一步去除悬浮物、石油类、氟化物、氨氮等物质，确保出水达到地表水环境质量标准III类标准。通过邀请水质检测单位对出水水质进行采样检测后，确定出水水质各指标均能达到出水水质标准。

2.1 直接效益

本工程采用的工艺流程不仅能保证矿井水处理结果达标，与常用矿井水处理工艺(一级处理工艺不变，增加除氟装置，深度处理工艺流程为“中间水池+超滤+折点加氯”)相比，工艺设备投资节约350万元左右(采用工艺设备投资约897万元，对比工艺设备投资约1 250万元)；另外原超滤设备安装过程复杂，采用现行工艺能节约一部分设备安装费用。运行费用方面，采用现行工艺流程比采用超滤工艺每年节约药剂费约10万元。超滤膜组件使用寿命有限，大约5 a需全部更换1次，故每年节约100万元左右，运行成本大幅度下降。本站每年最多可回用的水量为273.75万t，自来水按3.5元/t计算，每年最多能节约水费约958万元，产生的直接经济效益非常可观。

2.2 节能增效

工程建成后，将大大降低矿坑废水对外界环境的污染。新建处理站预计污染物质每年的减排量为：化学需氧量90 t/a、总悬浮物318 t/a、磷酸盐0.5 t/a、氨氮7.7 t/a、氟化物3.3 t/a。

由以上数据可知，处理后的污水对下游水体的污染大幅度下降，对流域还清将起到积极作用，水环境将得以好转。

本工程建成以来，除生活用水、消防用水、药剂制备用水采用自来水以外，其余生产，绿化、浇洒道路用水均使用处理站再生水，节约了大量水资源。本工程以科技、节能、增效、环保为理念，在充分满足建筑物功能要求的前提下，积极推广先进的变、配电技术和设备，通过科学管理达到了节能的目的。

2.3 社会效益

该工程的运行对改善生态环境水体具有重大意义，改善了居民的生存环境，有利于入与自然的和谐相处，也有利于促进城市卫生状况的改善，对刺激我市经济增长十分有利。

3 案例启示

3.1 项目采用BT模式的优势

1) BT模式风险小：采用BT方式运作，在施工期内业主单位不用承担资金风险，由实施单位承担。

2) BT模式可以更好地筛选出资信好、信誉高、易融资及善于组织的施工企业，能够发挥该企业在融资和施工管理方面的优势，从而保证项目实施的进度和质量。

3) 项目采用BT模式，融资成本按市场最低—— 年6%，两年合同期算，至少节约资金183.36万元。

3.2 项目采用定制化工艺流程的优势

1) 水质稳定达标。该项目采用定制化工艺流程，稳定可靠，对水量的抗冲击能力强，能保证出水稳定，达到出水标准。

2) 自动化程度高。该项目能实现机械化、自动化运行，操作简便，使用寿命长，至少比常规工艺同等规模污水处理站减少一半运营人员，有效降低了人力成本。

3) 减少占地。采用成套模块化装置，紧凑型工艺，工艺运行流畅，场地建构筑物布置合理。本站一级处理规模为3 000 m3/d，深度处理规模7 500 m3/d，总占地面积仅为2 188.5 m2(包含远期预留162 m2)，至少减少40%的占地面积。

4) 前瞻性考虑。矿井水处理站的设计建设为未来进一步提标预留了空间。

5) 缩短工期。采用定制化工艺流程，能有效、合理地控制工程进度及工期。滤池选用了标准化、模块化的成套设备，能有效缩短施工周期。

4 结 语

本工程遵循科技、节能、增效、环保的理念，在充分满足当前环保需求的前提下，积极采用先进的技术、设备和工艺，提高了水资源的重复利用率，达到了矿井水综合利用的目的。