嘉乐泉煤矿矿井水处理系统的优化方案

嘉乐泉煤矿矿井水处理系统的优化方案

嘉乐泉煤矿是太原煤矿气合物（集团）的一家有限公司。1987年开始生产，年产量100万吨。目前嘉乐泉煤矿正常涌水量达80m3/h,最大涌水量为100m3/h,矿井水年平均产生量约70万m3。1矿井水处理系统自身的问题目前,嘉乐泉煤矿在用矿井水处理系统主要由2台DH-MS-50型净化器、1台DHJ-100型加药装置及其他配套设施构成,2台净化器处理能力均为50m3/h。其工艺流程为:矿井废水入井下水仓后提升至地面调节池,之后进入混凝混合器(混凝混合器前后分别投加絮凝剂、助凝剂),然后进入净化器,经离心分离、重力分离及污泥浓缩等过程,清水从净化器顶部溢流,入清水池排放,浓缩煤泥排至煤泥干化池处理后回收利用。由于矿井水产生量增加,嘉乐泉煤矿矿井水处理系统因下列因素影响不能满足实际需要.1)DHJ-100型加药装置容量固定,而药剂溶解、搅拌时间长,只能供给1台净化器使用,系统整体能力不足。2)供配制药剂使用的清水池容积为10m3,无法满足系统运行需要。3)随着煤炭开采的进一步延伸,预计矿井出水量将增加,存在配套蓄水池的实际需要。4)存在绿化浇灌、冲厕等使用回用水的需求,但处理后的矿井水大肠菌群指标达不到GB/T18920—2002城市污水再生利用城市杂用水水质标准要求,同时亦无回用管网。2矿山水处理系统的改造方案2.1转型目标2.1.1总体规划通过对系统的全面更新改造,实现系统的稳定运行,使处理后的矿井水既可回用于井下,也能用于矿区绿化浇灌及储煤场喷淋,余水达标排放。2.1.2厂区绿化、储煤场再生利用及排放水平井下回用达到GB/T19923—2005城市污水再生利用标准,厂区绿化、储煤场喷淋达到GB/T18920—2002城市污水再生利用标准,排放达到GB20426—2006煤炭工业污染物排放标准要求。2.2矿井水处理站将矿井水处理系统增加1套DHJ-160型一体化加药装置和1台DH-MS-50型净化器,1台配套混凝混合器,在满足系统正常运行的同时,使净化系统实现两用一备,最大处理能力达到100m3/h;增加1座400m3的高山蓄水池,原10m3配药用清水池扩容至30m3。煤泥干化池改造为渗滤池,其滤水材料采用原煤、鹅卵石(直径约30mm)、鹅卵石(直径约100mm),从上至下复合而成;增加一套消毒设施一套,并修建总长度为900m的回用管网。其他配套工程内容为:改造现用污水收集池。上水管道、清水管道、反冲洗管道、污水管道等管道配套、安装。现用净化器防腐处理。更换电控装置,室内保暖系统扩容。矿井水处理站工房、水泵房地面硬化。该方案保持原主体工艺不变,改造后矿井水处理系统工艺流程流程见图1。2.3工程投资估算根据《山西省建筑工程投资估算指标》《山西省建筑安装工程概算定额》和《山西省建设工程其他费用标准》等国家规范,嘉乐泉煤矿实施上述矿井水处理系统改造工程部分投资约需350万元,工程建设其他费用约50万元,总投资估算值约为400万元。2.4运行成本估算按1920m3/d处理量计算,改造后该系统直接运行成本约23.41万元/a,人工费约4.36万元/a,年折旧及维护管理费用约27.77万元,运行总成本估算值为55.54/a万元,平均水处理成本约0.8元/t。3系统改造后的环境效果和经济效益3.1喷淋用水及调配系统改造后,每天处理水量1920m3,其中井下回用720m3,矿区绿化及储煤场喷淋用水316m3,冲厕及道路洒水等用水90m3,其他用水根据实际情况进行调配。由上述回用水量分布可知,实施改造后嘉乐泉煤矿矿井水利用率可提高至60%,代替新鲜水用量432m3/d,全年回用水量达41万m3,可节约新鲜水15.8万m3。3.2景观工程的应用由于系统处理能力提升,可保证矿井水实现100%经处理后回用或达标排放,可实现年削减COD(化学耗氧量)34t,SS(悬浮物)40t,回收煤泥100t,因而对于保护矿区周边环境具有重要意义。3.3经济可行性明显系统改造后,平均处理成本约0.8元/t,而回用水的使用,可节约新鲜水15.8万m3/a,按新鲜水3.5元/t计算,可节约55.2万元/a,基本与总运行费用55.54万元/a相当,具有明显的经济可行性。4混凝剂的用量国内矿井水资源化利用技术日趋成熟,有关煤矿高浊矿井水快速混凝技术、高铁锰矿井水快速预氧化技术、高矿化度矿井水膜过滤技术、矿井水处理至饮用水的安全保障技术等研究成果得到一定程度的应用。在保证原水水质、水力条件、pH值、温度等不变的条件下,考察不同药剂、不同投药量对混凝效果的影响,其研究结果表明:复合铝铁盐兼具聚铝与聚铁的优点,处理矿井水时,具有粘连架桥的絮凝作用及卷扫作用,所形成的絮体颗粒大、颗粒紧密,其出水的色度比三氯化铁好,矾花大小和沉降速度都优于聚合氯化铝。与新建矿井相比,嘉乐泉煤矿矿井服役已20余年,受场地、配套设备等因素影响,该矿矿井水处理系统不适宜进行彻底更换,因而在以后的运行过程中,可着重从运行中挖潜力,进一步提高处理效率和效果。与全国平均吨煤的涌水量4m3相比,嘉乐泉煤矿吨煤涌水量较小,上述方案虽已将嘉乐泉煤矿矿井水利用率提高到60%,但考虑到嘉乐泉煤矿水资源紧张这一实际情况,建议进一步扩大矿井水回用范围,如通过回用管网的延长,实现矿井水回用生活区冲厕或井田范围内草木浇灌等。5减轻环境污染的必要性嘉乐泉煤矿