紊流式迷宫旋流法处理矿井水的研究_骆霞

紊流式迷宫旋流法处理矿井水的研究骆霞,王文毓,李军,余波(云南省珠源环保工程有限公司，云南曲靖655000)摘要:该工艺在传统混凝沉淀法处理矿井水的工艺基础上增加了一个迷宫沉淀的过程，经在多个大小矿场实践表明处理后的矿井水能用于灌溉和沐浴用水。关键词：矿井水处理；迷宫沉淀；紊流中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1005-4650（2009）11-0020-02收稿日期：2009-10-17作者简介：骆霞，女1概述煤炭在我国能源结构中占70%以上，矿井水是矿区所采煤层及开拓巷道附近的地下水，有时也含有少量渗入的地表水。由于受到当地地质年代、地质构造、各种煤系伴生矿物成分等诸多因素的影响，矿井水的水质有很大的差异，具有明显的煤炭行业特征[2]。如何发展确实可行的方法，将矿井污水转化成可以有效利用的生活用水或工业用水，对煤矿工艺可持续发展具有重要意义。2矿井水处理的传统工艺及其存在的问题2.1矿井水处理的传统工艺矿井水处理技术包括物理方法和化学方法。物理方法分为污泥分流和沉淀，化学方法又分为混凝沉淀法、电渗析法、反渗透法和中和法。其中，对出水水质要求不太高的矿井水，化学法中的混凝沉淀法具有构造简单，造价低，操作方便和能耗低等优点，因此常被看作处理中小型矿井，乃至大型矿井污水的首选方法。2.2存在的问题对高悬浮物矿井水，经过斜板沉淀池的一次沉淀效果并不理想，不能达到回用水水质标准，往往需要增加沉淀池进行二次沉淀；凝池与沉淀池分开搭建，增加成本；修建清水池作为“成品水”的储存库增加了矿井水处理工程的占地面积，对清水池周边的环境提出了更高的要求。3工艺的改进及运作原理3.1工艺改进（1）增加一个迷宫沉淀在高密度斜管沉淀之前，使沉淀更加充分完全。迷宫区与斜管区比例接近1︰1。（2）将絮凝池与沉淀池合并为一体。（3）去除清水池，沉淀池内的底泥自流，经污泥干化池，使滤液重新进入调节池，干饼回收，经沉淀池处理后的剩余污水达标外排。3.2工艺运作原理3.2.1改进后的矿井水处理流程矿井面源生活污水絮凝剂自动加药设备管道混合器絮凝设备沉淀设备达标外排污泥干化池干饼回收滤液调节池自流/泵提升第16卷第11期2009年11月现代农业科学ModernAgriculturalSciencesVol.16No.11Nov.2009（下转第29页）（上接第20页）矿井污水及面源污水提升到调节池，进行水质与水量的调节，同时起到来水较大时的缓冲作用，调节池内的污水利用泵提升进入管道混合器，自动加药系统启动，向管道混合器中加主凝剂PAC后随污水同时进入管道混合器进行充分混合，经紊流式絮凝池反应后，悬浮物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具有高除浊率的迷宫沉淀及高密度斜管的作用下，沉淀下来并滑入沉淀池污泥斗中，处理后的矿井水达到国家《矿井井下消防、洒水设计规范（MT/T5023-2003）》可用于井下防尘、地面消防、绿化、景观、洗澡用水等。3.2.2紊流式迷宫斜板沉淀池简介普通斜板沉淀池利用浅层析沉降原理，缩短了颗粒沉降距离，进而提高了沉降效果。迷宫斜板是在普通斜板上加装多个垂直翼片构成，翼片宽度约为斜板板间距的2/3。迷宫沉淀池中水流有3种状态，主流区为平行的层流；涡流区内为涡流，该区对提高沉淀去除率有重要作用；旋流区内为旋流。经絮凝后的原水进入沉淀池，一部分絮粒在主流区慢慢下沉，另一部分则由涡流的作用而进入旋流区。进入旋流区的絮粒在旋流作用下想旋流中心移动，使旋流中心的絮粒浓度逐渐增大，相应增加了絮粒碰撞和吸附的机会，从而聚集成更大的絮粒后下沉到斜板面上。经紊流式絮凝反应的矿井水由絮凝池下方的穿孔墙进入沉淀池，絮凝池与沉淀池的比例为1：6，沉淀池下层加装迷宫斜板，上层为高密度斜管，大大提高了沉淀排泥负荷，且上下层都采用优质聚合物材料，表面光滑，并具有疏水性，不利于矾花附着，有助于排泥，矿井水经两次沉淀后可直接回用或外排。该设备的净水量可根据处理水量的大小做相应调整，150m3/h以下是设备为钢制结构，大于此处理量为钢砼结构。4应用实施效果经实践，以云南羊场德马煤矿为例，原水悬浮物含量为1308mg/L，经普通斜管沉淀后，出水水质可达SS≤70mg/L。经双重沉淀后，出水水质可达SS≤20mg/L，综合其他各项指标，处理后的水满足回用要求。5经济效益分析该设备运行费用地，每吨水的处理费用仅为0.2～0.3元。另外占地面积小，与一般净水构筑物相比，可节省占地50%以上，室内外均可安置。综上所述，采用紊流式迷宫旋流法处理矿井污水能够产生巨大的环境和经济效益。为处理高浓度矿井水提供参考和理论支持。参考文献[1]张统，张志人.污水处理工艺及工程方案设计[M].北京：中国建筑工业出版社,2001.[2]王平.国内煤矿矿井水处理技术研究现状[J].同