矿井疏干水原位处理与资源化成套装置开发

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矿井疏干水是赋存于煤层结构的深层地下水,伴随着煤矿采掘过程而形成,基本水质与属地地下水水质类似,但夹带人为活动混入的煤粉、岩屑、机械油污等,具有污染物浓度低、难降解污染物多、电导率高等特点,主要污染因子为SS、TDS等,已成为继工业废水、生活污水之后的另一类废水。我国以煤为主的能源资源禀赋仍占主导地位,浅部煤矿采掘势必向千米深部推进,而传统的矿井疏干水异位抽提处理存在耗能、占地、投资大、处理成本高等缺陷,因此,开发适合我国深部煤矿采掘的矿井疏干水原位处理与资源化成套装置显得尤为迫切。
  本课题在掌握矿井疏干水水质特征的基础上,开展了工程性絮凝、沉淀、过滤为一体的工艺优化及中试试验研究,结果表明,絮凝采用三层多孔球流化碰撞接触絮凝,混凝剂(PAC)和助凝剂(PAM)协同投加,PAC、PAM最佳投加量分别为25mg/L、0.2mg/L,混合和絮凝的最佳强度、时间、GT值分别为125.8s-1(160r/min)和41.4s-1(70r/min)、1min和10min、7548和24840;沉淀采用新型集泥同向流斜板结构分离,斜板低端增加污泥和清水导流板,斜板长1.5m倾角55°;过滤采用磁铁矿、石英砂、无烟煤三层滤料恒速互冲洗技术,最佳滤速6~10m/h,反冲洗周期20h,反冲洗强度15.4L/m2?s,反冲洗时间6~7min。
  根据工程性工艺优化参数,结合矿井特殊工作环境的防爆要求,采用了矿井气源为动能的安全的无电自动加药系统,考察了20t/h矿井疏干水原位处理与资源化成套装置现场实际运行的综合性能,结果表明,该装置絮凝反应时间短,形成的絮体大且密实,易于沉淀;分离效率高,解决了同向流斜板沉淀易集泥问题;过滤后出水浊度小于1NTU,可满足井下用水水质要求,实现了矿井疏干水尾水资源化利用。开发的成套装置无需抽提耗能、异位占地,年可节省抽提费300~500万元,并具有处理负荷高、出水水质好、运行安全与稳定等特点,可望为矿井疏干水原位资源化利用提供技术支撑,这对节能降耗、防止水资源流失、保护矿区生态环境及促进煤炭行业可持续健康发展具有积极的现实意义。
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