一體化凈水器在煤礦水處理中的應用
礦井水是在煤炭開采過程中排出的大量礦井涌水, 山西古交屯蘭礦的井水水質特征屬于含懸浮物礦井水, 主要污染物為煤粒、煤粉、巖粒、巖粉等懸浮物, 呈灰黑色, 渾濁度較高, 并且細菌含量較多。
西山古交給排水公司凈化水廠承擔著為屯蘭礦處理礦井水的任務, 日處理水量為5000t。核心處理設備為兩臺處理能力為150m3/h 的2001- 150 型一體化凈水器。其主要工藝為:
 |
屯蘭礦的井下污水通過該凈水器的處理后, 出水水質可達到國家一級排放標準, 處理后清水供屯蘭礦作為井下生產用水、綠化及沖洗公共場所用水。處理過程中產生的煤泥通過煤泥泵輸送至屯蘭選煤廠, 壓濾脫水后, 供電廠使用。
1.2001- 150 型一體化凈水器構成及特點
一體化凈水器集反應、沉淀、過濾處理于一體, 實現了全水力自控排泥與反沖洗, 省去了傳統反沖洗水泵或水箱系統。一經調試投入運行后就很少需要人管理。設備堅固耐用, 系統運行安全可靠。被稱為“全自動”式凈水器。該裝置是一種圓形鋼結構凈水設備, 它在沉淀和過濾兩個處理單元中實現了全水力自控排泥和沖洗。徹底解決了傳統無閥濾池中由于“挾氣運行”問題帶來的不沖洗、假沖洗、連續沖洗和脈沖式進水等危害。運行可靠, 自身耗水量少, 運行費用低, 噸水投資省, 是一種先進、簡便、經濟的水處理設備。
( 1) 技術參數。一體化凈水器為圓形平底鋼結構, 設備下部中間為反應區, 使水流形成渦流運動, 其中安裝數層柵條, 設備上部為上向流斜管沉淀區, 設備下部周圍為多格過濾室。其設計處理水量150m3/h, 外型尺寸Φ6180mm×6180mm, 反應時間12min, 過濾速度12m/h, 過濾周期大于12h, 沖洗強度15L/( s·m2) , 排泥周期大于6h, 沖洗方式為水力自控反沖洗, 排泥方式為錐底開孔環管排泥。采用無煙煤石英砂雙層均質濾料, 上層無煙煤 400mm, 下層石英砂400mm。
( 2) 反應室。反應室共分5 層, 反應單元運用微渦旋理論, 采用了管板反應室, 使水流在多層管與板之間穿行、收縮與放大, 形成強烈的慣性效應和對脫穩微粒的揉動作用。控制渦旋尺度的適度演變, 促進微絮體的有效碰撞, 加速形成密實且易沉淀的絮凝體, 從而大大縮短了反應時間。使絮凝效率大大提高, 它可在12min 內有效完成絮凝。
( 3) 沉淀室。采用斜管沉淀原理設計而成, 利用絮凝室在泥斗以上布水, 既充分利用了布水區所形成的懸浮層的吸附過濾作用, 減輕斜管負荷, 提高出水水質, 又不干擾泥斗的沉泥作用, 降低了排泥含水率。采用沉淀室虹吸式自動排泥技術, 可以調整排泥周期。斜管沉淀室安裝內切圓Φ50mmUPVC 斜管, 并根據水質要求配以較合理的上升流速設計, 使沉淀室出水水質遠優于一般設備, 從而大大減輕了過濾室的負擔, 延長了過濾周期, 減少了自身用水量。從反應室配水系統配出的水在斜管的下方上升, 經過從斜管中沉降下來的高濃度絮凝再度反應, 接觸反應后進入斜管沉淀。清水上升并收入集水管( 或環形水槽) 完成沉淀任務。 ( 4) 過濾室。利用無閥濾池與虹吸濾池原理設計的無清水箱無閥濾池, 利用多格濾池并聯運行, 當一格濾池反沖洗時, 其他濾池自動向沖洗池供應沖洗水, 出水管同時自動停止出水。過濾室內集水管( 或環形水槽) 收集的水經過濾池進水豎井進入每格濾室的配水管下行進入過濾層過濾, 濾后水從出水管送入清水池。特點如下: ①取消了清水箱, 克服了清水箱變水位、變強度沖洗的缺點, 實現了恒水位沖洗, 從而提高了對濾料的洗凈度。② 設備高度比有清水箱無閥濾池降低了一半, 可以與普通沉淀池在同一高度基礎上配套。將沉淀室設在過濾室上面, 也未超過有清水箱無閥濾池的高度。③破壞斗設在凈水器之外, 不但可以方便地調整沖洗歷時, 并且解決了需要長時間連續沖洗濾料的關鍵。④沖洗后停水時間短, 由于沒有了濾池上部清水箱, 在反沖洗完畢后, 可以立即恢復供水, 從而減少了構筑物的調節體積。濾料選用均質濾料或無煙煤和石英砂雙層濾料, 其吸附性能好, 截污和含污能力強, 使用壽命更長, 并用低濾速運行, 使過濾周期比一般設備長一倍, 出水水質更好。
( 5) 自動排泥與自動反沖洗。
①自動排泥: 在沉淀池的外側有大計時斗, 斗上裝有水嘴和浮球開關。當水嘴將大計時斗裝滿時, 浮球開關打開, 迅速進水, 促使斗內小虹吸管產生虹吸。抽去排泥虹吸管內的空氣而產生排泥虹吸, 沉淀室底的污泥便從排泥多孔管進入, 經排泥虹吸管排出。當水被吸完后, 空氣便從小虹吸管進入排泥虹吸管而破壞排泥虹吸, 則排泥停止。
②排泥周期與排泥時間的控制: 調節水嘴裝滿大計時斗的周期控制排泥周期, 調節小虹吸管上閥門吸掉斗內存水的時間控制排泥時間。
③自動反沖洗: 隨著過濾時間的增長, 濾層內的阻力逐漸增加, 反沖洗虹吸上升管內的水位便隨之上升。當水位上升到虹吸輔助口( 最高點) 時, 小虹吸管開始虹吸, 抽去大虹吸管中的空氣而產生反沖洗虹吸。將需反沖洗過濾室中的水吸走, 其他各池的濾后水從室底流來補充, 對過濾室的濾料進行反沖洗。
④反沖洗停止: 當虹吸上升管中水位到達虹吸輔助口時, 小計時斗上的引水管自動向斗內裝水, 產生反沖洗虹吸后, 引水自動停止。斗內的水從斗底的水嘴排出, 當排盡斗內存水時, 空氣從虹吸破壞管內進入反沖洗虹吸系統而破壞反洗虹吸, 反沖洗停止。
⑤反沖洗歷時和沖洗強度調節: 沖洗歷時通過調節小計時斗水嘴的開啟度來實現。沖洗強度靠調節虹吸下降管口的強度調節器來實現, 將閘板上提反沖洗強度大, 反之強度小。流量根據排水溝中的可流動斷面來計算。
2.一體化凈水器處理前后水質比較
西山煤電集團古交給排水公司凈化水廠, 自2004 年10 月一體化凈水器正式投產運行以后, 運行狀況良好。pH 由7.4 降為7.3, 如表1 數據所示, 出水滿足屯蘭礦井下生產水質標準的要求。
 |
3.結語
一體化凈水器反應區柵條絮凝效果理想, 生成的礬花大且密實, 易于沉淀。采用錐底濃縮多孔環管的水力自控排泥, 排泥徹底, 自耗水量少。
無清水箱無閥過濾室徹底解決了因“挾氣運行”帶來的不沖洗、假沖洗、連續沖洗和脈沖式進水以及出水水質差等問題。濾料采用雙層均質濾料使濾層含污和截污能力增強, 過濾周期大大延長, 減少了設備的自用水量。反沖洗水頭高而穩定, 可大幅度調整沖洗歷時, 從而克服了無閥濾池反沖洗不徹底和停水時間長的缺點。
設備沖洗均為水力自控, 克服了人工沖洗造成的缺點。并且設備外圍系統簡單, 不需另設反沖洗泵及相關的管線、電器控制系統等。避免了由于以上原因造成不穩定因素, 因而自身運行具有非常好的穩定性及可靠性。
由于設備實現了水力自控排泥與反沖洗, 在調試投入運行后基本上不用管理。大量減輕了體力勞動。反沖洗不用動力, 降低了水處理成本, 解決了最關鍵、最復雜的部分自控系統。而且水力自控比電控經久耐用, 不出故障。
在礦井水處理過程中, 采用集絮凝反應、沉淀、過濾于一體的凈水設備, 具有較好的水處理效果及較滿意的實際運用價值, 同時能減少占地面積, 節省投資, 是礦井水處理理想、經濟的水處理池型之一, 有著廣闊的發展前景
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
