某矿矿井水综合利用项目系统调试问题探析及对策

刘锦玉

（陕西华电榆横煤电有限责任公司，陕西 榆林 719000）

到2020年，我国矿产资源产量预计达到39亿吨，在能源结构中占比仍达到58%，由此可见，矿产资源在我国经济发展中仍具有举足轻重的地位。随着我国矿产资源产量的不断增加，矿产资源开采带来的环境问题日益突出，尤其是对水资源的破坏[1]。矿井开采过程中会破坏地下水资源的动态平衡，同时排放大量废水。目前西北地区大部分矿井开采采取预处理工艺来进行处理矿井水，但是不能处理浓盐水，不能达到零排放。本文以某矿矿井水综合利用项目为例，针对系统调试过程中遇到的问题进行探析，确定原因并提出相关对策。

1 某矿矿井水综合利用项目

某矿矿井水综合利用项目是依据国家环保部环评批复相关要求，落实环保“三同时”制度，实现矿井水资源100%复用、零排放目标的环境友好型工程。根据《某矿13盘区涌水量预测报告》显示，某矿2018年到2025年的预测水量逐年增加，2021年可达最大涌水量1762m³/h。某矿污水处理厂目前矿井水预处理能力为1500 m³/h，深度处理系统能力为450m³/h，为了有效解决矿井排水问题，充分利用矿井水资源，节约地下水资源，投资建设矿井水综合利用项目，项目总投资4.6亿。该项目新增两套高效旋流使矿井水预处理系统扩能为1900 m³/h。设计增加脱盐和蒸发结晶工艺段，采用目前国内较为成熟的高密度澄清池(药剂软化)+超滤+反渗透+浓水池+高密度沉淀池(药剂软化)+变孔隙滤池+弱酸阳离子交换+脱碳+纳滤+碟管式反渗透(DTRO)+混凝沉淀+微滤+AOP氧化+MVR强制结晶工艺，从而实现浓水零排放。

2 系统调试过程中存在的主要问题

某矿矿井水综合利用项目目前预处理及浓缩减量系统正在调试，原水处理系统已调试完成，满足矿井涌水全水处理要求。浓水处理系统中浓水高密池、变孔隙滤池和阳离子树脂交换系统正在调试，纳滤和DTRO系统单体调试完毕，具备进水条件。在浓水处理系统调试过程中，变孔隙滤池产水污染指数SDI一直不合格，导致纳滤和DTRO系统不能进水调试。现场技术人员针对变孔隙滤池产水SDI偏高原因进行探析，寻找有效解决对策。

（1）污染指数SDI概述。污染指数（Silting Density Index，简称SDI）值，是水质指标的重要参数之一，是衡量水处理系统各类膜能否进水的重要指标。目前国内外普遍采用的SDI测试方法是ASTM方法4189-95。通过在Φ47mm的0.45μm的微孔滤膜上连续加入一定压力（30PSI，相当于2.1kg/cm）的被测定水，记录滤得500ml水所需的时间Ti（秒）和15min后再次滤得500ml水所需的时间Tf（秒），通过SDI=[(1-Ti/Tf)*100]/15公式计算得出SDI值。SDI值越低，水对膜的污染阻塞趋势越小。从经济和效率综合考虑，大多数膜厂家推荐进水SDI值不高于5。

（2）变孔隙滤池产水SDI偏高原因探析。2019年5月16日反渗透浓水进入浓水高密池，浓水处理系统开始调试，在调试过程中，变孔隙滤池产水污染指数SDI一直大于5，系统调试技术人员通过分析论证可能是由于以下三方面原因造成SDI偏高。一是变孔隙滤池滤料可能未冲洗干净。现场技术人员分析可能是浓水处理系统在运行过程中，变孔隙滤池滤层中截留的碳酸钙等颗粒物在滤池反洗过程中未冲洗干净，从而带入产水，影响了变孔隙滤池产水水质；二是浓水高密池投加聚铁可能影响水质。技术人员通过实验，在前混池停止投加聚铁，随后测试变孔隙滤池产水SDI，发现SDI低于5，推测可能是由于聚铁影响了浓水高密池出水水质；三是变孔隙滤池过滤级别可能不够，不能有效过滤水中杂质。根据现场调试情况，技术人员分析可能是由于变孔隙滤池过滤级别不够，不能有效过滤水中杂质，导致变孔隙滤池产水SDI不合格。

3 确定影响因素

（1）反复冲洗变孔隙滤池滤料。针对变孔隙滤池滤层中截留的碳酸钙等颗粒物在滤池反洗过程中可能未冲洗干净，带入产水，导致变孔隙滤池产水SDI不合格。技术人员通过反复冲洗滤池滤料，在系统运行过程中，通过测试SDI，发现仍不合格（，说明SDI不合格不是由于滤料未冲洗干净造成的。

（2）在浓水高密池前混池中停止投加聚铁。通过在浓水高密池前混池中停止投加聚铁，发现变孔隙滤池产水SDI合格（如表1所示），但是后混池浊度较投加聚铁时上升，且出水水质不符合设计要求（如表2所示）。同时系统运行一段时间后，变孔隙滤池产水SDI上升并超过5，所以聚铁不是影响变孔隙滤池产水SDI不合格的因素。

表1 变孔隙滤池产水SDI值检测记录表

表3 设计变更方案对比表

表2 浓水高密池出水水质检测记录表

（3）进行工艺设计变更。通过排除以上两个影响因素，现场技术人员确定影响变孔隙滤池产水水质的原因是变孔隙滤池过滤级别不够，导致纳滤和DTRO系统不能进水调试。为了从根本上解决此问题，设计单位进行工艺设计变更，拟定了三个设计变更方案。（如表3所示）

通过方案比选最终确定方案二，在阳离子交换器前增加两套超滤系统，保证变孔隙滤池产水SDI合格，系统稳定运行。由于该项目工期紧张，设计人员提出将膜车间现有6套超滤系统调整出1套作为临时系统使用，通过增加临时超滤系统管道，浓水高密池产水进入临时超滤系统，临时超滤系统产水进入变孔隙滤池产水池，从而进行后续调试。2019年6月16日测得脱碳水池产水SDI值为4.3，符合纳滤系统进水条件，保证了后续系统调试。

4 结语

某矿矿井水综合利用项目目前是陕西省内建设规模最大、投资最大的水处理项目，项目建成后可以减少地下用水，节约地下水资源，保护矿区地下水和地表水的自然平衡；解决过度开采地下水带来的环境问题，避免因污染引起的与当地村民的纠纷，有利于当地经济的发展，促进矿区的可持续发展，具有显著的经济效益和社会效益。针对项目系统调试过程中变孔隙滤池产水SDI不合格，现场技术人员通过分析论证，最终确定是变孔隙滤池过滤级别不够，导致产水SDI不合格，通过工艺设计变更，在阳离子交换器前增加两套超滤系统，提高过滤级别，确保了预处理及浓缩减量系统稳定运行。