司马煤矿矿井水处理提标改造工艺概述

张沛沛

(山西潞安集团司马煤业有限公司，山西 长治 047105)

引 言

为落实长治市政府《长治市水污染防治2017年行动计划》(长政办发〔2017〕77号)中“全市所有煤矿矿井水排放达到地表水环境质量Ⅲ类标准”和《长治市水污染防治2018年行动计划》(长政办发〔2018〕34号)对煤矿矿井水提出的“煤矿外排矿井水化学需氧量、氨氮、总磷、氟化物、石油类五项主要污染物达地表水环境质量Ⅲ类标准”的提标改造工作要求，针对司马矿井水处理站目前工艺及现状，进行优化和提升，使设计方案在原有基础之上，工艺路线及设备具备国内超前的水平，出水设计指标比原有系统标准提高许多。

1 司马煤矿井水原有处理系统介绍

司马煤业矿井水处理站始于2005年3月开工建设，9月土建工程及设备安装完毕并初步调试完成。初建时采用一级处理，设计处理能力为300 m3/h，工程工艺流程为：井下排水→调节池→污水提升泵→机械(混凝)反应池→竖流式(斜管)沉淀池→中间水池→中间水泵→无阀滤池→出水池。

2009年10月为提高处理出水水质，增建了一套矿井复用水深度处理装置，增建工程设计处理能力为120 m3/h，增建工程后工艺流程为：静压水池→过滤水泵→多介质过滤器→精密过滤器→出水池。

2 提标改造工程的处理工艺

2.1 提标改造工艺流程说明

矿井水处理站改造仍以“絮凝+沉淀+过滤”为主工艺，进一步优化，选择设计更加具备技术性和前瞻性的“全自动等离子相变过滤装置”及“高效反硝化设备”，省水节电、功耗小、无二次污染产生、针对性强，解决了利用反渗透方法产生大量废水，二次污染无法排放的问题。

矿井井下污水通过设在井下的提升泵提升到地面的矿井水处理站的调节池，调节池内安装有涡流混合搅拌机，避免煤泥的沉积，调节池污水由潜污泵提升并投加混凝剂和絮凝剂，经高效反射混合器混合，进入机械(混凝)反应池和竖流式(斜管)沉淀池，通过混合、反应、混凝、沉淀、悬浮澄清工艺处理，竖流式(斜管)沉淀池上清液自流进入中间水池，经中间水池加压泵加压通过多介质过滤器过滤出水，出水水质排放执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准，供井下消防洒水、地面防尘洒水、绿化等。设备污泥排入污泥浓缩池，进入原污泥脱水处理系统。

提标改造工程的处理系统从中间水池取水加压，通过高效等离子复合过滤器后，再通过高效反硝化装置去除氨氮、总氮、有机物等污染物，达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的Ⅲ类水质标准，排入地表水域。

2.2 新旧工艺流程对比(见第218页图1和图2)

2.3 提标改造新增设置的工艺设备技术介绍

2.3.1 高效反硝化装置

为使氧化剂与被处理水的充分接触，使氧化彻底进行，氨氮完全氧化成氮气从水中溢出。除氨氮装置设计为三级混合反应区、解析脱气区和溢流收水区。通过中间水池提升泵将被处理的水首先流经射锥混合器。射锥混合器对投加次氯酸钠非常有效的使处理水体实现瞬间混合的理想设备。原水在进入高效反硝化装置时，首先进入装置底部的配水区，进水设计为一侧进水，穿孔管布水的方式，确保进水布水均匀，每个微孔水流以一定的流速喷出，确保系统水流的均匀性。本装置应具有处理效果好，不耗水，动力消耗省，占地面积小，节水、节电等优点。

图1 司马煤业矿井水处理工艺图(提标前)

图2 司马煤业矿井水处理工艺图(提标后)

2.3.2 全自动等离子相变过滤装置

WYLV系列全自动等离子相变过滤装置核心技术是表面复合纳米材料的高效纤维，该过滤技术是一种结构先进、性能优良的过滤、吸附方式，获得过环保部“最佳实用技术”推广项目。

全自动等离子相变过滤装置能够有效地去除水中的悬浮物及氨氮，并对水中的有机物、胶体、铁、锰等有明显的去除作用。全自动等离子相变过滤装置具有以下先进性：

1) 过滤精度高，水中悬浮物的去处可接近99%,处理浊度出水可小于1个NTU；

2) 除氨氮功能，过滤杂质的同时可有效去除部分污水中的氨氮；

3) 过滤速度快，一般为40 m/h，最大可以达到80 m/h；

4) 截污容量大，一般为10 kg/m3～15 kg/m3，是传统过滤装置的2倍～4倍；

5) 占地面积小，制取相同的水量，占地仅为传统过滤装置的1/4～1/3；

6) 省水省电，反洗再生水仅为周期制水量的0.5～2%，一般情况下可用原水清洗，用过滤完的水清洗效果更好，电机功耗小；

7) 使用寿命长，滤元滤材寿命不小于10年，一次添加使用十年以上；

8) 联合反洗，反冲时，无需特别高压力的反冲水，大于0.5 kg即可，压力高反冲效果更佳，一般为了彻底洗净，需要空气配合擦洗。

3 监测及达标情况

提标改造工程于2017年12月开工建设，2018年4月初工程完工。提标改造项目工程完成经调试正常后，委托有资质的环境检测有限公司进行了监测，监测报告表明，本次矿井污水提标改造后，出水水质满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)表1中地表水环境质量标准基本项目标准限值Ⅲ类限值的要求，达到了长治市政府《长治市水污染防治2018年行动计划》(长政办发〔2018〕34号)对煤矿矿井水提标改造工作的要求。