CN115583741A - 一种低盐高悬浮物矿井水处理达到地表ⅲ类标准的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低盐高悬浮物矿井水处理达到地表Ⅲ类标准的方法，属于煤矿矿井水处理技术领域；包括以下步骤：将待处理的原水通过格栅井中的机械格栅去除污水中较大的杂物；后进入污水调节池，对原水进行水量水质的调节；将调节后的原水提升至机械絮凝反应池中，在静态管道混合器内同时添加絮凝剂PAC和助凝剂PAM一起与原水混合反应后流至斜管沉淀池内；斜管沉淀池内设置填料进行泥水分流，其中过滤水通过无阀滤池和臭氧接触氧化池净化水质达标，物化污泥和栅渣通过污泥浓缩池和高压隔膜压滤机脱水后外运处置。本发明方法在物化工艺基础上采用与高级氧化工艺联用实现达标排放，具有接触反应时间短、工艺可靠性高的特点，有效降低处理运行成本。

Description

一种低盐高悬浮物矿井水处理达到地表Ⅲ类标准的方法

技术领域

本发明涉及一种矿井水净化处理的方法，具体涉及一种低盐高悬浮物矿井水处理达到地表Ⅲ类标准的方法，属于煤矿矿井水处理技术领域。

背景技术

矿井废水主要为矿区开采产生的矿井涌水，其属于矿井水常见分类中的高悬浮物矿井水，具有色泽浑浊，悬浮物含量高，结构松散，沉积量大，漂流区域广等特征。矿井废水的污染程度较其他工业废水轻，有机污染物较少，一般不含有毒物质，但其具有较高的SS和较低的B/C比。一般情况下，经常规物化处理就能满足回用要求，但当废水产生量超过回用量，需要外排且当外排标准要求较高需要达到地表Ⅲ类标准时，需要进行深度处理以达标排放。

通常对于难生化处理的工业废水，常采用的废水处理工艺有：物化法+高级氧化+生化法、水解酸化+接触氧化法。针对低盐高悬浮物矿井废水COD较低，SS浓度较高的情况，采用常规物化工艺基本上已能满足相关行业的排放标准要求，但经物化处理后的出水COD、BOD值较低，可生化性较差，因此COD、BOD无法满足《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中Ⅲ类水标准要求，无法保证废水的稳定达标。

目前传统的物化工艺通常采用自然三级沉淀或自然三级沉淀/絮凝沉淀—过滤，针对絮凝加药工艺目前常采用以下方式：1）人工方式池内直接投加，池内设搅拌器，此种方式无法精确控制加药量，浪费大，效果差；2）通过干粉自动投加装置或自动加药装置投加，此种方式加药精度高，操作维护简单，劳动强度低，反应效果好，但构筑物数量较多。目前高级氧化工艺大多存在需要调节pH、用到专用催化剂，接触反应时间长，处理后产泥量较大，长时间运行造成极板钝化的问题，影响污染物去除效率，且投资和运行成本非常高。

因此亟需研究一种处理效果好、反应时间短、设备操作维护简单、投资成本和运行成本相对较低，工艺可靠性高的深度处理方法。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术中存在的问题，提供一种低盐高悬浮物矿井水处理达到地表Ⅲ类标准的方法，通过在物化工艺基础上采用与高级氧化工艺联用实现达标排放，具有不需要调pH、接触反应时间短、无污泥产生、工艺可靠性高的特点，有效降低处理运行成本。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种低盐高悬浮物矿井水处理达到地表Ⅲ类标准的方法，包括以下步骤：

S1、将待处理的原水汇入到格栅井中，先通过格栅井中的机械格栅去除污水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质；

S2、待处理的原水经上述步骤S1去除水中较大的杂物后进入污水调节池，对原水进行水量水质的调节，并在调节池内加设潜水搅拌器避免SS悬浮物在调节池内沉积；

S3、将上述步骤S2调节后的原水由提升泵提升至机械絮凝反应池中，采用静态管道混合器和机械絮凝反应池结合，并在静态管道混合器的两加药口内同时添加絮凝剂PAC和助凝剂PAM，然后依次通过三格机械絮凝反应池将混合后的药剂与污水充分接触混合、反应，反应后的混合水通过配水花墙自流至斜管沉淀池内；

S4、在上述步骤S3的斜管沉淀池内设置φ50的PP材质斜管填料进行泥水分流，斜管沉淀池的设计表面负荷为1.5-2m³/m²•h，其中自斜管沉淀池流出的出水通过无阀滤池对微小悬浮絮体SS进行截留净化，进一步提高水质；斜管沉淀池处理过程中产生的物化污泥和栅渣定期静压排至污泥浓缩池；

S5、将上述步骤S4中经无阀滤池净化后的过滤水通过臭氧接触氧化池进行臭氧高级氧化和曝气接触反应去除水中COD、BOD，臭氧接触氧化池内利用臭氧氧化去除COD的投加量为3:1-4:1（O₃:COD），处理达标后的废水自流入清水池储存回用，其余部分外排执行地表Ⅲ类水质标准；

S6、将上述步骤S4中污泥浓缩池通过污泥泵泵入高压隔膜压滤机进行脱水处理，脱水后的污泥含水率低于65%进行外运填埋处置，脱水后的滤液回流至污水调节池。

所述步骤S1中，机械格栅的安装倾角为65-70°，原水过栅流速为0.4m/s-0.6m/s，机械格栅的材质选择碳钢或不锈钢。

所述步骤S2中，潜水搅拌器的选用型号为5w/m³，材质为304不锈钢。

所述步骤S3中，每格机械絮凝反应池内均设置有框式搅拌机，药剂与污水混合反应过程中转速逐渐降低。

所述步骤S5中，臭氧接触氧化池内设置钛合金曝气盘，空气源臭氧发生器产生的臭氧通过不锈钢管道连接池内曝气盘，使气水接触反应去除水中COD、BOD，同时利用臭氧杀死污水中的病毒、致病细菌。

本发明的有益效果是：

1）本发明通过设置污水调节池，并采用物化工艺和高级氧化工艺联用实现达标排放，具有不需要调pH、接触反应时间短、无污泥产生、工艺可靠性高的特点，有效降低处理运行成本。

2）本发明通过采用静态混合设备来取代混合池，并和机械反应池结合，同时对絮凝加药工艺进行整合，将污水与絮凝剂、助凝剂混合同时加药，静态混合设备直接安装在管道上，既减少了构筑物数量，又简化了混合处理单元，操作维护简单，故障率低，维修方便；同时絮凝效果更好，投资低，可减少土建工程量。

3）本发明的高级氧化工艺采用臭氧氧化工艺，其具有不需要调pH，接触反应时间短，无污泥产生等特点；臭氧氧化工艺段臭氧发生系统在仅废水需要外排时启动臭氧工艺单元处理，操作灵活，自动化程度高，有效降低处理运行成本。

附图说明

图1为本发明矿井水处理的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的解释说明。

实施例：如图1所示，本发明提供一种低盐高悬浮物矿井水处理达到地表Ⅲ类标准的方法，包括以下步骤：

针对矿井废水，该矿井水水质特点为：矿井废水的污染程度较其他工业废水轻，有机污染物较少，一般不含有毒物质，但其具有较高的SS和较低的B/C比。矿井涌水中的COD主要来源于地下水中极少量的天然有机污染物NOM（如腐殖酸、富里酸、单宁酸、木质素等）、极少量的Fe²⁺等还原性无机物质（可氧化）和采矿过程中人为因素导致的轻微有机物污染。

S1、将待处理的原水汇入到格栅井中，先通过格栅井中的机械格栅去除污水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，避免堵塞水泵、静态管道混合器等设备，从而保证后续处理设备的正常运行；

机械格栅的安装倾角为65-70°，原水过栅流速为0.4m/s-0.6m/s，机械格栅的材质选择碳钢或不锈钢。

S2、待处理的原水经上述步骤S1去除水中较大的杂物后进入污水调节池，矿井水在开采过程中产生的涌水和其他部分废水水量、水质随生产状况具有波动性，对废水处理设备正常发挥净化功能不利，为保障后续处理构筑物正常稳定运行，对原水进行水量水质的调节；

传统的调节池里面无机械设备，仅作为水量水质的调节，这导致矿井水中含有的悬浮物经过长时间停留会沉降下来，并形成泥层，时间长后，减少了调节池有效容积并需要定期人工清理，劳动强度大，效率低。

因原水SS较高，并在调节池内安装潜水搅拌器避免SS悬浮物在调节池内沉积，从而可避免造成泥层厚度增加导致调节池有效容积减少及堵塞潜水泵；通过采用机械搅拌设备放置在池内，将SS送至后续物化单元处理并形成污泥排出；其中潜水搅拌器的选用型号为5w/m³，材质为304不锈钢。

S3、将上述步骤S2调节后的原水由提升泵提升至机械絮凝反应池中，采用静态管道混合器和机械絮凝反应池结合，静态管道混合器经过结构加工，可实现两口同时加药，并在静态管道混合器的两加药口内同时添加絮凝剂PAC和助凝剂PAM，然后依次通过三格机械絮凝反应池将混合后的药剂与污水充分接触混合、反应，反应后的混合水通过配水花墙自流至斜管沉淀池内；

其中提升泵的管道上安装有电磁流量计；每格机械絮凝反应池内均安装有框式搅拌机，药剂与污水混合反应过程中转速逐渐降低，促进药剂与污水的充分接触混合、反应。

S4、在上述步骤S3的斜管沉淀池内布置φ50的PP材质斜管填料进行泥水分流，但出水中仍含有的少量悬浮物经过滤料过滤作用进一步去除，斜管沉淀池的设计表面负荷为1.5-2m³/m²•h，其中自斜管沉淀池流出的出水通过无阀滤池对微小悬浮絮体SS进行截留净化，进一步提高水质；斜管沉淀池处理过程中产生的物化污泥和栅渣定期静压排至污泥浓缩池；

当沉淀池采用斜管沉淀结构形式时，斜管沉淀设计表面负荷设计规范一般为3-4m³/m²•h，过高的表面负荷使废水停留时间短，池内上升流速快，泥水分离不彻底，严重时产生跑泥现象，即污泥和出水都混合流出，造成出水不达标；采用过低的表面负荷，会引起池子体积增大，投资增大，且污泥斗内污泥会因为SRT时间过长发生翻池现象，过高或过低的取值都会引起SS出水浓度较高问题。

而本方法斜管沉淀池的设计表面负荷为1.5-2m³/m²•h，克服现有技术中的设计障碍，通过适宜的较低负荷能保证沉淀效果的同时，使泥水分离更彻底，污泥斗内压缩沉淀的污泥更密实，压缩效果更好。

S5、将上述步骤S4中经无阀滤池净化后的过滤水通过臭氧接触氧化池进行臭氧高级氧化和曝气接触反应，臭氧接触氧化池内的臭氧通过钛合金曝气盘以微孔气泡形式向水中扩散，利用臭氧的强氧化性，在水中产生强氧化性的羟基自由基OH，可以破坏有机物结构，从而氧化分解水中的有机物（腐殖质等）和还原性物质Fe²⁺直接对水中残留的难降解COD进行氧化去除，空气源臭氧发生器产生的臭氧通过不锈钢管道连接池内曝气盘，使气水接触反应去除水中COD、BOD，在氧化有机物过程中，臭氧能同时杀死污水中的病毒、致病细菌，实现去除COD、消毒在同一池子内同时进行，处理达标后的废水自流入清水池储存回用，其余部分外排执行地表Ⅲ类水质标准；

不锈钢管道选用304材质或316L材质。

本过程无需调节pH、不产泥，根据矿井水原水水质特点，可直接利用臭氧的直接氧化作用，采用空气作为气源，不用外加催化剂和双氧水，大大降低运行成本。

主要技术参数：HRT=40min，臭氧接触氧化池内利用臭氧氧化去除COD的投加量为3:1-4:1（O₃:COD）。

S6、将上述步骤S4中污泥浓缩池通过污泥泵泵入高压隔膜压滤机进行脱水处理，其脱水后的含水率能达到60%，大大减少污泥产生量，对脱水后的污泥含水率低于65%进行外运填埋处置，脱水后的滤液回流至污水调节池；

其中污泥泵优选为隔膜泵或螺杆泵，经上述方法对过滤前后的COD、BOD进行对比，得出过滤效率分别为：COD:15-25%，BOD:25-50%，SS:40-60%。

当外排废水不达标需要进行臭氧氧化深度处理时，经计算，最不利工况（臭氧发生器24h连续运行）下，矿井水处理成本为0.98元/吨水，当外排废水不需要进行臭氧氧化深度处理时，矿井水处理成本为0.6元/吨水。

本发明通过设置污水调节池，并采用物化工艺和高级氧化工艺联用实现达标排放，具有接触反应时间短、工艺可靠性高的特点，可有效降低处理运行成本。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种低盐高悬浮物矿井水处理达到地表Ⅲ类标准的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、将待处理的原水汇入到格栅井中，先通过格栅井中的机械格栅去除污水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质；

S2、待处理的原水经上述步骤S1去除水中较大的杂物后进入污水调节池，对原水进行水量水质的调节，并在调节池内加设潜水搅拌器避免SS悬浮物在调节池内沉积；

S3、将上述步骤S2调节后的原水由提升泵提升至机械絮凝反应池中，采用静态管道混合器和机械絮凝反应池结合，并在静态管道混合器的两加药口内同时添加絮凝剂PAC和助凝剂PAM，然后依次通过三格机械絮凝反应池将混合后的药剂与污水充分接触混合、反应，反应后的混合水通过配水花墙自流至斜管沉淀池内；

S4、在上述步骤S3的斜管沉淀池内设置φ50的PP材质斜管填料进行泥水分流，斜管沉淀池的设计表面负荷为1.5-2m³/m²•h，其中自斜管沉淀池流出的出水通过无阀滤池对微小悬浮絮体SS进行截留净化，进一步提高水质；斜管沉淀池处理过程中产生的物化污泥和栅渣定期静压排至污泥浓缩池；

S5、将上述步骤S4中经无阀滤池净化后的过滤水通过臭氧接触氧化池进行臭氧高级氧化和曝气接触反应去除水中COD、BOD，臭氧接触氧化池内利用臭氧氧化去除COD的投加量为3:1-4:1（O₃:COD），处理达标后的废水自流入清水池储存回用，其余部分外排执行地表Ⅲ类水质标准；

S6、将上述步骤S4中污泥浓缩池通过污泥泵泵入高压隔膜压滤机进行脱水处理，脱水后的污泥含水率低于65%进行外运填埋处置，脱水后的滤液回流至污水调节池。

2.根据权利要求1所述的一种低盐高悬浮物矿井水处理达到地表Ⅲ类标准的方法，其特征在于：所述步骤S1中，机械格栅的安装倾角为65-70°，原水过栅流速为0.4m/s-0.6m/s，机械格栅的材质选择碳钢或不锈钢。

3.根据权利要求1所述的一种低盐高悬浮物矿井水处理达到地表Ⅲ类标准的方法，其特征在于：所述步骤S2中，潜水搅拌器的选用型号为5w/m³，材质为304不锈钢。

4.根据权利要求1所述的一种低盐高悬浮物矿井水处理达到地表Ⅲ类标准的方法，其特征在于：所述步骤S3中，每格机械絮凝反应池内均设置有框式搅拌机，药剂与污水混合反应过程中转速逐渐降低。

5.根据权利要求1所述的一种低盐高悬浮物矿井水处理达到地表Ⅲ类标准的方法，其特征在于：所述步骤S5中，臭氧接触氧化池内设置钛合金曝气盘，空气源臭氧发生器产生的臭氧通过不锈钢管道连接池内曝气盘，使气水接触反应去除水中COD、BOD，同时利用臭氧杀死污水中的病毒、致病细菌。

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