八宝山煤矿矿井水净化技术刘桂泉，刘刚，张晓奇（煤炭科学研宄总院唐山分院，河北唐山063012）详细的讨论，通过对斜管沉淀池的优化设计（包括池体结构、沉淀池参数等），形成了池体上层斜管浅层沉淀、中层过滤的高效斜管沉淀池。

　　1概述八宝山煤矿是一个具有多年开采历史的老矿，四面环山，工业广场狭窄不平且拥挤。矿区生产和生活用水均由矿区高位清水池供给，水源来自距矿45km左右的矿驻新保安办事处旁两眼深机井和前山机井，日供水量为1200m3.原供水系统存在问题：1由于供水管路长达4. 8km，机井泵房与高位清水池的标高差为346m，实际仅吨水电费一项就达1.36元；°由于深机井井壁坍塌及水位的下降，造成供水水量严重不足及水质下降；华能公司修建的京张高速公路新保安段由东向西穿过机井及其泵房，该机井需拆迁。因此，八宝山煤矿需重新解决矿区的给水问题。

　　根据对八宝山煤矿涌水水质检验结果的分析，矿井水经一般的水净化工艺处理后，完全能达到国家生活饮用水水质标准，而矿井涌水量为1760m3/d，经处理后完全能满足该矿区的用水量。在此基础上，提出了3个矿区给水方案：第一、第二方案为在不同的地址重新凿机井供水，第三方案为矿井水净化成生活饮用水。通过对这3个给水方案的技术及经济等方面的分析对比，决定采用矿井水净化方案。

　　2净化工艺流程的确定表1为八宝山煤矿矿井水水质检测结果，分析其检测结果得出：矿井水水质指标中只有pH值、家生活饮用水水质标准。通过对/原水y接触过滤y消毒‘、/原水y混凝澄清y消毒“以及/原水y混凝沉淀或澄清y过滤+消毒”这3个水净化工艺流程的技术、经济分析对比，最终八宝山煤矿矿井水净化采用传统的/原水y混凝沉淀或澄清y过滤y消毒’工艺流程。

　　表1八宝山煤矿矿井水水质检测结果项目指标项目指标项目指标硫酸盐硝酸盐氯化物氟化物细菌总数大肠菌群溶解性总固体总硬度注：i挥发酚类、阴离子合成洗涤剂、汞、氰化物等均未检出；④涂pH值外，表中未给出的单位均为mg/L.结合八宝山煤矿的实际情况，矿井水净化工艺流程中构筑物的选型遵循/运行稳定可靠、管理方便、造价低及适合间歇运转等“主要原则，并对可行方案进行经济及技术方面的对比分析，混合设施决定采用管式混合器，反应设施采用穿孔旋流反应池，沉淀（或澄清）设施采用斜管沉淀池，过滤设施采用重力无阀滤池。八宝山煤矿矿井水净化工艺流程为：矿井涌水管式混合器穿孔旋f反应他气混剂I―二级泵房一重力无阀滤池―斜管沉淀池地篼位水池一用户3混凝剂选择31悬浮物粒度分析在矿井水排水管路地面出口取水样，其固体颗粒粒度级配见表2.表2矿井水固体颗粒粒度组成粒度产率累计产率/%粒度产率累计产率从表2中看出，由于矿井水中的固体颗粒粒径都很微小，自然沉淀很难使矿井水中的浊度降到饮用水水质要求，为此必须采用混凝沉淀法。

　　32混凝剂品种选择混凝剂的种类很多，混凝剂的选择应考虑到货源供应、加药成本等，并根据原水水质、出水水质的要求，通过加药试验来选择。加药试验在探索性阶段主要考查了10几个单方及复方（2种药剂相配合）混凝剂的絮凝沉降情况，根据出水水质要求及加药成本等确定出以下2组药剂：i只投加聚合氯化铝（PAC）；°投加聚合氯化铝和NcF-4号高分子絮凝剂进行对比试验，对比试验结果见表3.由表3可知，2组药剂加药试验的上清液浊度及加药成本基本相同，但由于第2组需添加2种药剂，不但加药麻烦、不易管理，而且搅拌及投加药液设施需加1倍。因此，混凝剂选用聚合氯化铝。

　　33加药量确定由于矿方未按设计方提供的厂家购买药剂，且矿井水的浊度由于涌水量的减少而加了很多，达到144~ 240mg/L.有必要针对矿方购买的药剂及现在的涌水水质系统地进行加药试验，以确定出合适的加药量，具体试验结果见。对系统性加药试验结果进行分析后，得出以下结论：加药量的大而减小，加药效果很明显；而随加药量的大而大，且絮凝体沉淀速度变慢。其原因：1由于混凝剂投加量过大，微粒被若干高分子链包围，而无空白部位去吸附其它的高分子链，结果造成胶粒表面饱和而使微粒产生再稳现象；混凝剂投加量过大，混凝剂本身形成巨大的絮团，因而絮团所受到水的浮力也相应大；由于微粒产生再稳现象，絮团所能吸附到的微粒减少，造成絮团重量加不多，这样絮团的下沉速度变慢。

　　矿方购买的聚合氯化铝质量不好，其有效成分很低。

　　考虑到在加药试验时，混凝剂与水没有经过充分的反应，而净水厂实际运转时，在混凝剂添加量相同的情况下，斜管沉淀池溢流水水质要比加药试验时好得多。所以，混凝剂添加量暂定为36mg/L，待净水厂整个工艺系统调试时，再视具体情况做适当的调整。

　　表3二组药剂的对比试验结果药剂加药量/mgL-1原水浊度/mgLi上清液浊度/mgLi加药成本其分析化工程于1999年4月动r安装和整个工艺系统调的顺序进行，以确保整个4工业性试验结果及八宝山煤矿矿井水净工，同年11月初进行设备试，调试按先局部再整体工艺系统一次性调试成功。经过近一个月的设备安分析工业性调试阶段技术参数的测定结果，可装及整个系统的调试，净水厂于1999年12月初正以得出以下结论：式投入运转。具体试验结果见表4.表4工业性调试技术参数及指标给水水量给水浊度PAC投加量斜管池出水浊度滤池出水浊度消毒加氯量消毒余氯量注：（1）以上指标为1999年11月30日12月27日所测数据的平均值；（2）流量测定采用LCZ-803型超声波流量计，浊度测定采用N3型指针式浊度仪，余氯测定采用余氯比色计。

　　在混凝剂添加量相同的情况下，净水厂实际运转时的混凝效果要比做加混凝剂静沉淀试验时好得多。其原因除了净水厂实际运转时，混凝剂与水中的杂质经过充分的反应外；还由于经充分反应的矿井水在斜管沉淀池内上升时，经过斜管层下部形成的浓度较大的絮团层的过滤（也可以称作为再次接触絮凝），以及斜管块体本身的浅层沉淀，使沉淀池出水水质更好，从而形成了池体上层高效浅层沉淀及中层过滤的高效斜管沉淀池。至于絮团层的厚度、位置等取决于沉淀池池体结构的设计、沉淀池参数的确定、原水水质、混凝剂种类及投加量、底流排放等诸多方面。

　　净水厂减负荷运转时的出水水质要比按设计负荷运转时好。原因是减负荷运转时，虽然反应池反应效果要差一些，但斜管沉淀池液面负荷率减小及滤池的减速过滤，使沉淀池及滤池的出水水质都有所提高。

　　5经济效益及社会效益51经济效益矿区原给水系统年运转费用61. 18万元（年抽取深井水38万m3，水资源费0.07元/m3，设备维修、人员工资费0.18元/m3，电费1.36元/m3）；矿区新给水系统年运转费用16.72万元（净水厂年处理水量38万m3，设备维修、工人工资费0. 1元/m3，混凝剂、消毒剂费0.23元/m3）。则该项目实施后，矿区给水系统每年节约运转费用4446万元。

　　该项目实施前，矿井水直接外排，为此按环保部门规定，需上缴超标排污罚款费2.5万元。52社会效益资源，杜绝了矿井水外排污染环境，解决了该矿区的生活、生产用水问题；而且也解决了该矿以前使用深井水不进行消毒，造成细菌及大肠杆菌群长期超标的问题，从而使生活饮用水水质完全符合国家生活饮用水水质标准。

　　6结实际运转证明，八宝山煤矿矿井水净化工艺流程及其构筑物的选型是正确的。该工程实施后解决了矿区的给水问题，同时充分利用了宝贵的水资源，杜绝了矿井水外排污染环境，经济效益和社会效益十分显著，值得在其它煤矿中大力推广。

　　混凝剂的添加量并非越多越好，对于特定的水质，每种混凝剂都有一最佳添加量。工业性试验结果表明，PAC添加量36g/m3是适宜的。

　　通过对斜管沉淀池池体结构的优化设计，形成了池体上层高效浅层沉淀及中层过滤的高效斜管沉淀池，更进一步提高了斜管沉淀池的沉淀效率。