陈 华

(神华北电胜利能源有限公司，内蒙古 锡林浩特 026015)

露天煤矿作为煤炭开采的一种重要形式，因其开采规模大、产量高，一直在煤炭行业及国民经济建设中发挥着举足轻重的作用。在露天矿区的规划建设中受到诸多因素的制约，其中水资源成为制约矿区建设和可持续发展的重要因素，充分利用水资源对露天矿区的建设和发展具有十分重要的意义。污水资源化是实现露天矿区最大限度使用和利用水资源最有效的途径，而污水处理技术是实现资源化的保证。针对这种状况，结合矿井水和采坑条件及露天采坑的特点，对矿井水进行露天采坑积水净化技术，使高效、低成本的矿井水复用成为矿井生产和建设荒漠区生态型矿区的主要水源之一。

现运行污水净化处理流程如图1所示。

露天矿采场内，将各处自流出水通过水渠汇聚到提前挖设好的水仓内(水仓长40 m、宽30 m、深4.5 m)，在水仓内进行一级沉淀。

在水仓进水的对面，距水仓底部约1 m距离的位置布设潜水泵。通过潜水泵，配水管路疏排积水，将积水提升到二级沉淀池(在地面上)。

疏干水处理厂内，污水进一步疏排到三级沉淀池。一级、二级、三级沉淀池是物理沉淀。

污水提升到反应沉淀池进行四级沉淀，四级沉淀利用净水斜板进行一级净化。一级净化处理后，水位在自流管上部的净水自流到中间水池，疏排到无阀过滤器，过滤后自流到5 000 m3净水池，后续绿化利用。一级净化产生的污水通过排污阀进入污泥浓缩池，污泥螺杆泵通过变频调速将污水输送到压泥机，过滤出污泥、污水循环输送到三级沉淀池，重新进入反应沉淀池。

为了更好地净化露天矿采场疏排的积水，以往采用人工定期用净水车间消防水冲洗净化处理池内净水斜板的工艺，该工艺持续了5年多。这种人工定期冲洗工艺的弊端是局部水压大，斜板材质为PVC原料易碎，人工冲洗时水压大则导致斜板破裂，水压小则导致清洗不干净斜板，很难控制到理想的水压。每次人工冲洗处理完成，后续需要清理净水斜板碎片，净水斜板碎片可达10余斤，均是被水冲击破碎。这样不但人工劳动强度大而且大大缩短了净水斜板的使用寿命，更换一个水池净水斜板的费用约100万，4个水池约400万元，是一笔不小的开支。笔者对人工定期冲洗工艺进行改进，安装恒压喷洒水管，利用变频器控制喷洒水压，对净水斜板进行冲洗。现已经投入生产使用，达到了预期的清洗效果。

利用这套清洗工艺，可有效清洗净水斜板，净水斜板损毁几乎为零，有效增加了净水斜板的使用寿命，节省费用开支，节约劳动力，提高工作效率，为节能降耗再立新功。

污水进行压滤处理以便将污水中的污泥排出，目前大都采用由多块滤板、滤布和滤框组合成彼此相连的多只压滤单元形成压滤室的污泥压滤机进行压滤。

3.1 变频调速压泥工艺改造

污泥浓度不同，要求的上泥速率不同，对应絮凝剂供应浓度随之变化。浓度大供污水速率小，供应絮凝剂浓度大。浓度小供污水速率可适当增大，供应絮凝剂浓度可适当减小，互相是双变量关系。污泥螺杆泵的上泥速率可手动调节，上泥速率调节后待压滤机出泥看效果，需3 min～5 min方可确认上泥速率是否理想，如若不理想，根据情况再行调节，如此反复，只有长时间调节污泥螺杆泵、絮凝剂供应浓度才可达到最佳出泥状态。

以往手动调节污泥螺杆泵频率，控制压泥机的上泥速率，实现理想的压泥效果。由于手动调节污泥螺杆泵频率无法直接显示频率，压泥作业只有一人，总是观察不到位，频率小污水不成泥,频率大容易造成压滤机滤布堵塞或出泥达不到脱水率，导致滤网堵塞，被迫停止压泥系统，人工清洗滤网，造成不必要的工时、人力损耗。

经改造，将手动调频阀改为数字液晶电子显示调频盘，可以根据浓缩池污水含污量的大小，直接通过数字液晶电子显示调频盘设定频率，对常用状态频率进行统计分析，使污泥泵供给压滤机的泥浆量适中，与絮凝剂供应浓度相匹配，快速达到最佳出泥状态。

原3台手动调节污泥螺杆泵现已故障停运，修复成本高，无修复价值，造价63 000元，现更换为3台变频调节污泥螺杆泵，造价48 000元，该项目费用节约生产成本15 000元，且有效提高工作效率。

3.2 压泥机滚筒加装冲洗装置

滚筒是压泥机一级过滤站，是污泥螺杆泵供压泥机污水的第一站。以往压泥机滚筒由于自清洗功能低，经常因污水含泥量大，无法彻底清淤，而造成滚筒堵塞，无法压泥设备停运。需人工清洗数小时，费时费力、压泥效率低。

经改造，压泥机滚筒内在原有冲洗装置上加设自来水(污水净化水)冲洗喷头，清洗滚筒滤网。利用滚筒内加设的自来水冲洗喷头，设备启动时，同时开启自来水，增大滚筒自清洗能力，更好实现一级泥水分离效果，使淤泥、污水分道通畅行驶。有效避免淤泥囤积造成滚筒阻塞，提高工作效率，同时也延长滚筒使用年限，节约生产成本。

3.3 压泥机滤布电气化清洗工艺

滤布为压泥机二级过滤站，由于滤布密度大，运行过程中易堵塞，导致滤布滤水效果不佳，压泥时必须人工配合清洗，才能运行，工作效率低，劳动强度大，这是导致压泥机运行效率低的直接原因。

压泥机滤布容易堵塞，工作效率低，对污水含污量要求严格，含污量偏高极易发生堵塞，清洗滤布费时费力，降低工作效率。为了提高压泥机工作效率，疏干队自行改造压泥机，通过技术人员共同研究，查找设备故障根源，反复推敲试验，加装一套电气供水清洗装置和滤布刮泥板，降低压泥机滤布堵塞频次，有效提高压泥机运行效率。

如图3所示，压泥机滤布上方和下方各安装一套恒压冲洗水管，随着滤布旋转，滤布刮泥板将大部分污泥刮下输送至传输带，上下冲洗水管进一步持续喷水清洗，有效清洗滤布污泥，避免滤布堵塞，从而更好地实现滤布滤水功能。

增加二级蓄水沉淀池，将以往的二级蓄水沉淀池变更为三级沉淀池，多增加一道沉淀工艺。

沉淀工艺是水处理中去除固体悬浮物和杂质的重要环节，沉淀过程好坏直接决定整个水处理效果的优劣，后续工艺运行负荷和经济成本的高低。

结合露天矿疏干队水处理厂现在水处理极限能力在10 000 mg/L以内，雨季或春融期，浊度仪显示水质悬浮物在3万mg/L～6万mg/L或浊度仪无显示(悬浮物高于6万mg/L浊度仪无数据)，超出水处理系统处理水能力，水处理厂净化水设备无法运行，所以露天矿采场积水只能在采场储存，禁止外排。采场无足够大的空间存储该期间的出水，或者说，存储过多积水影响采剥工艺的推进。

针对以上矛盾，增设地面二级蓄水沉淀池势在必行。根据采场的出水量，每天出水1 500m3，增设两个3 000m3蓄水沉淀池，单个可以储存采场排水两天，给另一个蓄水池争取到2天的沉淀时间，根据对采场“死水”的观察，有2天的沉淀时间，水质明显改善。根据处理水成本核算，浊度为400 mg/L～500 mg/L的水，处理费用为0.8元/m3～0.9元/m3，浊度为6 000 mg/L～8 000 mg/L的水处理费用为3元/m3，以上费用指处理水药剂费用。处理水费用计算：

0.9 元/m3×1 500 m3/天=1 350 元/天

3元/m3×1 500 m3/天=45 00 元/天

1个月费用差别135 000-40 500=94 500元

以上计算为水质在8 000 mg/L以内的处理水费用。按照一年中3个月悬浮物高计算，3月春融、7月、8月雨季，个别时间段(连续降雨或春融速度快)浊度在8 000mg/L以上，水处理系统无法良好处理水。

设置蓄水沉淀池费用：2个3 000m3蓄水池费用约50万元，处理水药剂费用约5个月即可节约出。以上计算还未包含个别时间段浊度在8 000 mg/L以上的处理费用。

经以上费用计算，设置蓄水沉淀池方案可行，既减轻净水设备运行负荷，又节约了处理水药剂费用。

笔者介绍电气化高效绿色处理露天矿采场积水的工艺流程，包括1种净水斜板清洗工艺改造，3种优化压泥工艺措施，1种从根本上改善污水源的措施和意义，以及成本列支计算。实践证明，优化处理水工艺流程有效提高处理水效率和质量，大幅降低处理水费用成本。

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