文/武建軍

截至2009年底，山西省呂梁市將264個民營煤礦整合為108個。資源整合后，由于生產能力、采掘布置等發生較大變化，要對原礦井水處理站進行改造。華晉焦煤公司沙曲礦利用“高密度迷宮斜板沉淀+無閥濾池”工藝處理礦井水，出水水質十分穩定，取得了良好的經濟、社會效益。

一、“高密度迷宮斜板沉淀”工藝原理

高密度迷宮斜板沉淀池的主要工作部件是翼片斜板，斜板間距為25mm左右，翼片寬度及相鄰翼片的間距一般在60～70mm之間，相鄰翼片之間區域稱為迷宮。

水在迷宮斜板中為平流，其流態可分為三個區域：平流主流區、紊動渦流區和環流區。當水水平流入斜板時，水全部通過翼片與斜板之間的間距，形成主流路，同時會在相鄰翼片之間形成環流，在一定流速下主流與環流現象十分明顯。而在主流靠近翼片的邊緣附近，水流在翼片頂端脫離能產生強烈的渦流作用。

含有顆粒的水流入斜板區后，一部分沿著主流區方向前進，另一部分則進入渦流區隨渦流一起運動。

在渦流區中的顆粒隨著渦流被輸送到下游翼片附近，當渦流與該翼片頂部和上部發生碰撞時，其中部分顆粒進入迷宮內，部分顆粒與主流一起流向下一格迷宮，被輸送到迷宮內的顆粒，隨迷宮內環流緩慢運動，集中于底部斜板，滑到排泥斗。

迷宮內的環流能量來自主流區的流動，只能靠渦流碰撞到下游冀片所傳遞的能量來維持其循環。在環流離心力作用下，顆粒一邊沉淀一邊被甩向迷宮四壁，所以一般顆粒只要進入迷宮便能沉淀下來。迷宮的這種低速環流造成良好沉淀環境是高迷宮斜板具有高效沉淀效果的原因之一。

高密度迷宮斜板高效沉淀的另一主要原因是主流區和翼片間有渦流區的存在，主流區水流與翼片頂端產生一系列渦流，挾帶著顆粒旋轉水平向下游輸送，當渦流與下游翼片碰撞后，其中部分顆粒便被輸送到迷宮環流區內。

二、“高密度迷宮斜板沉淀”工藝特點

1.斜板間距小，沉淀距離也明顯減少，使更多小顆粒可以沉淀下來。

2.由于斜板間距減小，水力阻力增大，使之占水流在沉淀池中水力阻力的主要部分，這樣沉淀池中流量分布均勻，與斜板相比，明顯改善了沉淀條件。

3.排泥性能遠優于其他形式的淺池沉淀池。高密度迷宮斜板沉淀池內基本無側向約束，另外，沉淀面積與排泥面積相等，是普通斜板的4倍多，單位面積排泥負荷尚不到斜板的1/4，故在任何時期排泥均無障礙。

經高密度迷宮斜板沉淀后的礦井水懸浮物＜20mg/l，一般穩定在10mg/l左右。再經無閥過濾器過濾后，礦井水中懸浮物為3～5mg/l，滿足回用水水質要求。

三、本工程選用無閥濾池原理及說明

無閥濾池是不需要閥門的快濾池。無閥濾池在運行的過程中，出水的水位保持恒定不變，進水的水位則隨著濾層水頭損失閥增加而不斷在吸管內上升。當水位上升到虹吸管管頂，并形成虹吸時，就開始自動濾層反沖洗，沖洗廢水沿虹吸管排出池外。無閥濾池主要適用于各種地表水的凈化處理,提高水的重復使用率。其特點是：

1.不需要水壓、電力和壓縮空氣等提供動力，所有的工作環節都由過濾器自行控制。

2.內設有強制沖洗系統，如果濾池水頭的損失還未達到允許值，而因某種原因需要提前沖洗時，可進行人工強制沖洗。

3.免維護，沒有磨損。

四、“高密度迷宮斜板沉淀+無閥濾池”處理礦井水的一般工藝流程

礦井水由井下排水泵排入調節水池，調節水池前端設置為曝氣池，用于將水中Fe2+氧化為Fe3+，使鐵離子易于得到去除。再由潛污泵提升至反應池，泵后接管道混合器，礦井水、混凝劑經管道混合器混合后進入絮凝反應池。在絮凝反應池中通過混凝、絮凝反應，懸浮物形成大顆粒礬花，反應池出水進入高密度迷宮斜板沉淀池，在沉淀池中進行固液分離。沉淀池出水再進入無閥過濾器過濾，出水經消毒后回用。

調節水池污泥、沉淀池污泥排入污泥池，由煤泥處理系統處理。

五、“高密度迷宮斜板沉淀+無閥濾池”工藝在礦井水處理中的實際應用

華晉焦煤沙曲礦井下水處理站采用 “高密度迷宮斜板沉淀+無閥濾池”工藝，于2008年底建成投入運行，礦井水處理站設計處理規模為1200m3/h，日均處理約 14000m3。

根據礦井水水質監測數據，進水水質為：

pH ＝6～9；COD=150～250mg/L；SS=200～450mg/L；油類：5～6mg/L；鐵：1mg/L 左右；

水中主要污染物為：煤粉和巖粉以及少量的油類。

根據監測結果，出水水質穩定達到以下指標：

pH=6～9；SS＜5mg/L；COD＜30mg/L； 油類：＜0.5mg/L；鐵：＜0.5mg/L；

總大腸菌群：每100ml水樣中不得檢出；糞大腸菌群：每100ml水樣中不得檢出。

出水水質符合 《循環冷卻水用再生水水質標準》和《城鎮雜用水水質標準》，也滿足《井下消防、灑水水質標準》要求。

由于復用了礦井水，年可少采地下水150萬 m3，年可節約水費 300 萬元（2 元/m3），年少排放礦井水160萬m3，節約采礦排水水資源費192萬元（每排放1m3礦坑水征收1.2元的水資源費）。年增加經濟效益492萬元，經濟效益非常顯著。

六、結論

沙曲礦的使用經驗證明，“高密度迷宮斜板沉淀+無閥濾池”水處理工藝在礦井水處理中能夠穩定運行，具有投資較少、工藝流程簡捷、操作簡單、管理方便、處理效率高、出水水質好、能耗較低、運行可靠、經濟效益明顯的特點。采用該工藝處理并復用礦井水，對于原本嚴重缺水且由于采煤等工業活動造成的水資源污染破壞的呂梁市來說具有非常重要的意義，是落實科學發展觀、落實“環境保護、節能減排”基本國策的有效手段，能夠給企業帶來顯著的經濟效益和社會效益。