某鐵礦地下涌水回灌工程實例

王婷

摘 要：礦山地下開采時會產生大量地下涌水。根據已批復環境影響報告書要求，為保護區域地下水資源，井下涌水須凈化后回灌地下。

關鍵詞：機械過濾；納濾；消毒

中圖分類號：P641 文獻標識碼：A

1.工程概況

某鐵礦的礦坑涌水來自礦體上部奧陶系含水層，70%涌水是地下水通過泄水孔直接下泄到地下水倉，水質清潔，不含重金屬，主要含少量懸浮物，接近天然地下水質。根據已批復環境影響報告書要求，為保護區域地下水資源，井下涌水須凈化后回灌地下。

2.工程設計原則

為保護區域環境，滿足回灌要求，采用機械過濾器+納濾+消毒的處理工藝。該工藝運行安全可靠，工藝技術先進，節能、環保。具有較大的適應性，應急性，可以滿足水質、水量的變化。

3.總體方案介紹

該方案分為4個系統：

3.1礦井水處理系統：

在廠區建設一套設計規模為1000 m3/h的礦井水處理系統，并且該系統工藝滿足單臺納濾裝置獨立運行，以滿足系統進水水量變化的需要，保證系統最經濟運行。礦坑涌水通過管道自流進入機械加速澄清池，該管段需投加混凝劑、助凝劑、石灰乳藥劑。機械澄清池的上清液自流進入原水緩沖池，通過原水提升泵將水提升至原水池，再通過原水泵送至多介質過濾器入口。經過過濾的水自流進入自清洗過濾器，過濾器的出水進入保安過濾器，出水經高壓泵加壓送至納濾裝置，納濾產水進入納濾凈水池，納濾凈水池的水再通過回灌水泵，一部分進入廠區總供水泵站，補充生產新水用；一部分送至廠區生活供水泵站；大部分水送至回灌井回灌至地下。過濾器反洗水及納濾系統清洗水自流進入多介質反洗排水池，最終通過泵加壓送至機械加速澄清池。納濾裝置產生的濃水自流到總供水泵站，供選礦廠用于選礦生產和井下充填造漿。

3.2總供水泵站系統

總供水泵站系統包括生產、消防給水系統，臨時高壓消防系統，環水給水系統，尾礦沖洗系統，選礦設備冷卻系統。

3.2.1生產、低壓消防新水給水系統

來自水處理車間的部分凈水自流送入供水泵站，通過補水閥門向供水泵站生產、消防新水池補水，再由新水泵加壓外送，作為生產、消防水供全廠生產及消防使用。生產、消防新水給水管網為環狀，干管為DN400球墨鑄鐵給水管。廠區消火栓為地下式，沿道路一側布置，消火栓間距不大于120m。新水泵組由生產、消防新水池吸水，將新水加壓后送至選廠各車間用水點。泵組出水管道上設壓力表、流量計，信號傳至控制室及選廠總調度室。新水池出水管設流量計，水池設液位監測，信號傳至控制室及選廠總調度室。

3.2.2臨時高壓消防系統

由于井塔樓高度較高，室內消火栓給水系統采用臨時高壓消防系統，由消防主泵及消防穩壓設備及消防管道組成。火災時啟動消防主泵進行滅火，平時由消防穩壓設備持壓保證管道壓力。消防設備設于總供水泵站，水量儲存在生產、消防新水池中。

3.2.3環水給水系統

主廠房排出的尾礦自流入尾礦濃縮池，過濾車間濾液壓力送至尾礦濃縮池，經濃縮后溢流水自流進入總供水泵站環水池，經總供水泵站環水泵加壓后供選礦工藝使用。在系統各環節和生產工藝流程中設置流量、壓力等計量儀表，在線監測系統運行和水量分配情況。環水泵組由環水池吸水，將環水加壓后送至各車間環水用水點。泵組出水總管上設壓力表、流量計，信號傳至控制室及選廠總調度室。環水池水池設液位監測，信號傳至控制室及選廠總調度室。

3.2.4尾礦沖洗系統

尾礦沖洗系統用于對尾礦礦石進行清洗，水質較差，該系統供水水源來自新水，通過沖洗泵向用戶供水，沖洗完后的水并入環水系統，自流回環水水池，作為補水使用。

3.2.5選礦設備冷卻回水系統

選礦設備冷卻回水為利用廠區生產、消防水管道直接供水，水質不變，水溫略有升高，因此，該部分水依靠余壓直接回水至總供水泵站新水池，作為新水循環使用。管道上設壓力表、流量計，信號傳至控制室及選廠總調度室。

3.2.6排水系統

泵站內設管溝，各種管道均布置在管溝內，為避免管溝進水管道受水浸泡受損，在管溝端頭設1000×1000mm的集水坑，內設潛污排水泵，水泵的運行由積水坑內的水位自動控制。

3.3全廠水系統事故池

在廠區設1座系統事故池，池內設兩臺自動攪勻潛污排水泵，人工控制水泵的啟停。

3.4生產廢水集水池

設兩座鋼筋混凝土水池，每座池子設1臺潛污排水泵，用于將生產廢水進行收集后，送往3#澄清池進行處理。

4.主要設備

4.1多介質過濾器

多介質過濾器其作用是去除水中的各種懸浮物、膠體雜質，是預處理的主要設備，降低原水濁度，保證納濾膜表面的清潔與通暢。過濾器由鋼襯膠過濾罐、進口控制閥、過濾介質、布水器和相關管道等組成。

4.2自動刷式過濾器

自動刷式過濾器是重要的預處理裝置，它是利用過濾筒前后壓差，通過自動化元器件和電動執行機構自動清洗濾網、全自動排污的過濾器。本排污過濾器除裝有壓差控制器外還可選用定時控制器，可以根據用戶需要設置清洗排污時間進行全自動清洗排污。還可選用壓力傳感器和PLC控制器，采用觸摸屏控制，用戶可以通過人機界面自行設置排污周期和排污時間，并可以與計算機連接，實現遠程控制。當過濾器使用一段時間后，在濾網表面會積聚雜質顆粒，使通過流量減少，阻力增大，進出口產生壓差。當壓差達到設定值時，壓差控制器輸出信號，由電動機帶動裝于濾筒內的不銹鋼刷轉動，同時電動排污閥開啟，清洗濾網與排污同時進行，過濾器進出口壓差低于設定值時，清洗排污停止，實現全自動控制。可濾去水中各種懸浮物雜質，確保系統設備的安全可靠運行。技術特點：占地小；投資省；重量輕，安裝簡便，自動化程度高；節水率高；自耗水率小于1%；出水水質好，無濾料泄露；出水壓頭損失小，連續供水，反洗期間供水不間斷。

4.3納濾裝置

納濾裝置是介于超濾和反滲透的一種膜過濾技術，可以去除細菌病毒、大分子有機物、高價態可溶鹽類等。與反滲透相比較，即使在高鹽度和低壓條件下也具有較高滲透通量，因為無機鹽能通過納濾膜而透析，使得納濾的滲透壓遠比反滲透低，這樣在保證一定的膜通量的前提下，納濾過程所需的外加壓力比反滲透低得多。而在同等壓力下，納濾的膜通量則比反滲透大得多。此外，納濾能使濃縮與脫鹽的過程同步進行，所以用納濾代替反滲透，濃縮過程能有效快速地進行，并達到較大的濃縮倍數。由于具有以上特點，使得納濾膜可以同時進行脫鹽和濃縮并具有相當快的處理速度。這些都是傳統的過濾（如砂濾、多介質過濾等）無法實現的。其初期投資和運行成本較反滲透技術低30%左右。

經過預處理單元處理后的原水，經高壓泵增壓后進入納濾膜組件，由于納濾膜的選擇透過性能，水在高壓下可以透過納濾膜進入淡水側，而各種鹽分則隨高壓水流沖出，使水一分為二，從而達到鹽與水分離的目的。納濾膜分離技術具有占地面積小、出水水質好、自動化程度高等特點，是本次工程經過多方論證后選定的理想處理設備。本工程采用HDNF-200型納濾裝置6套，單套制水能力200m?/h，脫鹽率：≥70%（3年內）水回收率70%～75%。

5.處理效果

該項目自投產以來，各項經濟指標良好：TDS的含量和硫酸鹽含量將分別降至361.8mg/L和71.8mg/L，大大低于《地下水質量標準》GB/T14848-1993中Ⅲ類地下水要求的數值。

結語

該工藝運行安全可靠，工藝技術先進，節能、環保。具有較大的適應性，應急性，可以滿足水質、水量的變化。目前設備運行良好，經濟環境效益顯著。

參考文獻

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