某礦礦井水綜合利用項目系統調試問題探析及對策

劉錦玉

（陜西華電榆橫煤電有限責任公司，陜西 榆林 719000）

到2020年，我國礦產資源產量預計達到39億噸，在能源結構中占比仍達到58%，由此可見，礦產資源在我國經濟發展中仍具有舉足輕重的地位。隨著我國礦產資源產量的不斷增加，礦產資源開采帶來的環境問題日益突出，尤其是對水資源的破壞[1]。礦井開采過程中會破壞地下水資源的動態平衡，同時排放大量廢水。目前西北地區大部分礦井開采采取預處理工藝來進行處理礦井水，但是不能處理濃鹽水，不能達到零排放。本文以某礦礦井水綜合利用項目為例，針對系統調試過程中遇到的問題進行探析，確定原因并提出相關對策。

1 某礦礦井水綜合利用項目

某礦礦井水綜合利用項目是依據國家環保部環評批復相關要求，落實環保“三同時”制度，實現礦井水資源100%復用、零排放目標的環境友好型工程。根據《某礦13盤區涌水量預測報告》顯示，某礦2018年到2025年的預測水量逐年增加，2021年可達最大涌水量1762m3/h。某礦污水處理廠目前礦井水預處理能力為1500 m3/h，深度處理系統能力為450m3/h，為了有效解決礦井排水問題，充分利用礦井水資源，節約地下水資源，投資建設礦井水綜合利用項目，項目總投資4.6億。該項目新增兩套高效旋流使礦井水預處理系統擴能為1900 m3/h。設計增加脫鹽和蒸發結晶工藝段，采用目前國內較為成熟的高密度澄清池(藥劑軟化)+超濾+反滲透+濃水池+高密度沉淀池(藥劑軟化)+變孔隙濾池+弱酸陽離子交換+脫碳+納濾+碟管式反滲透(DTRO)+混凝沉淀+微濾+AOP氧化+MVR強制結晶工藝，從而實現濃水零排放。

2 系統調試過程中存在的主要問題

某礦礦井水綜合利用項目目前預處理及濃縮減量系統正在調試，原水處理系統已調試完成，滿足礦井涌水全水處理要求。濃水處理系統中濃水高密池、變孔隙濾池和陽離子樹脂交換系統正在調試，納濾和DTRO系統單體調試完畢，具備進水條件。在濃水處理系統調試過程中，變孔隙濾池產水污染指數SDI一直不合格，導致納濾和DTRO系統不能進水調試。現場技術人員針對變孔隙濾池產水SDI偏高原因進行探析，尋找有效解決對策。

（1）污染指數SDI概述。污染指數（Silting Density Index，簡稱SDI）值，是水質指標的重要參數之一，是衡量水處理系統各類膜能否進水的重要指標。目前國內外普遍采用的SDI測試方法是ASTM方法4189-95。通過在Φ47mm的0.45μm的微孔濾膜上連續加入一定壓力（30PSI，相當于2.1kg/cm）的被測定水，記錄濾得500ml水所需的時間Ti（秒）和15min后再次濾得500ml水所需的時間Tf（秒），通過SDI=[(1-Ti/Tf)*100]/15公式計算得出SDI值。SDI值越低，水對膜的污染阻塞趨勢越小。從經濟和效率綜合考慮，大多數膜廠家推薦進水SDI值不高于5。

（2）變孔隙濾池產水SDI偏高原因探析。2019年5月16日反滲透濃水進入濃水高密池，濃水處理系統開始調試，在調試過程中，變孔隙濾池產水污染指數SDI一直大于5，系統調試技術人員通過分析論證可能是由于以下三方面原因造成SDI偏高。一是變孔隙濾池濾料可能未沖洗干凈。現場技術人員分析可能是濃水處理系統在運行過程中，變孔隙濾池濾層中截留的碳酸鈣等顆粒物在濾池反洗過程中未沖洗干凈，從而帶入產水，影響了變孔隙濾池產水水質；二是濃水高密池投加聚鐵可能影響水質。技術人員通過實驗，在前混池停止投加聚鐵，隨后測試變孔隙濾池產水SDI，發現SDI低于5，推測可能是由于聚鐵影響了濃水高密池出水水質；三是變孔隙濾池過濾級別可能不夠，不能有效過濾水中雜質。根據現場調試情況，技術人員分析可能是由于變孔隙濾池過濾級別不夠，不能有效過濾水中雜質，導致變孔隙濾池產水SDI不合格。

3 確定影響因素

（1）反復沖洗變孔隙濾池濾料。針對變孔隙濾池濾層中截留的碳酸鈣等顆粒物在濾池反洗過程中可能未沖洗干凈，帶入產水，導致變孔隙濾池產水SDI不合格。技術人員通過反復沖洗濾池濾料，在系統運行過程中，通過測試SDI，發現仍不合格（，說明SDI不合格不是由于濾料未沖洗干凈造成的。

（2）在濃水高密池前混池中停止投加聚鐵。通過在濃水高密池前混池中停止投加聚鐵，發現變孔隙濾池產水SDI合格（如表1所示），但是后混池濁度較投加聚鐵時上升，且出水水質不符合設計要求（如表2所示）。同時系統運行一段時間后，變孔隙濾池產水SDI上升并超過5，所以聚鐵不是影響變孔隙濾池產水SDI不合格的因素。

表1 變孔隙濾池產水SDI值檢測記錄表

表3 設計變更方案對比表

表2 濃水高密池出水水質檢測記錄表

（3）進行工藝設計變更。通過排除以上兩個影響因素，現場技術人員確定影響變孔隙濾池產水水質的原因是變孔隙濾池過濾級別不夠，導致納濾和DTRO系統不能進水調試。為了從根本上解決此問題，設計單位進行工藝設計變更，擬定了三個設計變更方案。（如表3所示）

通過方案比選最終確定方案二，在陽離子交換器前增加兩套超濾系統，保證變孔隙濾池產水SDI合格，系統穩定運行。由于該項目工期緊張，設計人員提出將膜車間現有6套超濾系統調整出1套作為臨時系統使用，通過增加臨時超濾系統管道，濃水高密池產水進入臨時超濾系統，臨時超濾系統產水進入變孔隙濾池產水池，從而進行后續調試。2019年6月16日測得脫碳水池產水SDI值為4.3，符合納濾系統進水條件，保證了后續系統調試。

4 結語

某礦礦井水綜合利用項目目前是陜西省內建設規模最大、投資最大的水處理項目，項目建成后可以減少地下用水，節約地下水資源，保護礦區地下水和地表水的自然平衡；解決過度開采地下水帶來的環境問題，避免因污染引起的與當地村民的糾紛，有利于當地經濟的發展，促進礦區的可持續發展，具有顯著的經濟效益和社會效益。針對項目系統調試過程中變孔隙濾池產水SDI不合格，現場技術人員通過分析論證，最終確定是變孔隙濾池過濾級別不夠，導致產水SDI不合格，通過工藝設計變更，在陽離子交換器前增加兩套超濾系統，提高過濾級別，確保了預處理及濃縮減量系統穩定運行。