礦井水除總氮工藝案例分享

時間：2019-12-21

項目背景:

1、水資源浪費長期以來，采煤對地下水造成了嚴重破壞。絕大部分礦井水，被以直排方式，流入河道、田野，這不僅造成水資源的白白浪費，也污染了環(huán)境。社會對此反響強烈的同時，煤礦企業(yè)也倍感壓力。

2、解決礦區(qū)飲水問題，大大節(jié)省生產用水成本。煤礦企業(yè)開始對礦井水進行較加深度的處理，有些輕度污染的礦井水，經過處理之后直接可以用于礦區(qū)，甚至為附近居民供給生活飲用水；而有的經過簡單沉淀過濾處理后，直接用于煤礦生產、消防用水及礦區(qū)綠植澆灌等用途，這不僅解決了礦區(qū)生活飲用水的緊缺現狀，同時在生產用水逐年漲價的情況下，大大節(jié)省了生產用水成本。

3、環(huán)保形勢嚴峻，礦井水提標至地表三類近年來，隨著環(huán)保形勢日趨嚴峻，以及國內民眾環(huán)保意識的大幅增強。在礦井水處理領域，根據礦井所處地理位置的不同，有些地方（如：山東、山西、內蒙等地的某些區(qū)域）的礦井水（煤礦、稀土礦、有色金屬礦等）處理需執(zhí)行《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838-2002）三類水質標準。

項目概況：

某煤礦井廢水2000噸/天，在了解廢水基本情況并對現場進行實地考察后，進行工藝構思并設計解決方案。項目設計方案：

進出水水質設計方案：

1、設計規(guī)模

設計處理水量：2000m3/d，24小時連續(xù)運行。

2、設計進出水水質

該項目設計進水為甲方提供的第三方檢測數據。因為要供給礦區(qū)生活用水、生活飲用水及排放到地表三類水中。所以，出水既需要達到《生活飲用水水質衛(wèi)生標準》（GB5749-2006），又要達到《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838-2002）中的三類水標準。3、進出水水質設計方案具體參數：

工藝設計分析：

礦井水主要是由于煤礦開采破壞了煤系上覆含水層而形成的井下涌水，初始流入井筒和巷道的涌水未受到污染時為清潔水，在開拓及采煤過程中易受到污染。根據進出水水質可知該礦井水為中性，無有毒重金屬物質，但SS、TN含量較高，大腸桿菌數和菌落總數也比較高（需要說明的是一般礦井水中均有一定量的COD，但其主要是由煤粉引起的，并因水中還原性碳元素所致，一般隨懸浮物的去除，COD也隨之去除）。本工程礦井水處理后，既要作為生活飲用水，又要將多余部分排放至地表三類水中。經以上分析，本工藝主要考慮去除COD、SS、菌落數、TN等。尤其是TN的去除需要達到地表三類標準。由于原水中含鹽量并不高，且TN處理精度要求嚴格，因此，本工藝采用了專業(yè)脫氮樹脂對總氮進行深度處理。

綜上所述，項目采用了“生化、混凝沉淀及**脫氮離子交換樹脂”的組合式處理工藝。

項目工藝分析：

1、根據水中氮的形態(tài)，可對該廢水直接進行反硝化，由于廢水中BOD5的含量很低，需另外投加碳源，但外加碳源無法精確控制，會引起**物**標。因此需在反硝化池后接氧化池，去除多余碳源，同時對廢水中可能存在的**氮或氨氮進行硝化反應，將其轉化為亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮。好氧池末端設有內循環(huán)，將好氧池末端水，部分回流至缺氧池前段，對殘余或部分新產生的亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮進行反硝化脫氮，從而對生化脫氮起**作用。

2、因出水需達到《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838-2002）中的三類水標準，即總氮要≤1mg/l。該標準較嚴，普通的生化處理脫氮很難達到，所以對好氧池后端的出水進行離子樹脂交換，用專業(yè)脫氮樹脂對廢水中硝態(tài)氮進行深度去除，穩(wěn)定做到1mg/l以下。

3、對生化出水采用沉淀、砂碳過濾和精密過濾的方式去除懸浮物及一些水溶性的**物，滿足離子交換的進水要求，防止離子交換樹脂的污堵。

工藝流程：
1、主要工藝流程圖

主要工藝設計說明設計規(guī)模：2000m3/d，設計流量：83m3/h。

調節(jié)池：

主要作用：均質、均量，穩(wěn)定pH值在6-8之間；

結構：地下鋼結構；
工藝尺寸：14x10x4.5m(有效水深4米)；
有效容積：536m3；
反應時間：6.45h；

主要設備：

1、浮球液位計：數量：1臺；

2、離心泵：數量2臺（1用1備）；Q：100m3/h，H：1520m，N: 15kw；材質：鑄鐵；

3、引水桶：數量2個，材質：Q235；

4、電磁流量計：數量：1臺，口徑：DN150。

缺氧池：

主要作用：廢水進入鐵碳床，通過微電解反應對**物進行預氧化，提高廢水可生化性，為后續(xù)生化處理創(chuàng)造條件；

結構：半地下鋼砼結構；
設進水硝態(tài)氮：25mg/L，出水硝態(tài)氮：8mg/L；
設計污泥負荷：0.06kgNO3-N/（kgMLSS.d）；
MLSS：2500mg/L；
有效容積：400m3；
工藝尺寸：16x5x5.5m（有效深度5m）；
反應時間：4.8小時；
主要設備：
1、乙酸鈉加藥系統(tǒng)：
①機械隔膜泵：數量：1個；Q：200L/h，P：3bar；
②溶藥桶：數量：1個；材質：PE；容積：5m3；
③溶藥桶攪拌器（不銹鋼材質）：數量：1臺；
2、組合填料：400m3；材質：醛化維綸絲
3、填料框：材質：Q235；2套；
4、潛水攪拌器：1.1kw；4臺；材質：sus304。

好氧池：

主要作用：在有氧狀態(tài)下，微生物降解廢水中的**物，對**氮進行硝化作用；

結構：半地下式鋼砼結構；
工藝尺寸：16x5x5.5m（有效水深4.8米）；
有效容積：384m3；
反應時間：4.6h；
主要設備：
1、曝氣盤片：數量：600套；盤片直徑：200mm；膜材質：EPDM；
2、組合填料：數量：560m3；材質：醛化維綸絲；
3、填料框：數量：2套；材料：Q235；
4、羅茨風機：數量：2臺（1用1備）；
Q：25.92m3/min，H：6m，r：1000r/min， N：45kw
5、內回流泵：數量：2臺（1用1備）；Q：100m3/h，H：10-15m；
6、引水桶：數量：2個。

沉淀池：

主要作用：利用泥水密度差，對絮凝反應出水實現泥水分離，出水自流進入水解酸化池，污泥重力流排入已建污水處理系統(tǒng)污泥池，使出水SS小于8mg/l；

結構：半地下鋼砼結構；
表面負荷：0.5m3/m2.h；
工藝尺寸：Φ12x4.5m；
主要設備：
1、周邊傳動半橋式刮泥機：數量：1臺；直徑：12m；材質：碳鋼防腐；
2、污泥回流泵：數量：2臺，1用1備；Q：100m3/h，H：10-15m。

中間水池：

主要作用：起二次提升作用；

結構：半地下鋼砼結構；
設計規(guī)模：2000m3/d；
設計流量：83m3/h；
工藝尺寸：14x6x4.5m（有效水深4米）；
水力停留時間：4.0h；
主要設備：
1、浮球液位計：數量：1臺；
2、離心泵：數量2臺（1用1備）；
Q：100m3/h，H：20-25m，N: 3 kw；材質：鑄鐵；
3、引水桶：數量2個，材質：Q235；
4、電磁流量計：數量：1臺，口徑：DN150。

砂、炭濾池/罐：

主要作用：去除比重較輕，不易通過重力作用去除的懸浮物及**物雜質，過濾精度20μm，防止離子交換樹脂堵塞；

結構：半地下鋼砼結構；
設計規(guī)模：2000m3/d；
設計流量：83m3/h；
工藝尺寸：Φ3.25x3.5m（內徑*總高）；
主要設備：
1、石英砂罐：數量：1套，填充高度1200mm；
2、活性炭罐：數量：1套，填充高度1200mm；
3、濾料：各10m3。

保安過濾器：

主要作用：進水前對原水進行過濾處理，除去固體懸浮物雜質，控制SS<1mg/l，防止堵塞樹脂；

材質：SUS304；數量：1臺，1μm濾芯。

離子交換床：

主要作用：在進水硝酸鹽氮8mg/l左右情況下，保證出水總氮含量<1mg/l。用常規(guī)的普通陰離子交換樹脂處理含硫酸鹽水中的硝酸鹽是困難的。因為樹脂幾乎交換了水中的所有的硫酸鹽后，才與硝酸鹽交換。即硫酸鹽的存在會降低樹脂對硝酸鹽的去除能力。

采用科海思（北京）科技有限公司Tulsimer?A-62MP硝態(tài)氮選擇性樹脂**交換硝酸鹽，對硝酸鹽的交換容量不受水中硫酸鹽（<500mg/l）的影響。A-62MP樹脂對水中（低鹽環(huán)境）陰離子的選擇性順序依次為：NO3-?> SO42- > Cl- > HCO3-
結構：Q235；
單組設計流量：45m3/h；
工作流速：8BV/h；
單組工藝尺寸：Φ2.35x3m；共2組，一用一備；
樹脂有效高度：1.5m；
主要設備：
1、鋼結構罐體：Φ2.35x3m，數量2套，一用一備；
2、樹脂體積：13m3；
3、再生罐：10m3；材質：PE；
4、再生泵：8-10m3/h，H：10-15m；耐腐蝕；數量：3臺，2用1備；
5、玻璃管流量計：8-10m3/h，數量，2臺。

污泥池：

主要作用：接受沉淀池污泥，并由泵送至原污泥處理系統(tǒng)；

結構：半地下鋼砼結構；
工藝尺寸：5.5x3.5 x2.5m（有效水深2米）；
有效容積：33.28m3；
主要設備：
1、疊螺機：DL301，數量1套；
2、螺桿泵：G30-1，數量2臺，1用1備；
3、液位計：數量：1臺。

紫外殺菌消毒：

經過**脫氮樹脂處理，總氮達到地表三類的水，一般經過殺菌消毒裝置后用于礦區(qū)生活飲用水，余量部分會直接達標排放或用于澆灌綠植及礦區(qū)其他生產、生活用水。

3、運行中部分問題解決辦法匯總（1）總氮出水不達標：①樹脂進水總氮>10mg/l，則調節(jié)污泥回流比，控制生化產水總氮含量；②流速過快，導致接觸時間短，則需降低流速，正常流速范圍5-20BV/H；③樹脂進水壓力不夠，建議2-3kg的進水壓力為宜；④布水器布水不均，大罐體建議采用爪狀布水器。（2）樹脂污染：樹脂被懸浮物雜質或活性污泥（可能有水溶性**物）污堵，用10%氯化鈉+2%**的堿性鹽溶液逆流快速沖洗（4BV/H流速），直至出水干凈清澈為止，輔以空氣擦洗效果較佳。（3）再生不下來：樹脂吸附效果沒問題，再生總是不徹底，則需要排查罐體尺寸（反洗膨脹空間是否足夠）、再生/反洗泵流量、揚程及管路是否能滿足使用要求（過大或過?。?、再生劑成分是否有問題（是否含有強氧化劑、成分含量夠不夠等）。（4）微生物滋生：間歇運行，**過7天以上不運行，則需用鹽水浸泡，以免藻類和細菌等微生物滋生，影響樹脂功能，下次使用前沖洗干凈繼續(xù)使用。

詞條
詞條說明
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