板框厢式隔膜压滤机
引言
在相同地质条件下，矿井产能越高则矿井水排放量越大。但在相当长一段时期，受限于技术水平造成认识不足，矿井水一直被当作矿井生产中的一项灾害加以预治，大多煤矿企业均采取直接排放的处理方法，这样不仅严重破坏了区域水平衡、污染了环境，还造成了企业用水紧张。
1工程概况及存在的问题某矿井生产规模为1.5 Mt/a，矿井涌水量为250 m3/h（6 000 m3/d），井上下生产、生活用水合计约为2 600 m3/d，矿井涌水尚有富余，需合理处理剩余的涌水。由于井下涌水量大于生产用水，储水压力较大，因此，需要增加消耗量或外排。而井下水未经过处理，水质达不到生产用水标准和外排标准。需要对井下水进行水处理，以解决水质污染的问题，保证处理后的水能排往工作面直接使用，排放地面的水质达到地面绿化用水，其中一部分达到生活及锅炉用水标准。
2井下矿井水处理的目的传统的矿井水处理方式在矿井地面工业场地建立一套水处理系统，将井下涌水处理后再送往井上下用水点。因此矿井由地下抽排至地上再输送至井下，存在往返耗能问题。若矿井涌水在井下处理后直接送往井下各用水点，则水流路径最短，也最节能。剩余处理后的矿井水再排至地面使用，则不存在路径折返问题，从而达到节能减排、增加效益的目的。
3井下矿井水处理工艺
（1）预处理预处理系统工艺原理是通过简单的初步处理措施过滤掉水中漂浮的杂物，为后续深度处理工艺系统的正常运行提供保障，经过预处理后的矿井排水指标应满足煤炭污染物排放标准。目前主要预处理方法有常规沉淀池、高效旋流工艺、微砂循环水处理工艺（重介速沉）。①常规沉淀池采用这种形式的优点：处理水量可大可小、操作简单、便于系统管理、单位耗能小等。缺点：相关工艺设备占用空间大，抵抗负荷冲击能力弱，经过沉淀之后的污泥也非常容易造成堵塞，从而导致淤泥排放不畅通，因此不适合用于井下。②高效旋流工艺高效旋流多级净化工艺是一种先进的、技术集成度高的工艺。利用闪混技术、旋流＋离心分离、污泥层过滤、污泥旋流浓缩、轻质滤料动态过滤等的多种技术原理，将混凝反应、泥水分离沉淀和过滤、以及污泥浓缩的水处理环节融为一体，在相同的容器空间内可以用非常短的时间（20～35 min）完成污水的分级净化，相比于回用和排放的标准，该工艺具有较大的优势。③微砂循环水处理工艺（重介速沉）重介速沉水处理工艺基于微砂絮凝循环技术研发而成。微砂絮凝循环技术与传统的水处理技术（混凝、絮凝和沉淀）原理很相似，均使用混凝剂混凝，聚合物絮凝剂收集悬浮固体，倾斜管（板）沉降除去悬浮物体，此技术改进是投加微砂，并快速地形成以微砂为核心的絮凝体，此絮凝体具备密度大、质量大、易沉降的特点。重介循环水处理设备集絮凝、沉淀、微砂循环、除油等功能于一体，具备体积小、处理效率高、高度集成和自动化程度高等特点，能够适应高浊水和低浊水的处理，适用范围广。这种工艺通过投加微砂，使水中的颗粒物和胶体在高分子絮凝剂的作用下与微砂凝聚成为大颗粒的容易沉淀物体，加快沉淀池中污染物的沉淀速度；又结合斜管（板）沉淀的原理，沉淀面积及沉淀时间得到较大的缩减，可以获得良好的出水效果。本文研究采用重介速沉工艺。
（2）深度处理该工程矿井水中含有胶体、悬浮物、噬铁菌等有害微生物，采用超滤工艺可最大限度地截留该类物质，从而保证用水安全及后续工艺的正常工作。根据项目前期工作成果，采用无机陶瓷膜进行工程设计。该工程矿井原水水质较好，仅有含盐量及Cl-离子等少量指标超出用水水质限值，因此对脱盐膜选择的标准是最大的透水量；采用较大的脱盐率和最小的渗透压，以节约电能，降低运行成本；具有最少的膜元件、最低的价格、最长的使用年限、最大的抗污染能力和最短的供货周期。同时考虑到该系统设在井下，为使设备安装维护方便，反渗透流程采用短管型，以缩短设备单个部件长度。
（3）消毒方式目前水处理消毒工艺种类繁多，将常见的几种消毒方法进行比较，如表1所示。
综合比较以上几种消毒方法，其中采用化学方法消毒通常容易产生副产物，并且需要增加多套投加装备和占地用房，并且也不宜在封闭的空间内设置具有挥发性的消毒设备；而紫外线消毒是唯一不会产生副产物的方法，不会造成二次污染问题，且占地面积节省，目前很多污水处理厂都采用了此种方法。因此，本文推荐井下消毒采用紫外线消毒，地面消毒采用ClO2。
4井下矿井水处理方案
（1）矿井水处理工艺流程根据来水水质及回用水质要求，经研究采用分质处理，工艺流程分为预处理、深度处理、污泥处理三部分。①预处理系统工艺路线预沉池→重介速沉装置；②深度处理系统工艺路线自清洗过滤器→陶瓷膜超滤装置→反渗透装置，对预处理后的矿井水进行过滤并部分回用，少部分滤后水经反渗透处理后供地面生活用水；③污泥处理路线预沉池及重介装置（排泥）→污泥暂存池→污泥浓缩机→厢式板框压滤机。
（2）井下矿井水处理规模矿井正常涌水期水量为6 000 m3/d（250 m3/h）；处理规模为300 m3/h，可处理水量6 000 m3/d，正常工作20 h/d，可满足矿井水回用要求。
（3）经济指标矿井水治理工作按365 d计算，考虑人工费、电费、药剂费、膜更新费、维护费、大修费、折旧费等费用后，水处理成本为4.956元/t。5结语利用井下水处理工艺系统处理后的矿井水可满足矿井大部分生产及生活用水的需求，多余的水量可并入矿区水网，为其他企业及水用户提供水源。井下水处理工艺技术不但解决了煤矿企业自身用水需求，还解决了矿井水抽排放问题，处理成本低，经济效益高，即节能又环保，符合国家环保及资源综合利用政策。通过井下矿井水处理方案研究，为煤矿生产企业提供了矿井水再利用与零排放的经验。
