礦井排水處理中預沉調節池的設計探討
摘要：煤礦井下排水有著自身的特殊性,為了確保礦井排水處理站安全、穩定、靈活的運行,在礦井排水處理中設置預沉調節池是十分必要的。預沉調節池的設置應綜合礦井自身的特點,合理設置調節池從而使井下水處理達到最優。
關鍵詞：預沉調節池;井下小時排水量;井下排水時間;井下排水工況
1 概 述
煤礦井下排水的水質、水量既具有相對的穩定性又存 在一定的波動性。在實際運行中,經常會發現井下排水短 時懸浮物含量異常波動的現象,懸浮物含量瞬時可高達平 均值的幾倍甚至數十倍,為了緩沖、均衡水質,確保處理 站的安全穩定運行,在水處理工藝前端設置預沉調節池是 十分必要的。另外,井下涌水一般是通過井下排水系統排 至地面,而井下排水系統與井下排水處理站的工況往往存 在不一致,通過調節池的設置不僅可協調井下排水系統與 井下排水處理站的不同工況,而且可通過池容調節優化水 處理設備能力使之更趨以合理。由此看出,該構筑物是水 站的安全穩定運行,在水處理工藝前端設置預沉調節池是 十分必要的。另外,井下涌水一般是通過井下排水系統排 至地面,而井下排水系統與井下排水處理站的工況往往存 在不一致,通過調節池的設置不僅可協調井下排水系統與 井下排水處理站的不同工況,而且可通過池容調節優化水 處理設備能力使之更趨以合理。由此看出,該構筑物是水處理工藝中較為重要的一個環節,設計中應引起足夠的重視。
在礦井排水處理中,為了調節水量、均衡水質,水處 理工藝的前端往往設有調節池,由于該構筑物還具有一定的沉淀作用,故常常被稱作為預沉調節池(其相對位置關系見示意圖1)。合理的設置預沉調節池不僅能保證處理站安全、穩定、靈活的運行,而且能優化水處理設備能力,降低工程投資。下面就井下排水處理中設置預沉調節池的必要性以及設計中需注意的有關問題作以探討。
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2 預沉調節池池容的確定應考慮的問題
礦井排水處理預沉調節池的池容一般可按下式計算,即:
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但在設計確定池容時還應考慮以下問題:
2·1 井下小時排水量的取值宜按井下最大涌水時的排水流量考慮
井下排水系統一般有兩種設計工況,即正常涌水和最 大涌水。在上式計算時,井下排水量宜按井下最大涌水時 的工況予以考慮,以防止因井下發生最大涌水時水處理設 備能力不足或調節池池容偏小而發生井下排水外溢,造成 環境污染和水資源浪費的情況發生。
2·2 預沉調節池的池容需進行必要的設計優化
從式(1)可以看出,預沉調節池的池容與井下小時排水 量、井下排水時間以及處理站小時處理水量等因素有關。 當井下排水系統設計工況一定時,其井下小時排水量、排水時間就是一定的,預沉調節池的池容僅與處理站小時處 理水量有關,當水處理設備的小時能力越大時,調節池的 池容就越小,反之就越大。在利用上式計算時,預沉調節 池的池容大小還應結合處理場地的大小、工程投資等因素 綜合予以考慮,設計中既要防止預沉調節池偏小造成水處 理設備偏大,水處理設備長時間“閑置”的狀況,又要防 止預沉、調節池偏大造成占地面積過大的現象。
2·3 校核“調節池的容量”滿足“一個班的用 水量”
在《煤炭工業給水排水設計規范》(MT/T5014-96)中 第2·9·19條規定:“井下排水凈化處理時,應設調節池, 其容量應按井下排水和用水之間的不均衡量確定。當缺乏 資料時,可按6~8h(日平均時)的水量設置。”該規定的條 文解釋為“容量定為6~8h(日平均時)用水量是考慮到保 證一個班的用水量”。因此,當水處理站中若僅設有預沉調 節池儲水調節構筑物時,該調節池的容量還需滿足一個班 的用水量,以確保供水的安全。但值得注意的是該條文中 的“調節池”不能狹義的理解為水處理站前端的預沉調節 池,其“調節池的容量”應該理解為整個水處理站中可儲 水調節構筑物的容量之和不小于“6~8h(日平均時)的水 量”,設計中應防止誤解。
2·4 井下排水系統設計時應兼顧處理站的合理性
從式(1)可以看出,井下排水系統的設計工況將直接影 響井下排水處理設置的合理性。《煤礦安全規程》第二百七 十八條中規定井下排水“工作泵的能力,應能在20h內排 出礦井24h的正常涌水量。”而井下排水系統的設計一般考 慮到井下“安全”性,井下排水泵的流量取值往往偏大, 井下一天排水時間大多僅有10~12h左右。由于井下排水 被集中排出地面,這樣就會造成調節池池容偏大或水處理設備能力偏大等不合理現象。
3 設計預沉調節池時需注意的其它問題
1)預沉調節池應設置必要的、可靠的排泥設施。在實 際工程中,常常發現調節池不設排泥設施的情況也屢見不 鮮。有的為了省去排泥設施,而是在池底設置穿孔回流管 以“防止”沉淀,但運行不久后穿孔回流管堵塞嚴重,池 內煤泥大量沉淀,并且清淤困難。
2)當采用重力排泥時,排泥宜采用定時自動排泥控制 裝置。這樣一方面可減輕操作工人勞動強度,另一方面可 防止人為因素不及時排泥造成煤泥堵塞或沉淀煤泥因壓實 而排泥困難,又可防止因排泥時間超長而產生較大的“污 泥量”或者因排泥時間過短而排泥不徹底的弊病。
3)預沉調節池宜設置成可獨立工作的兩格,以便檢 修、維護時不影響水處理站的運行。
4)在北方寒冷地區預沉調節池應設置必要的防凍保護 結構,以防冬季冰凍而影響處理站的正常運行,此問題應 引起足夠的重視。
4 結 語
為了確保環保設施的“三同時”,井下排水處理設施往 往與礦井同步建設,但井下涌水量、排水水質存在一定的 不確定性,這就對井下排水處理工藝的適應性提出了更高 的要求。井下排水處理工藝中除了設置必要的預沉調節池 外,設計中應優先選用抗沖擊負荷能力強、自動化水平高 的水處理工藝以更好的適應井下排水的“變化”。
參考文獻:
[1]曹祖民,高亮.礦井水凈化及資源化成套技術與裝備[M]. 北京:煤炭工業出版社, 2004.
[2]MT/T5014-96,煤炭工業給水排水設計規范[S]. (責任編輯 趙巧芝)
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