礦井排水處理中預(yù)沉調(diào)節(jié)池的設(shè)計(jì)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(wěn)定、靈活的運(yùn)行,在礦井排水處理中設(shè)置預(yù)沉調(diào)節(jié)池是十分必要的。預(yù)沉調(diào)節(jié)池的設(shè)置應(yīng)綜合礦井自身的特點(diǎn),合理設(shè)置調(diào)節(jié)池從而使井下水處理達(dá)到最優(yōu)。
關(guān)鍵詞：預(yù)沉調(diào)節(jié)池;井下小時(shí)排水量;井下排水時(shí)間;井下排水工況
1 概 述
煤礦井下排水的水質(zhì)、水量既具有相對的穩(wěn)定性又存 在一定的波動性。在實(shí)際運(yùn)行中,經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)井下排水短 時(shí)懸浮物含量異常波動的現(xiàn)象,懸浮物含量瞬時(shí)可高達(dá)平 均值的幾倍甚至數(shù)十倍,為了緩沖、均衡水質(zhì),確保處理 站的安全穩(wěn)定運(yùn)行,在水處理工藝前端設(shè)置預(yù)沉調(diào)節(jié)池是 十分必要的。另外,井下涌水一般是通過井下排水系統(tǒng)排 至地面,而井下排水系統(tǒng)與井下排水處理站的工況往往存 在不一致,通過調(diào)節(jié)池的設(shè)置不僅可協(xié)調(diào)井下排水系統(tǒng)與 井下排水處理站的不同工況,而且可通過池容調(diào)節(jié)優(yōu)化水 處理設(shè)備能力使之更趨以合理。由此看出,該構(gòu)筑物是水 站的安全穩(wěn)定運(yùn)行,在水處理工藝前端設(shè)置預(yù)沉調(diào)節(jié)池是 十分必要的。另外,井下涌水一般是通過井下排水系統(tǒng)排 至地面,而井下排水系統(tǒng)與井下排水處理站的工況往往存 在不一致,通過調(diào)節(jié)池的設(shè)置不僅可協(xié)調(diào)井下排水系統(tǒng)與 井下排水處理站的不同工況,而且可通過池容調(diào)節(jié)優(yōu)化水 處理設(shè)備能力使之更趨以合理。由此看出,該構(gòu)筑物是水處理工藝中較為重要的一個環(huán)節(jié),設(shè)計(jì)中應(yīng)引起足夠的重視。
在礦井排水處理中,為了調(diào)節(jié)水量、均衡水質(zhì),水處 理工藝的前端往往設(shè)有調(diào)節(jié)池,由于該構(gòu)筑物還具有一定的沉淀作用,故常常被稱作為預(yù)沉調(diào)節(jié)池(其相對位置關(guān)系見示意圖1)。合理的設(shè)置預(yù)沉調(diào)節(jié)池不僅能保證處理站安全、穩(wěn)定、靈活的運(yùn)行,而且能優(yōu)化水處理設(shè)備能力,降低工程投資。下面就井下排水處理中設(shè)置預(yù)沉調(diào)節(jié)池的必要性以及設(shè)計(jì)中需注意的有關(guān)問題作以探討。
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2 預(yù)沉調(diào)節(jié)池池容的確定應(yīng)考慮的問題
礦井排水處理預(yù)沉調(diào)節(jié)池的池容一般可按下式計(jì)算,即:
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但在設(shè)計(jì)確定池容時(shí)還應(yīng)考慮以下問題:
2·1 井下小時(shí)排水量的取值宜按井下最大涌水時(shí)的排水流量考慮
井下排水系統(tǒng)一般有兩種設(shè)計(jì)工況,即正常涌水和最 大涌水。在上式計(jì)算時(shí),井下排水量宜按井下最大涌水時(shí) 的工況予以考慮,以防止因井下發(fā)生最大涌水時(shí)水處理設(shè) 備能力不足或調(diào)節(jié)池池容偏小而發(fā)生井下排水外溢,造成 環(huán)境污染和水資源浪費(fèi)的情況發(fā)生。
2·2 預(yù)沉調(diào)節(jié)池的池容需進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)優(yōu)化
從式(1)可以看出,預(yù)沉調(diào)節(jié)池的池容與井下小時(shí)排水 量、井下排水時(shí)間以及處理站小時(shí)處理水量等因素有關(guān)。 當(dāng)井下排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)工況一定時(shí),其井下小時(shí)排水量、排水時(shí)間就是一定的,預(yù)沉調(diào)節(jié)池的池容僅與處理站小時(shí)處 理水量有關(guān),當(dāng)水處理設(shè)備的小時(shí)能力越大時(shí),調(diào)節(jié)池的 池容就越小,反之就越大。在利用上式計(jì)算時(shí),預(yù)沉調(diào)節(jié) 池的池容大小還應(yīng)結(jié)合處理場地的大小、工程投資等因素 綜合予以考慮,設(shè)計(jì)中既要防止預(yù)沉調(diào)節(jié)池偏小造成水處 理設(shè)備偏大,水處理設(shè)備長時(shí)間“閑置”的狀況,又要防 止預(yù)沉、調(diào)節(jié)池偏大造成占地面積過大的現(xiàn)象。
2·3 校核“調(diào)節(jié)池的容量”滿足“一個班的用 水量”
在《煤炭工業(yè)給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(MT/T5014-96)中 第2·9·19條規(guī)定:“井下排水凈化處理時(shí),應(yīng)設(shè)調(diào)節(jié)池, 其容量應(yīng)按井下排水和用水之間的不均衡量確定。當(dāng)缺乏 資料時(shí),可按6~8h(日平均時(shí))的水量設(shè)置。”該規(guī)定的條 文解釋為“容量定為6~8h(日平均時(shí))用水量是考慮到保 證一個班的用水量”。因此,當(dāng)水處理站中若僅設(shè)有預(yù)沉調(diào) 節(jié)池儲水調(diào)節(jié)構(gòu)筑物時(shí),該調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)池”不能狹義的理解為水處理站前端的預(yù)沉調(diào)節(jié) 池,其“調(diào)節(jié)池的容量”應(yīng)該理解為整個水處理站中可儲 水調(diào)節(jié)構(gòu)筑物的容量之和不小于“6~8h(日平均時(shí))的水 量”,設(shè)計(jì)中應(yīng)防止誤解。
2·4 井下排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)兼顧處理站的合理性
從式(1)可以看出,井下排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工況將直接影 響井下排水處理設(shè)置的合理性！睹旱V安全規(guī)程》第二百七 十八條中規(guī)定井下排水“工作泵的能力,應(yīng)能在20h內(nèi)排 出礦井24h的正常涌水量。”而井下排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(shí)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(diào)節(jié)池池容偏大或水處理設(shè)備能力偏大等不合理現(xiàn)象。
3 設(shè)計(jì)預(yù)沉調(diào)節(jié)池時(shí)需注意的其它問題
1)預(yù)沉調(diào)節(jié)池應(yīng)設(shè)置必要的、可靠的排泥設(shè)施。在實(shí) 際工程中,常常發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)池不設(shè)排泥設(shè)施的情況也屢見不 鮮。有的為了省去排泥設(shè)施,而是在池底設(shè)置穿孔回流管 以“防止”沉淀,但運(yùn)行不久后穿孔回流管堵塞嚴(yán)重,池 內(nèi)煤泥大量沉淀,并且清淤困難。
2)當(dāng)采用重力排泥時(shí),排泥宜采用定時(shí)自動排泥控制 裝置。這樣一方面可減輕操作工人勞動強(qiáng)度,另一方面可 防止人為因素不及時(shí)排泥造成煤泥堵塞或沉淀煤泥因壓實(shí) 而排泥困難,又可防止因排泥時(shí)間超長而產(chǎn)生較大的“污 泥量”或者因排泥時(shí)間過短而排泥不徹底的弊病。
3)預(yù)沉調(diào)節(jié)池宜設(shè)置成可獨(dú)立工作的兩格,以便檢 修、維護(hù)時(shí)不影響水處理站的運(yùn)行。
4)在北方寒冷地區(qū)預(yù)沉調(diào)節(jié)池應(yīng)設(shè)置必要的防凍保護(hù) 結(jié)構(gòu),以防冬季冰凍而影響處理站的正常運(yùn)行,此問題應(yīng) 引起足夠的重視。
4 結(jié) 語
為了確保環(huán)保設(shè)施的“三同時(shí)”,井下排水處理設(shè)施往 往與礦井同步建設(shè),但井下涌水量、排水水質(zhì)存在一定的 不確定性,這就對井下排水處理工藝的適應(yīng)性提出了更高 的要求。井下排水處理工藝中除了設(shè)置必要的預(yù)沉調(diào)節(jié)池 外,設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先選用抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、自動化水平高 的水處理工藝以更好的適應(yīng)井下排水的“變化”。
參考文獻(xiàn):
[1]曹祖民,高亮.礦井水凈化及資源化成套技術(shù)與裝備[M]. 北京:煤炭工業(yè)出版社, 2004.
[2]MT/T5014-96,煤炭工業(yè)給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. (責(zé)任編輯 趙巧芝)
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