矿井排水处理中预沉调节池的设计

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矿井排水处理中预沉调节池的设计  

摘要：煤矿井下排水有着自身的特殊性,为了确保矿井排水处理站安全、稳定、灵活的运行,在矿井排水处理中设置预沉调节池是十分必要的。预沉调节池的设置应综合矿井自身的特点,合理设置调节池从而使井下水处理达到最优。
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关键词：预沉调节池;井下小时排水量;井下排水时间;井下排水工况

  V2 L& k1 ]; ]) r1　概　述

$ n- d6 Z4 |+ x; U$ q煤矿井下排水的水质、水量既具有相对的稳定性又存 在一定的波动性。在实际运行中,经常会发现井下排水短 时悬浮物含量异常波动的现象,悬浮物含量瞬时可高达平 均值的几倍甚至数十倍,为了缓冲、均衡水质,确保处理 站的安全稳定运行,在水处理工艺前端设置预沉调节池是 十分必要的。另外,井下涌水一般是通过井下排水系统排 至地面,而井下排水系统与井下排水处理站的工况往往存 在不一致,通过调节池的设置不仅可协调井下排水系统与 井下排水处理站的不同工况,而且可通过池容调节优化水 处理设备能力使之更趋以合理。由此看出,该构筑物是水 站的安全稳定运行,在水处理工艺前端设置预沉调节池是 十分必要的。另外,井下涌水一般是通过井下排水系统排 至地面,而井下排水系统与井下排水处理站的工况往往存 在不一致,通过调节池的设置不仅可协调井下排水系统与 井下排水处理站的不同工况,而且可通过池容调节优化水 处理设备能力使之更趋以合理。由此看出,该构筑物是水处理工艺中较为重要的一个环节,设计中应引起足够的重视。
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在矿井排水处理中,为了调节水量、均衡水质,水处 理工艺的前端往往设有调节池,由于该构筑物还具有一定的沉淀作用,故常常被称作为预沉调节池(其相对位置关系见示意图1)。合理的设置预沉调节池不仅能保证处理站安全、稳定、灵活的运行,而且能优化水处理设备能力,降低工程投资。下面就井下排水处理中设置预沉调节池的必要性以及设计中需注意的有关问题作以探讨。
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( i2 v3 M" s5 ~  |2　预沉调节池池容的确定应考虑的问题
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矿井排水处理预沉调节池的池容一般可按下式计算,即:

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但在设计确定池容时还应考虑以下问题:

2·1　井下小时排水量的取值宜按井下最大涌水时的排水流量考虑

井下排水系统一般有两种设计工况,即正常涌水和最 大涌水。在上式计算时,井下排水量宜按井下最大涌水时 的工况予以考虑,以防止因井下发生最大涌水时水处理设 备能力不足或调节池池容偏小而发生井下排水外溢,造成 环境污染和水资源浪费的情况发生。

2·2　预沉调节池的池容需进行必要的设计优化
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从式(1)可以看出,预沉调节池的池容与井下小时排水 量、井下排水时间以及处理站小时处理水量等因素有关。 当井下排水系统设计工况一定时,其井下小时排水量、排水时间就是一定的,预沉调节池的池容仅与处理站小时处 理水量有关,当水处理设备的小时能力越大时,调节池的 池容就越小,反之就越大。在利用上式计算时,预沉调节 池的池容大小还应结合处理场地的大小、工程投资等因素 综合予以考虑,设计中既要防止预沉调节池偏小造成水处 理设备偏大,水处理设备长时间“闲置”的状况,又要防 止预沉、调节池偏大造成占地面积过大的现象。
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2·3　校核“调节池的容量”满足“一个班的用 水量”
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在《煤炭工业给水排水设计规范》(MT/T5014-96)中 第2·9·19条规定:“井下排水净化处理时,应设调节池, 其容量应按井下排水和用水之间的不均衡量确定。当缺乏 资料时,可按6~8h(日平均时)的水量设置。”该规定的条 文解释为“容量定为6~8h(日平均时)用水量是考虑到保 证一个班的用水量”。因此,当水处理站中若仅设有预沉调 节池储水调节构筑物时,该调节池的容量还需满足一个班 的用水量,以确保供水的安全。但值得注意的是该条文中 的“调节池”不能狭义的理解为水处理站前端的预沉调节 池,其“调节池的容量”应该理解为整个水处理站中可储 水调节构筑物的容量之和不小于“6~8h(日平均时)的水 量”,设计中应防止误解。
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- |, v6 z/ e) c$ ~3 b' r2·4　井下排水系统设计时应兼顾处理站的合理性

从式(1)可以看出,井下排水系统的设计工况将直接影 响井下排水处理设置的合理性。《煤矿安全规程》第二百七 十八条中规定井下排水“工作泵的能力,应能在20h内排 出矿井24h的正常涌水量。”而井下排水系统的设计一般考 虑到井下“安全”性,井下排水泵的流量取值往往偏大, 井下一天排水时间大多仅有10~12h左右。由于井下排水 被集中排出地面,这样就会造成调节池池容偏大或水处理设备能力偏大等不合理现象。

6 ]9 D) G: K9 `3　设计预沉调节池时需注意的其它问题

( K( p( R# r: O$ y& N( y: `1)预沉调节池应设置必要的、可靠的排泥设施。在实 际工程中,常常发现调节池不设排泥设施的情况也屡见不 鲜。有的为了省去排泥设施,而是在池底设置穿孔回流管 以“防止”沉淀,但运行不久后穿孔回流管堵塞严重,池 内煤泥大量沉淀,并且清淤困难。
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2)当采用重力排泥时,排泥宜采用定时自动排泥控制 装置。这样一方面可减轻操作工人劳动强度,另一方面可 防止人为因素不及时排泥造成煤泥堵塞或沉淀煤泥因压实 而排泥困难,又可防止因排泥时间超长而产生较大的“污 泥量”或者因排泥时间过短而排泥不彻底的弊病。
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3)预沉调节池宜设置成可独立工作的两格,以便检 修、维护时不影响水处理站的运行。
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4)在北方寒冷地区预沉调节池应设置必要的防冻保护 结构,以防冬季冰冻而影响处理站的正常运行,此问题应 引起足够的重视。

  ]  Z+ B8 r% E$ b5 M" v0 f1 b4　结　语

9 C6 ]8 l6 k& U, ]2 [3 {+ ?+ x6 u为了确保环保设施的“三同时”,井下排水处理设施往 往与矿井同步建设,但井下涌水量、排水水质存在一定的 不确定性,这就对井下排水处理工艺的适应性提出了更高 的要求。井下排水处理工艺中除了设置必要的预沉调节池 外,设计中应优先选用抗冲击负荷能力强、自动化水平高 的水处理工艺以更好的适应井下排水的“变化”。