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1、迷宫板调研报告一迷宫板概述迷宫板是在常规斜板上改进而来主要用于沉淀池。迷宫式斜板沉淀池(或称迷宫式斜板装置、亦称翼片形板)是在常规斜板沉淀池的理论基础上改进而来的国外近几年水处理中的一种新型、高效沉淀工艺。 当水进入翼片斜板沉淀装置时形成三个区域：主流区、涡流区和环流区。在主流区运动的絮凝体一边前进一边沉淀；在涡流区运动的絮凝体随涡流被输送到下游翼片附近，当涡流与该翼片顶部和上部发生碰撞时，一部分进入迷宫内一部分被输送到下一迷宫，同时涡流区的絮凝体也发生沉淀迷宫内的环流流速约为主流区流速的1/ 4 1/ 5流态接近层流有利于絮凝体沉降而且在环流离心力的作，如图3。 分上向流和侧向流两种 上流侧
2、流不同于常规的浅层沉淀理论而是利用重力、流体阻力和惯性力等絮状粒子进行动态强制分离。二、迷宫板应用案例 补连塔煤矿井下水处理工艺及工程 工艺流程及其特点 工艺流程 混凝预沉高密度迷宫斜板净水器过滤。其处理工艺流程见图1。 井下排水靠余压进入调节预沉池，预沉后的水经提升后，经管道混合器进入高密度迷宫斜板净水器，经过混凝反应、破乳、沉淀及除油后，出水经泵送至过滤器进行过滤处理。过滤后的出水悬浮物小于3mg/L，可用于井下消防洒水、生活杂用水、洗煤补充水等。 调节预沉池内污泥由泥浆泵打入污泥浓缩池；迷宫斜板净水器中的污泥由自动排泥机排入污泥池，再由泵打入污泥浓缩池。浓缩后的煤泥由泵打入污泥脱水机，脱
3、水后干煤泥含水率在80%以下，用汽车运出厂外处置。污泥浓缩池中的上清液进入调节预沉池，进入下一处理循环。迷宫斜板净水器中乳化油破乳后，由设在沉淀区隔油段上的自动刮油机刮出，流入集油池统一处置。 工艺特点1）调节预沉。结合补连塔煤矿井下排水流量不均匀、排水时间不连续的特点，在沉淀工艺前设调节预沉池对井下排水进行水量及水质的调节。参照井下每日实际排水时间，泄容积按8h排水量进行设计。本工程调节预沉池的主要特点是调节容积大，能够调节由于井下排水瞬时流量大、排水时间不确定等因素引起的水量不均匀，并能适应井下清仓时井下排水水质差、冲击负荷大的特点，同时，由于其设计采用平流沉淀池，具有停留时间长，沉淀效果
4、好，出水水质稳定的优点。为使调节预沉池内污泥及时排出，设刮泥撇渣机及排泥泵定期排泥。为避免水面浮油被带入下一处理环节，在调节预沉池出水端设挡板及渣槽，刮泥撇渣机撇出的浮油通过渣槽汇入集油池。2）混凝沉淀。处理系统中混凝沉淀工艺所采用的高密度迷宫斜板净水器主要由网格板反应池及迷宫斜板沉淀池组成。网格板反应池是近年来在生产上应用比较广泛的一种新型反应池，其主要特点是反应池分成若干格，每格安装若干层网格，网格层数自进水端到出水端逐渐减少，网格孔眼尺寸根据反应要求确定。水流自进口至出口逐格上下交错流动， 水流通过网格时，相继收缩、扩大，形成涡流，造成悬浮物颗粒碰撞。网格反应设施具有结构简单，节省材料、
5、水头损失小(01 10115m)及反应效果良好等特点。 迷宫式斜板沉淀池(或称迷宫式斜板装置、亦称翼片形斜板) ， 是在常规斜板沉淀池的理论基础上改进而来的，是国外近几年水处理中的一种新型、高效沉淀装置。它分上向流和侧向流两种形式，利用重力、流体阻力和惯性力等使絮状粒子进行动态强制分离，目前在国内给排水工程中得到较广泛应用并取得较好的效果（最大设计处理量可达30万m3 /d， 出水浊度一般可达12NTU）。本工艺采用自动加药和网格式反应器，不仅可使絮凝剂和矿井水充分反应， 减少至少25%的絮凝剂使用量，同时在不同孔径网格板的作用下，水中的乳化油颗粒、悬浮物颗粒得以充分接触絮凝，可得到更好地反应
6、和破乳效果，出水水质好且相对稳定。3) 本工艺系统从加药、反应、絮凝、沉淀、集泥、排泥、集水、排污等一系列运行程序，均达到了自动运行。4) 各处理建、构筑物采用联合建筑的形式布置，占地少，外观简洁大方。项目经济分析 高悬浮物矿井水处理工艺设计 矿井煤泥水处理工艺设计 采用高效浓缩机一次处理 高效浓缩机结构示意见图2，其工作原理为：煤泥水与混凝剂充分混合形成絮凝状态，由中心给料筒减速给入浓缩池的下部，经折射板沿水平流缓缓向四周扩散。絮凝后的煤泥水中形成大而密实的絮团，快速、短距离沉降并形成连续而稳定致密的絮团过滤层。未絮凝的颗粒在随水流上升过程中受到絮团过滤层的阻滞作用，最终随絮团层而沉降进入浓
7、缩机下部的压缩区。澄清水通过絮团层从上部溢流堰排出。该浓缩机只有澄清区和浓缩区，而无沉降区，澄清效果好，单位处理量大、分离迅速，单位面积处理能力是普通浓缩机的3 20 倍。该浓缩机的主要特点为采用静态混合器及多点加药，采用下部深层入料并沿水平方向辐射扩散的入料方式，采用较高的耙速及池深。采用迷宫式斜板沉淀池二段处理迷宫式斜板沉淀池工作原理见图3，其工作原理为：当水进入翼片斜板沉淀装置时形成三个区域：主流区、涡流区和环流区。在主流区运动的絮凝体一边前进一边沉淀; 在涡流区运动的絮凝体随涡流被输送到下游翼片附近，当涡流与该翼片顶部和上部发生碰撞时，一部分进入迷宫内，一部分被输送到下一迷宫，同时涡流
8、区的絮凝体也发生沉淀; 迷宫内的环流流速约为主流区流速的1/ 4 1/ 5，流态接近层流，有利于絮凝体沉降，而且在环流离心力的作用下，絮凝体一边沉淀，一边被甩向翼片与槽底，进而滑到排泥斗，所以即使较为细小的絮凝体只要进入迷宫内也能沉淀下来，可以去除颗粒很小的絮凝体。总之该设施具有相当高的沉淀效率，是平流式沉淀池的40 50倍，是普通斜板沉淀池的5倍，是斜管沉淀池的2 3倍。 工艺方案的实践效果 实践表明，采用二段浓缩澄清、压滤回收的工艺比较符合高庄矿实际。该矿井水处理站的总投资费用为769.25 万元。经三年多的运行，效果优良，各项运行指标达到了设计要求。经过水处理后的外排矿井水中悬浮物浓度不
9、超过70 mg/ L，符合国家一级排放标准。每年可回收0.036 Mt煤泥，以30 元/ t计算，可增加收入108 万元。若再增加部分投资对水处理站的出水进一步净化处理，处理后的水可用作生产、生活用水。门头沟煤矿将矿井水深度处理后用作生产、生活用水， 其水处理成本为0.08 元/ m3，远低于北京市的自来水价格，每年仅水费一项就节省20 余万元，三年内收回全部投资，不仅解决了职工的用水难问题，还消除了对永定河水系的污染，获得了较大的收益。 结束语 高庄矿井的水处理方案比较成功，外排水达到要求，回收了煤炭资源，提高了经济效益，实现了可持续发展，对其它矿井水处理方案的设计和改造有很好的参考价值。该
10、矿井水为典型的高悬浮物矿井水，经二次深度处理即可达到生活用水标准。 矿井水复用工程 工程概况 在煤矿生产过程中，由于巷道揭露和采空区塌陷波及到水源，就形成矿井水。由五部分组成，即地表水、含水层水、老窑积水、断层水和大气降水。为保障煤矿的安全生产，我矿在井下4 30 m 水平设有中央泵房，将矿井水排到地面，经简单处理后排入南四湖。 矿井水处理工艺 井底中央泵房排出的矿井水，首先进入沉砂配水池，将较大颗粒固体物沉淀， 加入一定量的絮凝剂、助凝剂后，排入正旋流网格反应池，使水与药剂充分混合、反应絮凝，并通过颗粒间的相互碰撞、网捕作用，使絮粒增大，进入迷宫斜板沉淀池，进行混凝沉淀，完成一级处理。处理后
11、的矿井水进入中水池，一部分作为洗煤厂工艺用水，另一部分经加药絮凝处理后，送入重力式无阀过滤器过滤进行二级处理，之后，部分水送入南蓄水池，作为煤泥热电厂冷却水、锅炉用水、压风机房冷却水，部分水经二氧化氯消毒后进入北蓄水池，作为井下用水。矿井水处理工艺流程如图1 所示。处理效果矿井水处理站投运后，经监测，出水质量可以满足各用水单位工艺要求。一级处理效果一级处理后，ss平均为54 mg/L，去除率为80.7%，COD平均为41 mg/L，去除率为74.7 %，pH值在7 .9一8.3之间。水质完全可以满足洗煤工艺用水要求，见表1。二级处理效果二级处理后，ss控制在5 m g / L以下，去除率为98
12、.2%，COD平均为1 .28 mg /L，去除率为96.69 %，pH值在7 .9 一8.3之间。硬度、浊度等指标均达到饮用水标准。水质完全可以满足工艺用水要求，见表2。运行成本及效益分析运行成本日处理水量按12 000 m3计算，折旧按6 % 计，工程费按600万计，月折旧36 /12 = 3万元，月工资按600元/人x 20人= 12 0 0 0 元计，维修费按5 0 0 0元/月计，药剂费按2 0 0 0 0元/月计，电费按1 1 0 00 元/月计，则吨水处理成本为0.22元。效益分析（1）经济效益开采I t 地下水的成本为0.85 元，则吨水节约成本0.633.2 二级处理效果元。
13、年可节约供水费用272.16 万元。（2）坏境效益和社会效益矿井水的复用，不但减少了污水排放量，降低了对河流的污染，而且将废水化害为利，变废为宝，节约了大量的水资源，保证了矿井的正常生产，具有显著的环境效益和社会效益。同时也为煤矿矿井水的重复利用开辟了一条新的途径。 神木海湾煤矿井井下涌水处理方案污水处理工艺方案处理规模及水质：根据井下涌水量，确定井下水处理站设计处理规模为150m3/h，即3600 m3/d。矿井排水主要成分为悬浮物，其水质浊度较大，同时含有少量的有机物和油。水中悬浮物约为20003000mg/L，经处理后的出水悬浮物30 mg/L。达到井下用水要求。处理工艺流程：工艺流程说
14、明井下涌水由井下泵送至调节池，然后由调节池潜水泵将水供至高效迷宫斜板净水器，经处理后的水流入回用水池，经消毒后由潜水供水泵供至井下回用。为考虑潜水泵的维护、检修方便，水泵上部设有电动葫芦，同时各水泵还设有自动藕合装置。污泥经污泥浓缩后进行污泥脱水。处理设备间设在地上，设备间内包括：净化间、控制室、加药间、污泥脱水间和库房。调节池面积为1612m，深度为地下4m，回用水池1712m，均为钢筋混凝土结构。池顶覆土厚度为300500mm，用于种植草坪进行环境绿化。三迷宫板优点与缺点与其他斜板比较优点：1. 沉淀效率对比平流沉淀池的停留时间为1.2h若采用迷宫式斜板沉淀池，停留时间需8-10 min。
15、比普通斜板沉淀池的池容池面积所需斜板、斜板体积均小，且迷宫式沉淀池具有出水水质好，大大减轻了滤池的负荷，减少了滤池的反冲洗次数，增加了滤池的工作周期，节约了冲洗水量并提高出水水质。2. 停留时间对比迷宫式斜板的停留时间要比普通斜板停留时间少1 0 -3 1.4 倍。3. 运行成本经济合理，运行管理方便缺点：1. 迷宫式斜板填料放置：固定填料的作用，带来的浮力(或摇摆影响)。2. 操作人员脚踩在填料上进行冲洗所增加的动荷载。3. 填料(翼片)的安装一定要布满全池，尤其不能忽视池两侧角的填料安装，稍有不甚极易造成水流“ 断路”。四、结语 迷宫式斜板依赖涡流区具有强制分离作用和环流区具良好沉淀水力条件，这种沉淀所追求的是特定的动态环境，而不是经典理想沉淀池的水力状态。因此，迷宫式斜板装置的产生是沉淀技术和理论的又一次革命。
