选煤厂洗水净化再生工艺分析与探讨

戴化震

(中国煤炭科工集团 北京华宇工程有限公司，河南 平顶山 467002)

选煤厂洗水净化再生工艺分析与探讨

戴化震

(中国煤炭科工集团 北京华宇工程有限公司，河南 平顶山 467002)

分析介绍了有代表性的四座选煤厂的洗水净化再生工艺，提出了一种新的煤泥水一段浓缩+ DH高效污水净化器净化工艺，详细阐述了该工艺关键设备——DH高效污水净化器的工作原理及净化过程，并基于矿井水的净化再生实践，预测了该工艺的运行效果。

选煤厂；洗水净化再生；洗水净化再生工艺；DH高效污水净化器；动态过滤

煤泥水净化回收系统运行的好坏是决定选煤厂能否正常生产、实现洗水闭路循环的关键因素。选煤工作者也一直将煤泥水的高效净化回收作为重点研究的方向，业界已有的研究表明，煤泥水净化回收的难点在于高灰微细颗粒的较难沉降[1]。为了更方便地调节选煤厂的洗水平衡及进一步降低循环水的浓度，努力实现清水洗煤，近年来已有十余座选煤厂采用了洗水净化再生工艺[2]，例如成庄选煤厂、龙固选煤厂、屯兰选煤厂、谢桥选煤厂等。

1 几种洗水净化再生工艺介绍

1.1 成庄选煤厂洗水净化再生工艺

经过多年的实践与研究，晋城煤业集团成庄选煤厂在煤泥水处理方面摸索出了一套成功的经验。

该选煤厂原煤分选分为块煤分选系统及末煤分选系统，原设计中块煤分选系统与末煤分选系统的煤泥水是分别进行浓缩、压滤脱水回收的，循环水系统也是相互独立的，全厂的煤泥水处理工艺管理难度较高，生产中曾因管理疏忽发生过几次洗水外排事故。后经分析研究，该厂对煤泥水系统进行了改造：将原系统中的末煤浓缩机(φ30.5 m)作为全厂块煤、末煤分选系统共用的尾煤浓缩机，将块煤、末煤分选系统的尾煤水进行统一浓缩回收处理；尾煤浓缩机的底流利用原有的压滤机脱水回收，压滤机的滤液返回尾煤浓缩机；尾煤浓缩机的溢流给入改造后的循环水池(将原有块煤循环水池与末煤循环水池在底部用水管连通)，作为块煤、末煤分选系统共用的生产循环水；另外，将原系统中的备用浓缩机(φ30 m)改造作为净化浓缩机，其底流与尾煤浓缩机底流一同利用压滤机脱水回收，其中部用水管与循环水池的上部连通。这样，改造后的循环水池与净化浓缩机就共同形成了一个容量巨大的缓冲池，能在较大范围内自动调节生产系统内的水量盈亏，可避免生产系统水量不平衡时的洗水外排。同时，因净化浓缩机与循环水池相连通，净化浓缩机内的洗水继续净化后能进一步降低生产循环水的浓度[3,4]。该厂对煤泥水系统改造，采用洗水净化再生工艺(图1)后，不仅不再外排煤泥水，而且生产中可保持洗水浓度不高于10 g/L，达到了选煤厂一级洗水闭路循环的要求(即洗水浓度<50 g/L)[3]。

图1 成庄选煤厂洗水净化再生系统

1.2 龙固选煤厂洗水净化再生工艺

龙固选煤厂采用的洗水净化系统(图2)工艺流程为：生产系统排出的煤泥水给入尾煤浓缩机，尾煤浓缩机溢流进入循环水池，供生产循环使用；尾煤浓缩机底流的高浓度煤泥水经泵送至尾煤压滤机脱水后回收煤泥；尾煤压滤机的滤液经加药沉淀后再给入净化浓缩机，净化浓缩机的溢流进入澄清水池，澄清水可作为渣浆泵轴封水使用；净化浓缩机的底流与尾煤浓缩机底流一同经尾煤压滤机脱水回收。系统中净化浓缩机的中部用水管与循环水池相连通。

图2 龙固选煤厂洗水净化再生系统

与成庄选煤厂洗水净化工艺相比，龙固选煤厂的洗水净化工艺的不同之处在于：净化浓缩机除中流管与循环水池相连通之外，还有另一部分的入料组成，即尾煤压滤机的滤液；而成庄选煤厂是将尾煤压滤机的滤液返回了尾煤浓缩机，而不是给入净化浓缩机。龙固选煤厂的洗水净化工艺优点在于：虽然压滤机在入料的初始阶段滤液浓度略高，但在随后的成饼、压滤、压榨阶段滤液浓度非常低，综合压滤机一个工作周期来说，压滤机滤液的总体浓度远低于尾煤浓缩机的入料浓度，因此压滤机滤液给入净化浓缩机可使净化浓缩机的溢流浓度比尾煤浓缩机的溢流浓度低很多，从而可实现净化浓缩机的溢流可作为澄清水使用。另外，尾煤压滤机的滤液不再返回尾煤浓缩机，还可以减少尾煤浓缩机的水处理负荷，改善尾煤浓缩机中煤泥沉降、浓缩的效果，从而降低尾煤浓缩机的溢流浓度。

1.3 屯兰选煤厂洗水净化再生工艺

屯兰选煤厂的洗水净化再生工艺流程如图3所示。其与龙固选煤厂洗水净化再生工艺不同之处在于：龙固选煤厂的煤泥水在进入净化浓缩机之前只经过一段浓缩，一段浓缩机为φ50 m的大型浓缩机，而屯兰选煤厂的煤泥水在进入净化浓缩机之前经过了两段浓缩，其中一段浓缩机为φ30 m，二段浓缩机为φ45 m，净化浓缩机为φ30 m。生产实践表明，屯兰选煤厂一段浓缩机的溢流浓度一般可控制在30 g/L，二段浓缩机的溢流一般在15 g/L以下，净化浓缩机的溢流浓度一般在0.5 g/L以下。屯兰选煤厂二段浓缩机的溢流做生产循环水使用，净化浓缩机的溢流则作为生产清水返回系统复用[5]。

1.4 谢桥选煤厂洗水净化再生工艺

谢桥选煤厂的洗水净化再生工艺如图4所示。其与屯兰选煤厂不同之处在于：屯兰选煤厂一段浓缩机的底流采用旋流分级+高频筛脱水回收，旋流分级的溢流与高频筛的筛下水又返回了一段浓缩机；而谢桥选煤厂一段浓缩机的底流采用沉降过滤离心机脱水回收，沉降过滤离心机的滤液与一段浓缩机的溢流一同给入二段浓缩机。该工艺比屯兰选煤厂的略简化，能在一定程度上避免微细颗粒在一段浓缩机内的循环积聚。

图3 屯兰选煤厂洗水净化再生工艺

图4 谢桥选煤厂洗水净化再生工艺流程

2 洗水净化再生新工艺探讨

通过前述成庄、龙固、屯兰、谢桥等选煤厂洗水净化再生工艺的简述可知，现有洗水净化再生工艺至少需要一段尾煤浓缩+净化浓缩，甚至有的还需要两段尾煤浓缩+净化浓缩，采用的方法主要是重力(自然)沉降法，其特点是净化时间长，占用场地较大，基建投资费用较高。

2012年，受业主委托，对安家岭选煤厂煤泥水系统进行改造，将煤泥水进行高度净化后返回生产系统作为渣浆泵轴封水使用。结合该厂厂区可用场地小的情况，提出了煤泥水一段浓缩+ DH高效污水净化器净化工艺，即：将煤泥水一段浓缩机溢流(循环水)给入DH高效污水净化器进行净化，得到的澄清水做为渣浆泵轴封水使用，同时DH高效净化器的反冲洗也利用少量自身产出的澄清水；净化器排出的污水再返回浓缩机。其工艺流程见图5。

图5 煤泥水一段浓缩+ DH污水净化工艺Fig.5 One-stage thickener + DH purifier purification process

2.1 关键设备

DH污水净化器(图6)为该工艺的关键设备，该设备在火电厂灰渣水处理、水电站砂石料洗水处理中已有成熟应用的案例[6-8]，但在选煤厂的煤泥水净化工艺中尚鲜有应用。

图6 DH高效污水净化器结构

根据已有的文献介绍可知，DH污水净化器与选煤厂常用的煤泥水水力浓缩分级旋流器工作过程部分相似，如同一个放大的水力浓缩分级旋流器，主要区别是在罐体内部离心分离区与溢流出水口之间增加了一个动态过滤层，将离心分离区与底流排污口之间锥部的锥角加大，形成了一个污泥浓缩区。

煤泥水在DH污水净化器中分级、净化包括三个主要过程，即离心分离、动态过滤、污泥压缩。工作时，入料煤泥水在一定压力下沿切向进料口给入净化器罐体，在罐体内形成一个回转流，产生离心力；回转流中的较粗颗粒(含较大絮体)受到的离心力作用相对较大，被甩向旋转流外侧，并沿罐体器壁随下旋流运动至罐体下部的浓缩区，而回转流中的细小颗粒则被向心的液流推向罐体中心并向上运动，进入动态过滤层；动态过滤层是该设备能实现短时间内将微细颗粒有效截留的关键，此区域填充了特殊结构、微小粒径的表面吸附悬浮滤料，填充的滤料可以根据出水水质的要求进行不同的粒径配置以及设计不同的填充高度；借助罐体内的旋流及上升流，滤料间相互摩擦、碰撞，产生挠动，滤料不易板结，不会在过滤面形成泥饼，颗粒吸附物容易凝聚脱落下沉，从而实现动态过滤。罐体下部锥体的污泥浓缩过程与选煤厂浓缩机的下部压缩区工作原理类似，即污泥因相互接触及上层颗粒的重力作用，下层颗粒间的液体被挤出，颗粒物被进一步压缩并从排污口排出[6-8]。

类似于选煤厂浓缩机入料中添加凝聚剂、絮凝剂的原理，DH污水净化器也可通过在混凝器前后分别加入无机药剂及有机药剂的方法，进行微细颗粒的絮凝造粒。

2.2 应用效果

煤泥水一段浓缩+ DH高效污水净化工艺通过了业主方认可，目前该项目现已进入施工阶段，虽然还未正式运行，但已有的矿井水处理工程可为本项目提供参考。例如，高庄煤矿矿井水治理中，使用DH高效净化器处理水力采煤废水，在入料固体物含量达60 g/L，污水中粒径在5～10 μm的悬浮物占30%～40%的情况下，经DH高效净化器处理后，悬浮物固体含量<10 mg/L，色度<4倍。预计本工程建成运行后，能够使澄清水固体含量不高于10 mg/L，悬浮物截留粒度达到10 μm，可将澄清水用作渣浆泵轴封水使用。

3 结语

选煤厂常见的洗水净化再生工艺主要是采用重力(自然)沉降法，其特点是净化时间长，占用场地较大。在现有洗水净化再生工艺的基础上，提出的煤泥水一段浓缩+ DH高效污水净化工艺的创新点主要是采用动态过滤的方法，对煤泥水中的微细颗粒进行截留处理，优点是净化速度快，并可节省占地面积和基建投资，非常适用于煤泥水净化的技改项目。

[1] 李亚萍，李跃金．粒度组成对煤泥水沉降影响的研究[J]．广东化工，2011，38(6)：312-314.

[2] 李天福. 选煤厂煤泥水作业处理上应解决的问题[J].煤炭技术，2008(7):119-120.

[3] 卢武科，姬迎春. 选煤厂洗水处理工艺的研究与实践[J].煤炭加工与综合利用，2007(3):14-16.

[4] 张 军. 谢桥新选煤厂煤泥水系统的优化设计[J]. 煤炭工程，2013(4):24-26.

[5] 刘永光. 浅析屯兰矿选煤厂煤泥水处理循环利用[J]. 山西焦煤科技，2012(2):36-38,44.

[6] 刘清海，王利华. DH高效污水净化器技术在火电厂高浓度灰渣水处理中的应用[EB/OL]. [2016-05-20]. http://www.xchen.com.cn/dyjy/sxdylw/485675.html.

[7] 李 辉. 水利水电砂石工程废水处理方法研究[J].水电与新能源，2013(6):72-75.

[8] 张 博，关 薇. 砂石加工系统废水处理新工艺探讨[J].西北水电，2009(6):50-52,56.

Study and analysis of coal preparation plant washwater purification and reclaimation process

DAI Hua-zhen

(Beijing Huayu Engineering Co., Ltd., China Coal Engineering and Technology Group, Pingdingshan 467002, Henan, China)

Following an analysis of washwater purification and reclaimation process applied in 4 representative coal preparation plants, a novel high-efficiency slurry water purification process is proposed. The process proposed involves the use of a single-stage thickener and a DH high-efficiency purifier. The paper presents a detailed description of the working principle and the effluent purification process of the DH purifier, a key equipment applied in the washwater purification and reclaimation process. Based on the result of purification of mine water with DH purifier, the performance of the unit for purification of washwater is predicted.

coal preparation plant; washwater purification and reclaimation; washwater purification and reclaimation process; DH high-efficiency effluent purifier; dynamic filtration

1001-3571(2016)04-0051-04

TD946.2

B

2016-05-30

10.16447/j.cnki.cpt.2016.04.014

戴化震(1983—)，男，江苏省徐州市人，硕士，工程师，从事选煤厂设计工作。

E-mail:15886713953@163.com Tel: 15886713953

戴化震. 选煤厂洗水净化再生工艺分析与探讨[J]. 选煤技术，2016(4)：51-54.