【案例】华能集团内蒙古鄂尔多斯高头窑煤矿水处理系统改造及水质提升工程及运营项目

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项目名称：华能集团内蒙古鄂尔多斯高头窑煤矿水处理系统改造及水质提升工程及运营项目

推荐单位：北京北控工业环境科技有限公司

参与环节：工程总承包+运营

项目所在地：内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗昭君镇

项目概况

华能集团内蒙古鄂尔多斯高头窑煤矿水处理系统改造及水质提升工程及运营项目内容包括外排水处理系统和生活水处理系统两部分。外排水处理系统总设计水量为800m³/h。其中矿井水污水设计水量500 m³/h，矿井水清水设计水量300 m³/h。出水水质执行《地表水环境质量标准》GB3838-2002地表III类水标准（总氮≤1mg/L）。生活水处理系统采用膜处理工艺（反渗透系统），设计水量为1000 m³/d。出水水质达《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006。

项目针对煤矿矿井水脱氮除氟治理和水资源回用需求，采用多功能预沉池+迷宫斜板净水器+无阀滤池+连续离子过滤（CIF）脱氮+药剂除氟+离子树脂除氟为主要处理工艺。实现连续离子树脂吸附技术和耐盐固定荚膜微生物技术耦合高效脱氮，离子树脂吸附分离技术和高效沉淀分离技术耦合稳定除氟。该工艺相比反渗透膜法，投资减少2/3，运行成本减少1/2。 

示范意义

将多项技术进行创新性耦合，降低矿井水脱氮除氟的建设投资和成本，节约能耗消耗降低碳排放。本项目建设既能解决废水排放的水污染问题，也能解决光伏园区的用水问题，形成高头窑煤矿和光伏园区双赢局面。

项目亮点介绍

（1）实施效果

本项目应用连续离子过滤与耐盐荚膜固定化生物反硝化耦合脱氮和“化学沉淀+离子交换”除氟技术，实现对矿井水中总氮精准靶向去除，有效解决矿井水总氮超标问题，项目出水总氮和氟化物浓度稳定≤1mg/L。

（2）社会效益

本项目实施有效减轻地表水源和地下水污染，提高下游人民生活用水和农田用水的质量，有利于人民群众的身体健康和社会安定；有利于改善矿区及周边环境，为矿区经济的可持续性发展奠定坚实基础。

（3）生态效益

本项目对整个矿区及周边区域具有重要社会效益。同时，对于落实黄河流域水环境保护总体规划、改善水环境质量、实现污染减排目标、水资源循环利用、促进区域产业发展的可持续发展有重要意义。

项目技术工艺/装备简介

（1）技术工艺/装备名称

1）脱氮系统

技术特征：采用树脂工艺进行脱氮，作为工业废水的深度脱氮工艺，可使出水总氮稳定小于1mg/L（地表水Ⅲ类水质标准）；使用特有技术-荚膜固定化生物反硝化处理树脂再生废液，处理后重复使用，无二次污染。

技术先进性：

特种选择性树脂：选择性去除硝酸盐。

出水稳定达标，≤1mg/L。

荚膜微生物再生脱附液循环利用：真正无二次污染。

抗冲击能力强：抗水质、水量冲击。

荚膜微生物生化系统规模小：可实现高效反硝化。

模块化集成设计：占地小、自动化程度高。

2）除氟系统

技术特征：凝胶型选择性离子交换树脂是具有氟化物选择性官能团的交联聚苯乙烯共聚物架构的树脂,去除氟离子的能力可以达到 1ppm 以下的水平。中性至碱性的pH范围内有较好的工作效率，并且很容易再生。

技术先进性：

处理后废水氟化物含量可达到1ppm以下，稳定达标地表水Ⅲ类水质标准。

选择性除氟，树脂选择性强，只吸附氟离子，不受硫酸根等阴离子的影响。

运行成本低、占地面积小。

能对低浓度含氟废水进行深度处理。

模块组件形式，自动化程度，操作简单。

（2）工艺/装备原理

1）脱氮系统：

CIF脱氮工艺耦合荚膜反硝化微生物工艺，实现硝态氮的脱除和再生液的循环利用。

CIF脱氮工艺。在吸附过程中，进水经预处理后进入移动床离子交换系统的吸附柱，NO3-和NO2-与树脂中的负离子进行交换去除，达标排放；在再生过程中，饱和树脂通过空气提升迁移至解吸柱、再生柱进行解吸及再生，树脂经水洗柱水洗后，转移至吸附柱重复使用；在反硝化过程中。

荚膜固定化生物反硝化工艺。吸附的NO3-和NO2-被高倍浓缩至脱附液中，脱附液进入耐盐固定化微生物系统进行反硝化脱氮，将NO3-和NO2-转化为N2。脱附液循环利用，无二次污染。

2）除氟系统：

采用“化学沉淀+离子交换”两级除氟工艺。

化学沉淀除氟。复合除氟药剂，可与氟离子通过配位络合、共沉淀、羟基吸附等多机理多过程协同，实现游离氟向颗粒氟的转化而稳定去除。

离子交换深度除氟。根据水质特征采用不同柱型及吸附材料，对氟离子靶向去除，通过石灰浸泡再生树脂的同时生产氟化钙沉淀，树脂经洗脱后可循环使用。

（3）工艺/装备特点

1） 脱氮系统：

优化工艺。连续离子过滤脱氮与耐盐固定化反硝化微生物组合，可将硝态氮去除至极低水平。

靶向去除。特效树脂对硝酸盐氮进行靶向去除，系统抗冲击能力强，出水达标可靠性高。

低温运行。脱氮效果不受来水低温限制，对少量再生液进行加热即可保证荚膜反硝化系统的高效运行。

节省占地。流程简单，模块化设计，布局紧凑，大大节省占地。

运行费用低。采用耐盐固定化反硝化微生物技术，可实现再生液的循环回用，运行成本低。

自动化程度高。模块化设计、全自动化运行、运维方便。

2） 除氟系统：

综合成本低。药剂投加量少，相对于传统工艺，综合加药成本降低30%。

高效且稳定。药剂除氟反应速率快，仅需几分钟即可完成反应；深度树脂深度除氟，保持稳定的吸附效率，出水氟可降至1mg/L以下。

运行更方便。含氟污泥产量低；液体药剂可直接投加；无需调酸碱且不增加盐含量。

环境友好型。药剂除氟对后续生化工艺的微生物毒性无负面影响；树脂除氟抗污染能力强，采用氢氧化钙作为再生液，生成的氟化钙沉淀可资源化利用，再生液可循环回用。

（4）应用工业领域

脱氮系统：可用于饮用水、地下水、矿井水到污废水硝酸盐氮深度去除，深度脱氮TN≤1mg/L。

除氟系统：适用于原水氟超标的自来水厂的深度除氟处理；工矿企业或园区含氟废水的不同精度氟离子去除，出水氟≤1mg/L。

 连续离子过滤系统可扩展应用于除硬，金属离子提取浓缩。

（5）工艺/装备流程图

（6）项目部分案列照片

编辑：黄延丽