煤礦礦井水處理綜合利用

盧素凡

工程概況

新疆屯南煤業(yè)有限責任公司是新疆生產建設兵團的重點國有企業(yè)，是兵團建設新型工業(yè)化的原煤供應基地。和布克河是該區(qū)工農業(yè)和生活用水及本礦生產、生活供水的唯一水源。由于河水流量有限，一旦進入枯水季節(jié)，礦區(qū)就發(fā)生水荒，給礦區(qū)的正常生產經營秩序造成了嚴重影響。因此，缺水問題已成為制約礦區(qū)經濟發(fā)展的瓶頸，迫切需要徹底盡快解決。本項目的實施不但可以解決長期困擾礦區(qū)供水不足的矛盾，同時可以減少污染、節(jié)約資源、保證煤礦的生產安全，也給企業(yè)節(jié)約了大量排污經費。

光明井是新疆屯南煤業(yè)有限責任公司主力生產礦井之一，生產原煤45萬t/a。該礦井地下水較為發(fā)育，日涌水量在2000m3左右（不包括203井日涌水量2250m3）。地下水的大量存在，使煤礦不得不花費大量的財力和電力消耗，對礦井廢水進行抽排。且由于沒有對井下廢水進行收集、處理和加以利用，導致排到地面的礦井廢水又重新滲入井下，對礦井造成二次危害。

水源現狀調查

礦井涌水量與礦山所處的地理位置、氣候、地質構造、開采深度和開采方法等因素有關。目前兩礦礦井正常排水量一共為4250m3/d，其中光明井2000m3/d，203井2250m3/d。礦井廢水為基巖裂隙水，除硬度大、礦化度高外，主要受開采過程中煤塵、巖塵的污染，同時還含有少量乳化液，表現出懸浮物、CODcr濃度較高。兩礦礦井排水均沒有進行處理，也未回用，全部排入工業(yè)場地附近干溝中。礦井排水水質經兵團環(huán)境監(jiān)測中心站取樣實測，用《煤炭工業(yè)污染物排放標準》（GB20426-2006）中規(guī)定的水污染物排放限值要求，雖然只是SS濃度超標，其余各項均達標，但礦化度、總硬度、SO42-濃度高。用水質礦化度、總硬度、酸堿度分級標準衡量，礦井水屬于微咸水、極硬度、中性的地下水。此礦井水若用于工業(yè)生產鈣鹽、鎂鹽的沉淀會造成鍋垢，妨礙熱傳導，嚴重時還會導致鍋爐爆炸。高硬度水用于生活時，飲用會對人體健康造成一定的影響。

礦井水處理綜合利用項目實施

工藝要求

水質達標。礦井廢水經處理后各項指標必須達到煤炭工業(yè)污染物排放標準和相關回用水質標準（井下消防灑水標準、生活飲用水衛(wèi)生標準等）的要求。

工藝先進。要根據原水水質特點和水質標準，選擇可靠的水處理工藝，做到技術先進、運行可靠、高效節(jié)能。

經濟實用。盡量降低工程投資和減少經常運行費用，做到以最少的資金投入獲得最大的經濟、社會和環(huán)境效益，最大限度的滿足生產和生活需要。

布局合理?？傮w布局要因地制宜、從實際出發(fā)，結合建設場地的面積、地形、標高等因素，充分考慮所有建（構）筑物、設施、管線等的效能，優(yōu)化工藝、合理布局。

處理工藝：根據礦井實際，礦井水處理站設計處理能力為4500m3/d，礦井水處理站建在光明井工業(yè)場地內，203井的礦井水通過管道輸送至光明井水處理站集中進行處理，處理之后的水供礦區(qū)各單元用水。根據原水水質特點及處理后排水水質的要求，確定主要處理工藝如下：

凈化處理工藝。廢水經凈化工藝處理后，除礦物質超標外，其余各項指標均能達到煤炭工業(yè)污染物排放標準。具體如下：礦井廢水—廢水調節(jié)——廢水提升—計量泵加藥—微渦管式混合—微渦折板絮凝—異向流高效斜板沉淀—曝氣生物過濾—普通過濾—加氯消毒—清水池。

淡化處理工藝。清水經淡化工藝處理后，可進一步去除水中的礦物質，出水水質高于煤炭工業(yè)污染物排放標準標準，可適應于各種用途。

清水池—清水提升—活性炭過濾—精密過濾—超濾膜過濾—納濾膜過濾—淡化池—淡水加壓。

污泥處理工藝。絮凝沉淀池污泥—儲泥池—板框壓濾機—泥餅作低熱值燃料出售。

回用工藝。用水、浴室用水、洗衣用水、鍋爐補水（或由清水池利用自然壓力回用于井下消防降塵、濕式鑿巖用水）。具體如下：經處理后的礦井水—清水池—泵站—井上降塵灑水、綠化。

主要工藝特點

微渦管式混合。微渦管式混合器不僅擁有傳統(tǒng)靜態(tài)管道混合器的全部優(yōu)點，還因其在宏觀混合的同時強化了亞微觀混合，使藥劑迅速擴散到水體的任何細部，可充分發(fā)揮藥劑的作用，獲得理想的混合效果，同時還可節(jié)省藥劑投加量20～30%。

微渦折板絮凝。微渦折板絮凝是一種新型高效絮凝技術，池內設微渦折板絮凝填料，利用折板上設置的垂直擾流翼片，使水流產生高比例、高強度的高頻渦旋，從而利用微渦旋的動力增強礬花顆粒之間的碰撞作用，形成密實、大顆粒、易沉淀分離的礬花。他對原水的水溫、水質、水量變化適應性較強，對能量的利用率高，具有反應時間短、絮凝效果好、構造簡單、施工方便、易于維護管理、占地面積小的特點。

異向流高效斜板沉淀。異向流高效斜板沉淀工藝，由于斜板部分能提高沉淀效率，使出水懸浮物含量更低，可達到較好的沉淀效果。高效斜板主體及零配件均由乙丙共聚材料制成，具有表面光滑、不易積泥，沉淀效果好、不易堵塞等優(yōu)點。根據淺層理論，在斜板上部設置沉淀距離合理的沉淀段，下部控制斜板的結構，調整水力狀態(tài)，通過強化其接觸絮凝作用及淺池效能達到礬花與水有效分離的目的。

曝氣生物過濾（BAF）。曝氣生物過濾主要作用是去除水中的有機物及氨氮，是一種采用生物陶粒濾料固定生物膜的好氧或缺氧生物反應器，集生物接觸氧化與懸浮濾床截留功能于一體，可有效去除水中SS、CODcr、BOD5、NH3-N等有害物質，降低、濁度、色度。曝氣生物過濾是國內近幾年發(fā)展起來的新技術，廣泛應用于微污染、輕度污染原水的處理。曝氣生物過濾具有占地面積小、基建投資省、動力消耗低、處理效果好及運行穩(wěn)定、管理方便、易于維護等優(yōu)點。

超濾膜過濾（UF）。超濾膜過濾介于納濾與微濾之間，是利用超濾膜不同孔徑對液體進行分離的物理篩分過程。超濾膜技術應用很廣，除在水處理領域應用外，還可廣泛用于許多特殊溶液的分離和精制，同時由于超濾是常溫操作，對那些熱敏性物質的分離、濃縮、精制特別有效，節(jié)能效果尤為顯著。

納濾膜過濾（NF）。納濾膜過濾介于反滲透和超濾之間，是近十年發(fā)展較快的一項膜技術。目前國際上的納濾膜多半是聚酰胺復合膜，對氯化鈉的脫除率約80%左右，而對硫酸鎂的脫鹽率高達98%，最大的優(yōu)點是操作壓力僅為0.5MPa，在水的軟化除鹽和低分子有機物的分級等方面優(yōu)點獨特、應用廣泛。特別是應用于飲用水的深度處理方面。

在水資源日益缺乏的今天，礦井水的綜合利用具有極為重要的現實意義。礦井水經處理后回用不僅解決了礦區(qū)缺水、環(huán)境、安全問題，而且充分利用了礦井水水資源，具有明顯經濟、環(huán)境和社會效益，有利于礦區(qū)經濟的可持續(xù)發(fā)展。本次煤礦礦井水處理綜合利用項目經過現場實施后，經濟效益非常明顯，可為礦區(qū)節(jié)約300余萬元。