礦井水處理技術在新型礦井中的應用

王萬倉

(陜西彬長文家坡礦業(yè)有限公司,陜西咸陽 713500)

礦井水處理技術在新型礦井中的應用

王萬倉

(陜西彬長文家坡礦業(yè)有限公司,陜西咸陽 713500)

水是人類社會經濟活動不可缺少的自然資源。尤其,在我國北方煤炭礦區(qū),缺水已成普遍存在的現象,然而,煤礦生產過程中排出大量的礦井水,如果,這些礦井水未經處理直接外排,不僅浪費了寶貴的水資源,而且還會造成礦區(qū)周圍環(huán)境的污染。因此,礦井水處理再利用是解決煤炭礦區(qū)嚴重缺水和礦井水污染環(huán)境這兩個的難題的最佳選擇。

礦井水處理 脫鹽

1 礦井水的特點

礦井水主要來源于礦區(qū)開拓巷道以及所采煤層附近的水源，有時也有部分少量的地表水滲入。礦開發(fā)過程中排出的礦井水的水質差別較大，有少部分礦井水質較好，不需要處理，就可以達到飲用水標準；但是絕大多數的礦井水受采煤以及開拓等的影響，具有較高的礦化度、大量的懸浮物，多含重金屬離子、顯酸性，甚至有的還含有有機污染物、放射性物質和氟等其他污染物。我國礦區(qū)礦井水按照其化學性質，分為5大類，主要為酸性礦井水、含懸浮物礦井水、高礦化度礦井水(苦咸水)、潔凈礦井水、含有害元素或微量元素礦井水等，所以對于不同性質的礦井水就有著不同的處理方法和技術。

2 礦井水常用的處理工藝

(1)典型含懸浮物礦井水處理工藝。煤礦開采過程中將大量的巖粉、巖粒、煤粉、煤粒等懸浮物帶入了地下水中，進而形成了懸浮物含量較高的礦井水。我國有超過 60%的礦井排水懸浮物含量較高。并且這類礦井水同時還含有較多的細菌，水質多呈現黑色，但水質相對簡單，易于處理，處理技術也較為成熟。一般采用混凝、沉淀、過濾、消毒等工藝處理后，便可達到生產或生活用水的要求。(2)典型高礦化度礦井水處理工藝。我國高礦化度礦井水礦化度一般在 1000～3000mg/L，有些地區(qū)甚至能達到5000mg/L。造成這種情況的原因是，區(qū)域煤系地層中碳酸鹽類及硫酸鹽類巖層較多，地下水與這些巖層接觸后，水中礦物質含量大幅上升，高礦化度礦井水。pH 值一般顯中性，因這類礦井水的溶解性總固體較高，致使其硬度也較高。處理這類礦井水的關鍵在于脫鹽，目前國內脫鹽主要采用兩種反滲透技術，即電滲析和膜分離法。

3 文家坡礦井水處理主要設施及工藝

(1)礦井水水質。文家坡礦位于彬縣東北塬區(qū)，地面水系屬于涇河水系。通過水質分析，文家坡礦井水以無機煤粉、巖粉污染為主，并受到一定程度的糞便及少量的機油、焦油的污染，基本上屬于無毒，污染較輕，中性略偏堿性的生產廢水，屬于含懸浮物礦井水。(2)主要設施。礦井水處理站選用設備有行車器刮泥機、提升泵、迷宮斜板凈水器、行車式刮泥機、凈水器、重力無閥過濾器、瓷砂過濾器、活性炭過濾器、反滲透裝置、二氧化氯發(fā)生器、自動加藥系統(tǒng)1套、自動排泥系統(tǒng)1套以及全過程監(jiān)控系統(tǒng)1套。礦井水處理站處理規(guī)模11000m3/d，共分為三個車間，即調節(jié)預沉淀間、凈水車間和脫鹽車間。調節(jié)預沉淀間處理能力為450m3/h，采用高效增強沉淀池和行車式刮泥機，進水出水質SS=60-3000mg/L，出水水質SS＜900mg/L能夠達到較好的混凝沉淀效果，自動定時排泥，配套自控系統(tǒng)，運行靈活且便于管理，能夠根據進水水質、水量的不同，對工藝參數和操作進行適當調整；凈水車間處理規(guī)模為450m3/h，出水水質ss＜3mg/L，主要作用是利用3組迷宮斜板過濾器、3套重力無閥過濾器和PAM /PAC加藥裝置，進行加藥和初次、深次過濾，并將過濾下的污泥利用濃縮壓榨一體機壓成餅；脫鹽車間處理規(guī)模為490 m3/h，主要作用是利用7組瓷砂過濾器、7組活性炭過濾器、4組反滲透裝置、二氧化氯發(fā)生器、加阻垢劑和調HP劑進行殺菌、調PH值和脫鹽，通過反滲透膜脫鹽率可達70%。(3)主要處理工藝。文家坡礦井水處理采用預處理和反滲透膜脫鹽工藝，首先進入調節(jié)沉淀池進行預沉，然后由泵提升至凈水器進行混合、反應、混凝沉淀及出油處理，在經過過濾器 過濾，最后進入反滲透裝置進行脫鹽處理及消毒，主要工藝流程如圖1所示。

圖1 礦井水處理工藝流程圖

井下排水經中央水泵房排水泵加壓后由排矸立井排出，壓力供至風井工業(yè)場地內的井下水處理站調節(jié)預沉間，沉淀池出水進入集水池后一部分由黃泥灌漿泵壓力送至黃泥灌漿站，另外一部分再經凈水器供水泵提升至高密度迷宮斜板凈水器，在水泵吸水管中，加入堿式氯化鋁，其投加量為13－20mg/L，經混合、反應、沉淀后出水進入中間水池。中間水池內的水再由過濾器供水泵提升依次進入重力無閥過濾器、瓷砂過濾器、活性炭過濾器，出水經阻垢劑投加裝置和調PH值裝置后由反滲透裝置脫鹽處理，清水根據不同用量分別進入井下消防灑水水池。在日用消防水池中均投加ClO2消毒劑消毒去除水中嗅、色及大腸菌群。最后日用消防水池內水由消防泵和外供水泵等泵組分別向不同的用戶供水。為了節(jié)約建設投資，便于控制管理，同時為了提升礦井水處理自動化水平，礦井水處理站電氣控制采用PLC集中控制、人工操作與全自動控制相結合。針對本系統(tǒng)布置分散的特點，設置多臺現場控制箱，每臺控制箱均設有PLC信號輸入及輸出點，以實現系統(tǒng)集中控制及聯(lián)動。由于該礦井水設施建在地面，礦井水會在井下中央水倉初次沉淀，需要經常清理中央水倉；同時，該水處理技術中使用的凈水器和過濾器體積較大，三個車間廠房占地面積大，土建和安裝工程投資較高。

4 結語

(1)調解預沉池和加藥裝一起有較好的沉淀效果，可使出水水質SS＜900mg/L，再利用行車式刮泥機可輕松清理沉淀池內的沉淀物。(2)ClO2發(fā)生器的使用比傳統(tǒng)加氯工藝安全可靠。(3)反滲透膜脫鹽技術在礦井水處理中具有一定的優(yōu)勢。(4)PLC集中控制系統(tǒng)的使用可實現集中控制，極大的減小了礦井投入和人員的勞動量。(5)如何縮小廠房大小以及將水處理站建于井下將是礦井水處理技術發(fā)展的趨勢。

[1]牛明禮,單邵磊,劉佳,等.超磁分離凈化技術在礦井水井下處理站中的應用[J].能源環(huán)境保護,2013,6,27(3).

[2]朱曉玉.淮北礦區(qū)礦井水處理技術與應用研究[D].安徽:合肥工業(yè)大學,2012.

[3]席國強.彬長礦區(qū)礦井水資源化實驗研究[D].陜西:西安科技大學,2012.

王萬倉(1984—),男,工學碩士,2010年畢業(yè)于西安科技大學機械制造及其自動化專業(yè),現就職于陜西彬長文家坡礦業(yè)有限公司,從事礦山機電管理和安裝工程管理方面工作。