準東露天煤礦水資源綜合利用研究

劉少飛

（神華新疆能源有限責任公司 準東露天煤礦，新疆 烏魯木齊 830000）

安全與環(huán)保

準東露天煤礦水資源綜合利用研究

劉少飛

（神華新疆能源有限責任公司 準東露天煤礦，新疆 烏魯木齊 830000）

分析了準東露天煤礦水資源利用現(xiàn)狀。針對該礦目前水資源利用率較低的問題，提出了實現(xiàn)水資源綜合利用的措施，對促進礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

露天礦；水資源；現(xiàn)狀分析；綜合利用

0 引 言

神華新疆能源有限責任公司準東露天煤礦位于新疆準格爾盆地東部的五彩灣礦區(qū)。該礦區(qū)屬于典型的大陸性干旱荒漠氣候，常年多風(fēng)少雨，年均降水量106 mm，年蒸發(fā)量1 202～2 382 mm，冰凍期5.5個月。區(qū)域內(nèi)無常年性地表水徑流，地下水資源也十分貧乏，屬于資源性缺水區(qū)域。

準東露天煤礦在水資源嚴重短缺的環(huán)境下，研究如何合理利用水資源，對于促進礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 露天礦水資源概況

目前，準東露天煤礦水資源主要由地表水、礦坑水和生活污水3部分構(gòu)成。

1.1 地表水

五彩灣水庫位于露天礦生活區(qū)東南約3 km，水庫庫容5 000萬m3。水源來自于引額濟烏500水庫，引水管線全長213 km，屬于跨區(qū)域、遠距離調(diào)水工程。水庫水為露天礦的主要供水水源，經(jīng)準東開發(fā)區(qū)自來水廠供水管網(wǎng)輸至礦區(qū)供水管網(wǎng)，設(shè)計最大供水規(guī)模為10 000 m3/d。

1.2 礦坑水

礦坑水是在煤炭開采過程中產(chǎn)生的水源。在嚴重缺水的礦區(qū)，如果將礦坑水處理后回用于生產(chǎn)，不僅可以減輕環(huán)境污染，而且能夠緩解礦區(qū)水資源緊張的矛盾[1-3]。為了充分利用礦坑水資源，該礦在輸煤斜巷底部+358 m水平處設(shè)有儲水倉，將坑下涌水通過排水管道沿輸煤斜巷抽排至地面礦坑水處理間，經(jīng)簡單處理后直接回用于生產(chǎn)用水。其中大部分直接回用于采掘場及排土場降塵用水，少部分供給選煤廠生產(chǎn)用水。

1.3 生活污水

生活污水主要來源于生活區(qū)及工業(yè)廣場的浴室、食堂、宿舍和辦公樓等公共設(shè)施排放的生活污水。為了最大限度利用水資源，實現(xiàn)污水資源化利用，該礦在生活區(qū)和工業(yè)廣場建成了2座生活污水處理站，生活污水經(jīng)處理后全部回用于礦區(qū)綠化、道路降塵及清洗車輛用水[4]。

2 露天礦水資源利用現(xiàn)狀分析

準東露天煤礦現(xiàn)狀年總用水量約為82萬m3。按用途主要分為生產(chǎn)用水、生活用水和生態(tài)環(huán)境用水。具體情況分析如下。

2.1 生產(chǎn)用水

生產(chǎn)用水主要是采掘場、排土場及道路降塵和選煤用水。據(jù)統(tǒng)計，每年生產(chǎn)用水量約為51萬m3，占全礦總用水量的62%，其中采掘場、排土場及道路降塵用水量26萬m3，選煤用水量21萬m3，其他用水量4萬m3。

2.2 生活用水

生活用水主要是礦區(qū)的浴室、食堂、宿舍和辦公樓等用水。據(jù)統(tǒng)計，每年生活用水量約為22萬m3，占全礦總用水量的27%。

2.3 生態(tài)環(huán)境用水

生態(tài)環(huán)境用水主要是礦區(qū)綠化用水。截止到目前，全礦綠地面積已達50.4 hm2畝，其中生活區(qū)綠地面積26.87 hm2，工業(yè)廣場綠地面積2.4 hm2，礦聯(lián)公路綠化帶面積21.1 hm2。據(jù)統(tǒng)計，每年生態(tài)環(huán)境用水量約為9萬m3，占全礦總用水量的11%。

3 水資源綜合利用存在的主要問題

近年來，準東露天煤礦雖然在合理利用水資源方面取得了一定的效果。但總體來看，還存在著水資源利用結(jié)構(gòu)不盡合理、生活用水的重復(fù)利用率較低等方面的問題，亟待研究解決。

3.1 污水處理設(shè)施能力未能充分發(fā)揮

為了提高水資源回用率，實現(xiàn)污廢水零排放，露天礦相繼建成了1座礦坑水處理間和2座生活污水處理站。但由于諸多因素的影響，處理設(shè)施一直未能充分發(fā)揮應(yīng)有的能力。

1）礦坑水處理間，設(shè)計處理規(guī)模為800 m3/d。主要負責凈化處理礦坑排出的廢水。礦坑水設(shè)計涌水量為800 m3/d，而現(xiàn)階段正常涌水量僅為200～300 m3/d，遠遠低于預(yù)測涌水量，導(dǎo)致處理設(shè)施一直處于低負荷運行狀態(tài)。

2）生活區(qū)生活污水處理站，設(shè)計處理規(guī)模為400 m3/d。主要負責處理生活區(qū)浴室、食堂、宿舍、行政辦公樓等公共設(shè)施排出的生活污水。在灌溉季節(jié)，經(jīng)處理后的污水回用于生活區(qū)的綠化灌溉。在非灌溉季節(jié)，因處理后的污水不能就近利用，污水處理設(shè)施停運，這使得生活區(qū)產(chǎn)生的生活污水全部排入開發(fā)區(qū)污水處理廠進行處理，造成設(shè)施閑置浪費。

3）工業(yè)廣場生活污水處理站，設(shè)計處理規(guī)模為400 m3/d。主要負責處理工業(yè)廣場的修理車間、洗車間、選煤廠調(diào)度樓、區(qū)隊辦公樓等設(shè)施排出的生活污水，經(jīng)處理后的污水主要用于儲煤場降塵、道路降塵、車輛沖洗和工業(yè)廣場綠化。由于原規(guī)劃的部分設(shè)施緩建，工業(yè)廣場每天僅產(chǎn)生少量的生活污水，導(dǎo)致污水處理站一直低負荷運行。

3.2 用水狀況不均衡，影響水資源的合理配置

從全礦用水現(xiàn)狀來看，用水主要集中在每年的5—10月，在這段時間用水量約占全年用水量的70%。其主要原因是這里夏季高溫炎熱，降水稀少，蒸發(fā)量大，造成礦區(qū)綠化及采掘場降塵用水量較大。但入冬以后，氣溫降低，用水量也大幅減少，這幾個月的用水量僅占全年用水量的30%。顯然，用水的季節(jié)性問題十分突出，這種用水的不均衡現(xiàn)狀，給該礦的水資源綜合利用帶來了很大的困難。

3.3 管網(wǎng)建設(shè)不完善，影響污廢水資源化利用

1）選煤廠排水管網(wǎng)不完善。在生產(chǎn)過程中，選煤產(chǎn)生的廢水、皮帶走廊和篩分車間的地面沖洗水，未經(jīng)處理直接排往選煤廠附近的沖溝內(nèi)，不僅浪費了水資源，而且也污染了周邊環(huán)境。

2）生活區(qū)排水管網(wǎng)不完善。由于生活區(qū)排水管網(wǎng)不配套，致使生活區(qū)每年有大量生活污水排入開發(fā)區(qū)污水處理廠進行處理，造成了水資源的嚴重浪費。據(jù)統(tǒng)計，生活區(qū)每年污水排放量約20萬m3，有效利用量9萬m3，利用率僅為45%。

3）工業(yè)廣場排水系統(tǒng)不完善。工業(yè)廣場生活污水處理站處理后的污水，在夏季主要用于工業(yè)廣場的綠化，當冬季綠化用水停止后，處理后的污水不能就近利用，還需要用水車拉運，取水成本較高。

由于礦區(qū)管網(wǎng)建設(shè)滯后問題嚴重制約了水資源的綜合利用。完善礦區(qū)配套管網(wǎng)，有效利用處理后的污水資源，已成為十分迫切的問題。

4 水資源綜合利用方案

通過對露天礦目前水資源利用中存在問題分析，說明了水資源還有很大的利用潛力。實現(xiàn)水資源綜合利用方案如下：

4.1 提高污水處理率

露天礦生活區(qū)生活污水處理站和工業(yè)廣場生活污水處理站相距7 km，而且這2座生活污水站均采用生物寄樣+接觸氧化處理工藝[5]。目前這2座生活污水處理站自成系統(tǒng)獨立運行。從2座生活污水處理站的規(guī)模和運行情況來看，生活區(qū)污水排放量約為650 m3/d，處理能力明顯不足，超出處理能力部分污水排入開發(fā)區(qū)污水處理廠進行處理。而工業(yè)廣場污水排放量只有80 m3/d，遠遠小于設(shè)計處理能力。如果這2座生活污水處理站能夠聯(lián)合運行，可實現(xiàn)全礦的生活污水全部自行處理。

4.2 提高水資源優(yōu)化配置能力

為了提高全礦水資源的配置能力，針對當前冬、夏季用水量不均衡的狀況，考慮在距離生產(chǎn)用水較近的合適位置，利用自然地形，修建一座容量為8萬m3的蓄水調(diào)節(jié)池，以滿足礦區(qū)貯存冬季富余中水的需求量，并同步鋪設(shè)配套管網(wǎng)，將冬季富余中水采用管道直接排入蓄水池集中蓄存起來，以便在夏季用水緊張時就近利用。這樣不僅使有限的水資源得到合理調(diào)配，而且還可大大減少污水處理費支出。從長遠考慮，該項目的建設(shè)是十分必要的。

4.3 提高污廢水資源的回用率

污廢水回用具有較高的社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。為了使全礦污廢水資源得到充分利用，必須盡快完善輸送系統(tǒng)。

1）加強選煤廠廢水回用系統(tǒng)建設(shè)，實現(xiàn)選煤廢水的回收利用。待選煤廠廢水回用系統(tǒng)完善后，可將選煤廢水由原來的向外排棄，改變?yōu)橹苯右氲V坑水處理間處理后加以利用，真正做到閉路循環(huán)零排放。這樣，不僅節(jié)約大量清潔水資源，而且也消除廢水外排對周邊環(huán)境的污染[6]。

2）建議對礦區(qū)的供水管網(wǎng)進行優(yōu)化改造，實現(xiàn)2座生活污水處理站聯(lián)合運行。經(jīng)初步分析，由于前期生活區(qū)污水處理設(shè)施未與排水系統(tǒng)配套建設(shè)，在冬季綠化用水停止后，處理后的中水還需要用水車拉運至7 km外的生產(chǎn)區(qū)利用，運距較長，經(jīng)濟上極不合理[7-8]。因此，必須把污水處理與就近利用作為一個整體統(tǒng)一考慮。

首先考慮對礦區(qū)原有的供水管網(wǎng)進行改造，生活區(qū)生活污水處理站距原水源地至生產(chǎn)區(qū)的2條供水管道只有300 m，僅需要鋪設(shè)2條輸水管道與原供水管道相連接，將其中一路管徑為DN200供水管道改造為中水管道，使處理后的中水通過供水管道直接輸送至生產(chǎn)區(qū)水車加水點（水鶴），供灑水車接水就近利用。并在主管路上安設(shè)閘閥接支路連接蓄水池，多余水量通過支路管道排入蓄水池蓄存。

同時，將另一路管徑為DN315供水管道改造為排污管道，連接工業(yè)廣場生活污水處理站，改造完成后，可將生活區(qū)剩余的生活污水經(jīng)排污管道直接引入工業(yè)廣場生活污水處理站進行處理，使工業(yè)廣場生活污水處理站的能力得到充分發(fā)揮，同時減少污水處理費支出。

3）完善工業(yè)廣場污水處理站的供排水系統(tǒng)。供排水系統(tǒng)完善后，可使處理過的中水能就近利用，剩余水量可通過管道直接輸送到用水點或排入蓄水池復(fù)用，以節(jié)省拉水運費。

5 經(jīng)濟效益分析

目前全礦每年耗用大量的清水用于采掘場及排土場降塵。待蓄水池建成后，可將處理后的污水替代清水資源，節(jié)約大量用水成本。初步估算，該工程投資需310萬元。

開發(fā)區(qū)自來水廠的現(xiàn)行供水價格為6.49元/m3。經(jīng)核算，污水處理的運行成本為1.2元/m3。相比之下，污水處理成本遠低于長距離輸水的供水價格。按每年利用污水量12萬m3計算，每年能夠節(jié)省水費63.48萬元,預(yù)計4.88 a即可全部收回初期投資，經(jīng)濟效益十分可觀。另外，如果再考慮水價上漲因素，其經(jīng)濟效益將更加顯著。

選煤廠每年排出選煤廢水3.6萬m3，排水系統(tǒng)改造后，實現(xiàn)選煤廢水回用，每年可減少清水使用量3.6萬m3，節(jié)省水費23.36萬元。生活區(qū)每年排入開發(fā)區(qū)污水處理廠的污水量11萬m3，污水處理費為2元/m3，每年需支付污水處理費22萬元。待生活區(qū)排水系統(tǒng)改造完成后，可將生活區(qū)產(chǎn)生的污水全部自行處理，每年可減少污水處理費支出22萬元。工業(yè)廣場排水系統(tǒng)改造后，經(jīng)處理后的中水直接通過輸水管道輸送，每年可節(jié)省拉水運費4.6萬元。

通過對礦區(qū)管網(wǎng)優(yōu)化改造、修建蓄水池等項目的實施，實現(xiàn)水資源合理利用，每年至少可節(jié)省用水成本93.68萬元，經(jīng)濟效益十分顯著。

6 結(jié) 語

準東露天煤礦屬于水資源短缺、生態(tài)脆弱礦區(qū)，通過加強水資源綜合利用，經(jīng)濟合理利用水資源，可為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益，從而促進企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

［1］ 佟鴻儒，肖平.撫順西露天礦礦坑涌水的綜合循環(huán)利用［J］.露天采礦技術(shù)，2010（6）：45-47．

［2］ 崔振華，郭麗君.煤礦礦坑涌水可利用量及資源化利用［J］.水利科技與經(jīng)濟，2015（1）:63-64．

［3］ 何緒文，楊靜，邵立南.我國礦井水資源化利用存在的問題與解決對策，2008（1）：63-66．

［4］ 邵晨偉，占華浦.煤礦生活污水資源化工程實踐［J］.工業(yè)水處理，2012（10）：78-80．

［5］ 鹿寧，馬騰，李浩然.福利區(qū)生活污水站能效技術(shù)改造［J］.露天采礦技術(shù)，2016（7）：71-74．

［6］ 劉國鴻.平莊西露天煤礦水資源綜合利用研究［J］.露天采礦技術(shù)，2015（3）：92-96．

［7］ 周志杰.勝利西三煤礦水資源綜合利用探討［J］.內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2015（15）：77-80．

［8］ 班慶海，杜德遠.勝利東二號露天煤礦水資源的綜合利用［J］.露天采礦技術(shù)，2014（2）：89-91．

【責任編輯：陳 毓】

Study on comprehensive utilization of water resources in Zhundong Open-pit Coal Mine

LIU Shaofei
(Zhundong Open-pit Coal Mine,Shenhua Xinjiang Energy Co.,Ltd.,Wulumuqi 830000,China)

This article analyzes the current situation of water resources utilization in Zhundong Open-pit Coal Mine.Aiming at the low water resources utilization rate of the mine,the article presents the measures of water resources comprehensive utilization,which has great significance to promote the sustainable development of the mining area.

open-pit mine;water resource;situation analysis;comprehensive utilization

TD745

B

1671－9816（2017）07－0061－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.07.017

劉少飛.準東露天煤礦水資源綜合利用研究［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（7）：61-63.

2017-03-06

劉少飛（1958—），男，山東禹城人，現(xiàn)任神華新疆能源公司準東露天煤礦副礦長。