煤礦礦井水處理工程存在的問題和解決對策

張振宇

(陽煤集團壽陽開元礦業(yè)有限責(zé)任公司,山西 陽泉 045400)

煤礦礦井水處理工程存在的問題和解決對策

張振宇

(陽煤集團壽陽開元礦業(yè)有限責(zé)任公司,山西 陽泉 045400)

在了解礦井水處理工藝現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對我國不同地區(qū)多座礦井水處理站進行了調(diào)研分析，結(jié)果顯示，目前我國對于主要的高懸浮物、高礦化度及酸性的礦井水處理工藝技術(shù)已基本成熟，但是礦井水處理工程良莠不齊，仍存在很多問題。針對礦井水處理工程中存在的各種問題，提出了相應(yīng)的解決對策，希望可以有效改進和完善我國礦井水處理工程。

礦井水處理；存在問題；研究對策

我國礦山開采90%以上為地下開采，為了保障井下作業(yè)人員的生命安全，必須將大量的礦井水從井下排出，礦井水的直接排出不僅造成了水資源的流失，而且也會污染礦區(qū)的水環(huán)境。因此，礦井水的處理利用對我國煤炭工業(yè)的持續(xù)發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。近年來，在我國《礦井水利用專項規(guī)劃》政策的指導(dǎo)下，我國不同礦區(qū)礦井水處理利用率都大大提高，但是在運行過程中，礦井水處理工程仍存在諸多問題亟待解決。本文通過對我國不同礦區(qū)的30多座礦井水處理站井水處理情況進行總結(jié)分析，針對具體問題，提出了有效的解決措施。

1 礦井水處理工藝現(xiàn)狀分析

煤礦礦井水依據(jù)其中有害物質(zhì)可以分為含懸浮物礦井水、高礦化度礦井水及酸性礦井水。含懸浮物礦井水又叫常規(guī)礦井水，它是在煤礦開采過程中，地下水與煤層發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)被排出的含煤粉、巖粉及黏土固體顆粒的混合水，其中的煤粉密度遠小于其他顆粒密度，因此，礦井水中會有懸浮物顆粒。其處理工藝流程如圖1所示。

高礦化度礦井水的處理工藝與懸浮礦井水相同，其關(guān)鍵環(huán)節(jié)是鹽的去除，以往傳統(tǒng)的鹽類去除方法主要為電滲析法[1]，近幾年來，反滲透技術(shù)越來越來受到廣泛應(yīng)用，其技術(shù)成熟、成本低的特點已逐漸取代電滲析法，其工藝流程如圖2所示。

圖1 礦井水處理工藝流程圖

圖2 反滲透處理工藝流程圖

酸性礦井水是三者中危害最大的一種廢水，它具有較強的腐蝕性，在進行排水過程中不僅會腐蝕設(shè)備，而且對地面上的一些水生動植物和農(nóng)作物也會產(chǎn)生一定危害。所以，針對酸性礦井水的處理目前多采用石灰石或者石灰作為中和劑來中和酸性礦井水。其中，以石灰為中和劑的石灰乳中和法處理工藝相對簡單，亦易操作，目前被廣泛應(yīng)用，其工藝流程如第127頁圖3所示。

通過對山西、河南、河北及內(nèi)蒙古等地區(qū)的35座礦井水處理站進行調(diào)研分析，懸浮物去除構(gòu)筑物選型情況如第127頁表1和表2所示。

通過對表1和表2分析可知，礦井水處理工藝流程主要以反應(yīng)、沉淀和過濾為主，具有經(jīng)濟實用性強的特征，較適宜一些小型礦井水處理，且整體工藝選用合理，技術(shù)也較成熟。

圖3 石灰乳中和工藝流程圖

項目反應(yīng)沉淀過濾一體化凈水器澄清過濾數(shù)量/座2159比例/%60.014.325.7

表2 反應(yīng)池、沉淀池、澄清池、濾池選型情況

2 煤礦礦井水處理工程存在的主要問題

通過對調(diào)研數(shù)據(jù)的歸納分析可知，礦井水處理工程仍存在系列問題：

1) 調(diào)節(jié)池井水調(diào)節(jié)和預(yù)沉作用不良

受煤礦生產(chǎn)因素的影響，礦井所排出的水量和水質(zhì)經(jīng)常發(fā)生變化，且變化較大，此外，礦井排水的時間主要集中在日常用電的低峰期，排水時長約3 h～4 h，因此對礦井排出口的調(diào)節(jié)池要求較高。然而，實際礦井排水工程中現(xiàn)場的調(diào)節(jié)池設(shè)置不當(dāng)，不僅容積小，而且排泥也不夠通暢，這樣大大降低了調(diào)節(jié)池的調(diào)節(jié)和預(yù)沉作用，影響了后序的穩(wěn)定運行。

2) 一體化凈水器運行效果不佳

一體化凈水器綜合了傳統(tǒng)多級處理的大部分工藝流程，具有造價低、占地面積小、節(jié)能易操作的優(yōu)點，但是部分煤礦由于缺乏對井水水質(zhì)的特征分析，也沒有有針對性地選取合適設(shè)計參數(shù)的凈水器，而急于投入使用，進而使一體化凈水器井水處理工藝未達到預(yù)期效果，通常只達到設(shè)計水量的50%左右，這樣對井水資源及工程建設(shè)的投入資金都造成一定程度的浪費。在調(diào)研的5座礦井中，只有一家采取的一體化凈水器發(fā)揮了良好的運行效果。

3) 消毒系統(tǒng)不重視

消毒系統(tǒng)是礦井水處理工藝流程中的最后一道工序，但是大多數(shù)煤礦并未實施該系統(tǒng)環(huán)節(jié)。由于礦井水處理后主要用作工業(yè)用水，因此很多礦井錯誤地認為沒必要進行消毒處理。所以，建議礦井水處理回用于工業(yè)生產(chǎn)也應(yīng)采取井水消毒，但如果井水處理回用于井下防塵的話，必須進行消毒工作。

4) 污泥的處理存在問題

污泥處理系統(tǒng)在礦井水處理工藝中起著關(guān)鍵的作用，但經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，很多礦井水處理站污泥系統(tǒng)的脫水設(shè)備存在嚴重問題[2]。礦井水處理系統(tǒng)的污泥主要是利用板框壓濾機、帶式壓濾機和離心脫水機進行污泥脫水處理。這3種設(shè)備中離心脫水機的脫水污泥含水率比較高，且運輸也十分困難，是3種設(shè)備中效果最差的；板框壓濾機費用較低，應(yīng)用也較廣泛，但是其處理效率并不高，操作也較復(fù)雜。帶式壓濾機中的新型立毛帶式應(yīng)用效率較高，但是價格也比較昂貴，所以實際應(yīng)用的不太廣泛，因此，污泥處理應(yīng)該根據(jù)礦井實際情況合理選擇設(shè)備類型。

5) 礦井水處理工程管理存在問題

很多新建礦井水處理站的工作人員和管理人員都是剛來的新人，在上崗之前缺乏專業(yè)的知識培訓(xùn)，對水處理的工作原理認識得不夠透徹，因此，會對井水處理系統(tǒng)的管理和運行效率產(chǎn)生一定的影響。此外，一些礦井水處理站由于缺乏一些對水質(zhì)進行分析的先進設(shè)備，這樣也會影響礦井水處理工程的運行管理效率。

3 改進措施

1) 增大預(yù)沉調(diào)節(jié)池池容，提高排污系統(tǒng)能力

根據(jù)礦井排水水質(zhì)和水量的變化特征，在進行預(yù)沉調(diào)節(jié)池設(shè)計時應(yīng)選取容積較大的預(yù)沉調(diào)節(jié)池。這樣可以有效地增強整體水處理系統(tǒng)的耐沖擊負荷能力。影響預(yù)沉調(diào)節(jié)池池容的因素很多，它與井下排水量、處理站處理水量和排水時間都有關(guān)系，其池容一般按式(1)來計算。

V=(Q1-Q2)t

(1)

式中:V為預(yù)沉調(diào)節(jié)池池容，m3；Q1為井下每小時排水量，m3/h；Q2為處理站每小時處理水量，m3/h；t為排水時間，h。

對于已經(jīng)應(yīng)用排泥系統(tǒng)的礦井水處理工程，要做好日常排泥工作，有效提高調(diào)節(jié)池的預(yù)沉效果。如若沒有排泥系統(tǒng)的礦井水處理工程，可以采取池內(nèi)曝氣的方式來防止污泥的沉積，以此同時加強沉淀池的排泥工作，以確保整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行[3]。

2) 加強礦井水處理工程的監(jiān)管力度，保障工程質(zhì)量

據(jù)調(diào)研統(tǒng)計，部分煤礦井水處理工程建設(shè)和安裝的工程質(zhì)量存在一定問題，究其原因主要是工程承包過程中存在轉(zhuǎn)包，以及施工單位作業(yè)人員素質(zhì)較差監(jiān)管不到位等因素所致。因此，在工程建設(shè)過程中應(yīng)加強對工程質(zhì)量的監(jiān)管力度，選擇資質(zhì)高的施工單位，以保障工程質(zhì)量。

3) 加強職工培訓(xùn)工作，提高管理能力和水平

針對新建的一些礦井水處理站有必要邀請專業(yè)技術(shù)人員，對礦井水處理站的工作人員進行相關(guān)知識的培訓(xùn)工作，此外，還有建立分析化驗室投入先進的水質(zhì)化驗分析設(shè)備，以更好地提高井水處理運行管理水平，努力實現(xiàn)井水處理的自動化控制；對于水處理工藝中的主要設(shè)備，如，消毒設(shè)備、礦井水污泥脫水設(shè)備等要定期進行檢修維護?？傊?，要想改善礦井水處理站的運行效果，就一定要加強職工的技能培訓(xùn)，同時還要提高設(shè)備的自動化程度，且兩者缺一不可。

4 結(jié)束語

近年來，國家對礦井水處理再利用十分重視，并出臺了相關(guān)的規(guī)定及鼓勵性政策，隨著社會科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，礦井水綜合利用工藝技術(shù)也日漸成熟。但是，目前礦井水處理工藝中仍存在一些問題，所以各科研人員要不斷改進和創(chuàng)新技術(shù)，根據(jù)不同礦區(qū)的水質(zhì)情況采取有效的解決措施，提高礦井水資源的利用率。

[1] 王旭輝，鄒元龍，趙銳銳，等.高礦化度礦井廢水深度處理及回用[J].中國給水排水，2009，25(22):56-58.

[2] 王建兵，李亞男，蔣雯婷，等.混凝沉淀處理高渾濁高鐵錳礦井水試驗研究[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報，2013，42(1)：141-146.

[3] 郭雷，張硌，胡嬋娟，等.我國礦井水管理現(xiàn)狀分析及對策[J].煤炭學(xué)報，2014(12)：194-199.

Existing problems in coal mine water treatment engineering and countermeasures

ZHANG Zhenyu

(Shouyang Kaiyuan Mining Co., Ltd., Yangquan Coal Industry Group, Yangquan Shanxi 045400, China)

Based on the understanding of the present status of the mine water treatment technology, research analysis of mine water treatment station in different areas of has been carried out. The results have proven that at present the mine water treatment technology for high suspended solids, high salinity and acidity in China is basically mature. But the development of mine water treatment engineering is uneven and there are still many problems. In view of the problems existing in mine water treatment engineering, corresponding countermeasures are put forward so as to effectively improve and perfect mine water treatment engineering in China.

mine water treatment; existing problem; research countermeasures

2017-03-28

張振宇，男，1985年出生，2008年畢業(yè)于太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院，工程師，從事煤礦環(huán)保方面工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.04.44

X703

A

1004-7050(2017)04-0126-03

煤礦工程