煤礦含懸浮物礦井水凈化處理技術(shù)分析

史 偉

（汾西礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司柳灣煤礦環(huán)?？?， 山西 孝義 032303）

煤炭是我國能源結(jié)構(gòu)中最重要的組成部分，隨著煤礦資源的不斷開采，我國的煤礦資源不斷縮減，煤炭的開采階段排放的大量廢水以及煤炭燃燒排放的廢氣等等，都給我國環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。例如：煤礦礦井廢水中含有大量的煤粉、巖石碎末、懸浮物和微生物等等，呈黑灰色，攜帶刺激性氣味，不僅阻礙了煤礦開采企業(yè)的健康發(fā)展，還對周圍居民的健康造成了嚴(yán)重的威脅[1]。

1 礦井水的水質(zhì)特征

首先，在煤炭開采時，會產(chǎn)生大量的含煤粉、巖粉和黏土等物質(zhì)，這些物質(zhì)與地下水混合形成含懸浮物的礦井水。這些煤粉顆粒大小不一，雖然一般情況下密度只有1.5 g/cm3，但是地表水中泥沙顆粒物的密度卻可達(dá)2.4～2.6 g/cm3。因此，粒徑差異大、密度小、沉降速度慢是含懸浮物礦井水的主要特點(diǎn)。

其次，有機(jī)物和無機(jī)物混合在一起，經(jīng)過長時間的煤化反應(yīng)就會形成我們所說的煤炭資源。煤分子結(jié)構(gòu)大小、煤粒表面所帶電荷的數(shù)量以及親水程度會因煤化程度的不同而有所差異。通常煤分子所含的憎水物質(zhì)會隨著煤化程度的提高而增多。懸浮物礦井水中煤粉與無機(jī)混凝劑的親和能力很差，因此很難與礬花結(jié)合，導(dǎo)致混凝沉降處理方法難以發(fā)揮效果。

最后，由于含懸浮物礦井水中含有大量的煤粉，使得礦井水呈現(xiàn)黑色，感觀性狀差。雖然含懸浮物礦井水中懸浮物的含量只有幾十至幾百mg/L，但在井下水倉清倉時卻十分困難，因?yàn)榫聭腋∥锏暮客几哌_(dá)上萬mg/L。不同的懸浮物含量和煤屑占懸浮物的比例關(guān)系CODer差異較大，但是CODer與懸浮物的多少呈正比例關(guān)系，所以只要解決懸浮物的問題就能解決CODer問題。

2 處理工藝及構(gòu)筑物的選擇

2.1 處理工藝

在煤礦礦井水處理中大部分用于處理江河、湖泊水的構(gòu)筑物，例如預(yù)沉調(diào)節(jié)池、反應(yīng)沉淀池（或澄清池）、過濾池、一體化凈水器等都被采用。有的礦井水成分比較簡單，只需要進(jìn)行簡單預(yù)沉就能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但是有些礦井水成分就比較復(fù)雜，需要經(jīng)過混凝、反應(yīng)和沉淀（或澄清）等環(huán)節(jié)后，才能向外界排放。為了實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化利用，很多企業(yè)都會將廢水進(jìn)行循環(huán)利用，有些處理過后的水可以不用沉淀就可以再次用于生產(chǎn)，大大提高了污水處理效率；如果是生活用水，則需要進(jìn)行消毒、淡化等處理[2]。

2.2 混凝劑及混合方式

使用混合劑對懸浮物進(jìn)行處理，操作方便，因此，大部分企業(yè)都會使用鋁鹽或鐵鹽混凝劑凈化含懸浮物礦井水。其中聚合氯化鋁和聚合鋁鐵是使用最為廣泛的鋁鹽和鐵鹽，聚丙烯酰胺和天然高分子絮凝劑則是常用的絮凝劑，需要注意的是部分含懸浮物礦井水還需要加入聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺進(jìn)行配合，才能達(dá)到理想的凈化效果。

2.3 構(gòu)筑物處理

構(gòu)筑物處理方式是各行各業(yè)常用的污水處理方式之一，常用的包括：預(yù)沉調(diào)節(jié)池、沉淀池、氣浮池、澄清池以及濾池等。首先，對含懸浮物礦井水進(jìn)行凈化處理，都要使用預(yù)沉調(diào)節(jié)池進(jìn)行初步的處理，常見的預(yù)沉調(diào)節(jié)池可利用地表塌陷區(qū)作為蓄水池。之后需要經(jīng)過反應(yīng)絮凝，通過隔板絮凝池、穿孔旋流絮凝池、渦流絮凝池等多種形式進(jìn)行處理。然后再進(jìn)入下一環(huán)節(jié)-沉淀池，平流式沉淀、斜管（板）沉淀、迷宮斜板沉淀都是多數(shù)企業(yè)常用的沉淀池，除此之外還有氣浮池，但是在實(shí)際中氣浮池使用比較少。接下來就是要對經(jīng)過以上處理過的水進(jìn)行澄清處理，水力澄清、機(jī)械澄清、脈沖澄清是在實(shí)際處理中常見的澄清池，其中水力澄清操作簡單、成本比較低，因此使用得最為廣泛。最后一步是使用濾池對水進(jìn)行過濾，有普通快濾池、無閥濾池和虹吸濾池幾種類型，為了降低凈化成本，使用比較多的是快濾池和重力式無閥濾池。無煙煤、石英砂等材料具有易獲取、成本低的特點(diǎn)，常常被用于濾池的濾料。

2.4 消毒

如今節(jié)能減排理念已經(jīng)深入人心，煤礦開采企業(yè)也越來越重視礦井水的循環(huán)利用問題，因此，礦井水經(jīng)過處理后通常會被再次使用，根據(jù)使用用途不同采取的處理方式也不同。如果是作為生活用水使用，必須要對其進(jìn)行消毒處理，達(dá)到相關(guān)要求后才能使用。通常情況下，多數(shù)企業(yè)都會采用次氯酸鈉發(fā)生器、二氧化氯發(fā)生器或液氯對礦井水進(jìn)行消毒。一般水量較大的礦井水才會使用液氯，規(guī)模較小處理廠往往都是直接使用二氧化氯進(jìn)行消毒[3]。

3 存在問題

3.1 處理規(guī)模選擇不當(dāng)

近幾年來，隨著可持續(xù)發(fā)展理念深入人心，環(huán)保問題成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，為了降低生產(chǎn)成本，提高資源利用率，許多煤礦企業(yè)已紛紛將處理凈化后的礦井水用于生產(chǎn)和生活。由于部分企業(yè)沒有對生產(chǎn)和生活中的礦井水用水量進(jìn)行科學(xué)合理的計(jì)算，盲目確定礦井水處理廠的規(guī)模，導(dǎo)致部分礦井水處理廠剛投產(chǎn)不久，就出現(xiàn)處理規(guī)模太小或者規(guī)模過大，處理廠人力物力成本難以維持日常運(yùn)營的狀況，造成人力和財(cái)力的巨大浪費(fèi)。

3.2 處理工藝選擇不當(dāng)

1）一體化凈水器工藝的使用。目前，一體化凈水器處理具有占地面積小、操作簡單，能夠集反應(yīng)、過濾和沉淀為一體，被國內(nèi)大部分煤礦含懸浮物礦井水凈化處理廠廣泛使用，由于礦井水含有微量油等物質(zhì)導(dǎo)致一體化凈水器中塑料濾珠易結(jié)團(tuán)，大大降低過濾效果。

2）在實(shí)際中，不少企業(yè)都會采用混凝沉淀+一體化凈水器的工藝對礦井水進(jìn)行凈化處理，首先要使礦井水達(dá)到排放要求，需要加入一定的藥劑進(jìn)入含懸浮物礦井水中，使其混凝沉淀；然后利用一體化凈水器進(jìn)行深入的處理（二次加藥），使礦井水能夠符合生產(chǎn)和生活標(biāo)準(zhǔn)。

3）設(shè)計(jì)參數(shù)不合理。許多含懸浮物礦井水處理工程多采用江河、湖泊水質(zhì)設(shè)計(jì)參數(shù)作為主要處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)依據(jù)，導(dǎo)致斜管沉淀池表面負(fù)荷取值較大，難以保證出水量和水質(zhì)符合設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而增加過濾設(shè)施負(fù)荷，嚴(yán)重影響濾后水質(zhì)，而且還需經(jīng)常反沖洗，大大降低產(chǎn)了水量。

4）藥劑選擇或投加不當(dāng)。投加混凝劑種類和數(shù)量要根據(jù)不同煤礦的礦井水中所含懸浮物的濃度來決定，混凝處理的解穩(wěn)機(jī)制與混凝藥劑的選擇以及藥劑投加量等問題有關(guān)，同一種藥劑，不同的生產(chǎn)廠家質(zhì)量也有所差別。因此必須重視藥劑的選擇和劑量的控制，尤其是液體的混凝劑，一旦混凝藥劑選擇和投加不當(dāng)，就會嚴(yán)重影響煤礦礦井水處理效果。

4 措施

1）要采用科學(xué)的方法計(jì)算礦井涌水量，根據(jù)調(diào)查結(jié)果來確定礦井水處理規(guī)模，結(jié)合礦井的實(shí)際涌水量、煤礦及其附屬企業(yè)發(fā)展規(guī)劃的用水需求以及企業(yè)的經(jīng)濟(jì)狀況，確定處理廠的規(guī)模。

2）要加強(qiáng)礦井水水質(zhì)的監(jiān)測工作，根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況和礦井水的實(shí)際用途選擇最佳的凈化處理工藝。若選用一體化凈水器工藝要根據(jù)含懸浮物礦井水水質(zhì)特點(diǎn)對凈水器進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3）沉淀表面負(fù)荷是礦井水凈化處理最主要參考依據(jù)，一般懸浮物含量越高，且煤屑占有的比例越大，沉淀表面負(fù)荷值就越小，所以沉淀表面負(fù)荷必須根據(jù)礦井水中懸浮物含量以及懸浮物中煤屑占有的比例來確定。

4）根據(jù)處理工藝、占地面積、操作管理、投資等來選擇礦井水凈化處理工程各構(gòu)筑物的形式。同時，重視混凝劑和絮凝劑的質(zhì)量，確定混凝劑和絮凝劑的最佳藥劑和最佳投入量。同時，還應(yīng)該不斷引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)，例如采用自動控制系統(tǒng)對礦井水進(jìn)行凈化處理，可進(jìn)一步提高凈化效果及效率。

[1]李碩.煤礦礦井水處理工程問題及對策研究[D].邯鄲：河北工程大學(xué)，2013.

[2]栗志剛.煤礦含懸浮物礦井水凈化處理技術(shù)探討[J].同煤科技，2008（3）：28-30.

[3]周如祿，高亮，陳明智.煤礦含懸浮物礦井水凈化處理技術(shù)探討[J].煤礦環(huán)境保護(hù)，2000（1）：10-12.