常規(guī)煤礦井下排水處理工藝介紹

＊姜 波

（陜西延長石油靖邊煤業(yè)有限公司 陜西 718500）

引言

煤礦井下的原水中含有煤粉以及其它的污染物，所以需要進行處理加工之后才能夠進行排放處理，若是直接進行排放處理就會使得環(huán)境受到污染，煤礦井下水在處理之后，需要滿足國家規(guī)定的要求之后，才可以進行排放，改善周圍的生態(tài)環(huán)境。對于稀缺水資源的煤礦區(qū)，還可以改善用水等問題。

1.常規(guī)煤礦井下水整體狀況分析概述

(1)常規(guī)煤礦井下水中成分性質(zhì)問題的分析

根據(jù)調(diào)查，我國的煤炭產(chǎn)量穩(wěn)居世界第一的位置，相應(yīng)的煤礦井下排放量相對較高，現(xiàn)有的井下水也越來越多。隨著科技的不斷發(fā)展，井下排水作為水資源逐漸被開發(fā)利用。煤礦井下排水污染物的主要組成成分為煤粉、機油以及巖石粉等，這些物質(zhì)具有顆粒的直徑小、親和力較弱等特點，同時因為這些物質(zhì)的存在，使得在進行煤井水的凈化時，成為了比較難處理的一種水質(zhì)類型，在進行常規(guī)煤礦的開采工作時，因為現(xiàn)有技術(shù)的限制，會使得進行煤礦開采工作時，開采的方式以及進行排水的方式受到影響。因為技術(shù)的局限性在進行煤礦的井下排水時，水中的污染物濃度升高，水質(zhì)會受到較大的影響。我國的煤礦開采凈水處理的歷史悠久，最早可以追溯至上個世紀的八十年代，煤礦井下水技術(shù)的發(fā)展速度很快，現(xiàn)有的常規(guī)煤礦大多數(shù)已經(jīng)建設(shè)了完善的礦井水處理系統(tǒng)。

(2)常規(guī)煤礦井下水開采區(qū)問題的分析

在進行煤礦的開采工作時，會因為煤系的地層原因，而使得水質(zhì)的條件受到一些影響，在進行煤炭的開采工作時，由于礦井水在涌出到水位集中以及上升至地面的方式不同。根據(jù)研究調(diào)查，在開采區(qū)，各個煤礦以及礦區(qū)之間的水質(zhì)會出現(xiàn)差異性的問題，而且彼此之間的差異性也會較大。根據(jù)規(guī)定，我國的煤炭行業(yè)水處理問題和環(huán)境保護的水處理問題，是通過水質(zhì)中的污染物含量以及性質(zhì)進行劃分的，整體可以劃分為以下幾類，分別是清潔水、礦物質(zhì)濃度較高的水質(zhì)以及酸性礦物質(zhì)水和放射物的礦物質(zhì)水等，在某些復(fù)雜的煤礦開采地區(qū)，礦井的水質(zhì)較為復(fù)雜，可以同時具有上述幾種污染物中的兩類以上污染物。

2.常規(guī)煤礦井下水的排放以及處理問題

(1)常規(guī)煤礦井下水的排放與利用問題

最初進行常規(guī)煤礦井下水的處理時，主要的目的是需要能夠滿足排放的水源標準，不會使得大自然受到污染，煤礦井下水在經(jīng)過凈化的工序處理之后，達到國家規(guī)定的污水處理排放標準，這樣可以滿足國家環(huán)境保護法的要求。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，常規(guī)煤礦的井下水資源受到嚴重的污染，在水資源稀缺的煤礦地區(qū)，煤礦井下水已經(jīng)成為當?shù)氐墓I(yè)以及生活用水，因此，現(xiàn)今礦井水的作用越來越多，同樣也發(fā)揮著比較大的作用，目前已經(jīng)將礦井水的處理技術(shù)標準規(guī)定至行業(yè)的技術(shù)政策之內(nèi)，煤礦的污水處理已經(jīng)與給排水的處理工程緊密聯(lián)系，為了使得整體的資源最大化，必須合理的利用資源，煤礦井下水的首要目標是進行礦井水的處理。

(2)傳統(tǒng)方法的井礦水處理方法的弊端問題

對于傳統(tǒng)的井礦水處理工藝而言，是將井下水進行集中的收集之后，接著提升至地面，在地面建設(shè)污水處理中心，進行集中處理，但是這種傳統(tǒng)的煤礦水在進行處理的過程中，會出現(xiàn)以下的問題。第一，需要進行集中處理，需要建設(shè)污水處理中心，這就使得占地面積比較大。第二，處理廠建設(shè)不僅需要場地面積，同時還需要水質(zhì)的處理機械設(shè)備，這就會帶來一筆不菲的維修機械設(shè)備的費用。第三，在進行工作的過程中，需要進行井底的地下作業(yè)，并且井底作業(yè)機械設(shè)備不能夠完成，需要人工進行井底的工作作業(yè)，井底的工作勞動強度比較大，這就導(dǎo)致很容易出現(xiàn)安全事故。第四，礦井水的處理過程會對環(huán)境造成一些影響，這就會成為政府環(huán)境保護部門的重點關(guān)照對象。第五，礦井水的污水在處理的過程中，會容易受到環(huán)境氣候的影響，由于氣候的影響，會直接對污水的處理效果產(chǎn)生影響。

3.常規(guī)煤礦井下處理各個環(huán)節(jié)工藝的介紹

(1)礦井水處理各個工藝的作用

礦井水的處理工藝是指在處理礦井水的過程中，由于礦井水的懸浮物以及水質(zhì)的污染物較多，水質(zhì)的整體狀況不佳，采取平流池進行礦井水的預(yù)處理工藝，在礦井水之內(nèi)加入高分子的化學物質(zhì)，以此來增強預(yù)處理效果。在礦井水之內(nèi)進行混凝沉淀處理之后，會使得水中的大部分懸浮顆粒物得到有效去除，對于懸浮物以及污染物的油類物質(zhì)中，進行去除改良效果比較好的是進行礦井內(nèi)的混凝沉淀處理，在攪拌池之內(nèi)加入化學物質(zhì)，會使得礦井內(nèi)部的水質(zhì)達到較好的效果，以此使得水質(zhì)變得更加清澈，從而水資源的水質(zhì)較好。在經(jīng)歷懸浮物的沉淀處理之后，就需要進行過濾處理工藝，在攪拌池進行攪拌之后，整體的水質(zhì)效果比較好，這時水中的污染物是少量的巖土粉以及油類物質(zhì)，這時在進行過濾處理之后，會將水中的剩余雜質(zhì)進行過濾。在經(jīng)過雜質(zhì)的過濾處理之后，就應(yīng)該進行最后的消毒處理，在礦井中的水質(zhì)進行消毒處理之后，就會因為消毒處理的作用而產(chǎn)生一些消毒的副作用產(chǎn)物，這時就應(yīng)該使用化學試劑對礦井中的水進行完全的消毒處理，以此來滿足國家規(guī)定的要求標準。

(2)煤泥水的處理工藝分析

在進行礦井水的處理時，礦井中的懸浮物濃度比較大，要求處理的工藝也比較多，整體的處理水量比較大，這時就應(yīng)該采取直接離心的脫水工藝要求，在進行處理的過程中，將產(chǎn)生的廢水經(jīng)過收集，在收集完成之后，進行回流處理，回流至配水井的內(nèi)部，這樣就可以實現(xiàn)穩(wěn)定的內(nèi)部循環(huán)，從而滿零排放的要求。首先進行廢水的收集，在收集到一定的水量之后，進行水量的沉淀，將雜質(zhì)以及大顆粒固體進行沉淀處理之后，進行提升泵處理，在進行化學成分的加入之后，采取機械型的大型設(shè)備進行澄清池的攪拌，將雜質(zhì)等固體物質(zhì)進行處理之后，進行濾料的處理，通過反沖排水處理之后，將廢水回收至用水池之中，將煤泥的儲泥池進行處理之后，采取離心泵的機械設(shè)備進行離心脫水，最后還可以將泥漿進行制作，制作成泥餅進行對外的銷售。

4.常規(guī)煤礦井下排水處理工藝介紹

上文已經(jīng)介紹了關(guān)于常規(guī)煤礦井下的排水處理性質(zhì)的介紹，下面根據(jù)礦井水的技術(shù)特征進行分類。一般來說，可以分為三類技術(shù)，分別是一般處理技術(shù)、特殊處理技術(shù)以及深度處理技術(shù)。

(1)一般處理技術(shù)

對于一般處理技術(shù)來說，其主要的目的是能夠有效的對煤礦井水中的煤粉、巖石粉等這些小型的固體，顆粒物和懸浮在水面的懸浮物進行有效去除，主要的設(shè)計工藝如下：首先進行預(yù)沉淀，接著進行混凝處理以及凝絮處理，在經(jīng)過凝絮處理之后，懸浮在水面的顆粒物就會進行下沉，在下沉至底部之后，進行沉淀處理，再將雜質(zhì)小顆粒的物質(zhì)進行沉淀之后，就可以進行最后一步過濾處理。對于一般礦井水的處理工藝而言，其進行應(yīng)用的范圍較廣，這項工藝處理技術(shù)占到整體礦井水處理工藝技術(shù)的百分之九十之多，同時，這項礦井水一般處理技術(shù)是進行特殊處理技術(shù)以及深度處理技術(shù)之前的必備環(huán)節(jié)，深度處理技術(shù)與特殊處理技術(shù)離不開一般處理技術(shù)的基礎(chǔ)應(yīng)用。

(2)特殊處理技術(shù)

礦井水的特殊處理技術(shù)，這項技術(shù)的主要目的是能夠有效去除礦井水中的主要污染水資源的酸性以及鹽類物質(zhì)，酸性、鹽類物質(zhì)以及水中的鐵錳化學離子，這些物質(zhì)是水資源的主要污染成分，對于部分污染比較嚴重的污染成分，還會含有油類、一氧化物等物質(zhì)。特殊處理技術(shù)的主要技術(shù)手段是物理法以及化學法，在進行試驗的過程中，通過中和反應(yīng)、氧化作用等化學方法以及沉淀、進行反滲透等物理方法進行作用，通過化學方法以及物理方法，將礦井水中的有害物質(zhì)首先進行分離，在進行分離之后，從而達到去除的效果，這種特殊處理技術(shù)的方式主要的應(yīng)用場地在于居住人群較少，但是居住地較為密集的地區(qū)。

(3)深度處理工藝技術(shù)

礦井水的深度處理工藝是指在經(jīng)過處理工藝技術(shù)之后，處理的井礦水能夠較為干凈，能夠達到井礦水的飲水指標，在對井礦水進行一般處理以及特殊的處理之后，對井礦水進行進一步的消毒處理以及利用活性炭進行雜質(zhì)的吸附處理，這樣的目的是能夠有效去除礦井水中的有害微生物、污染物以及重金屬物質(zhì)，這項深度礦井水處理工藝是水處理技術(shù)中最為嚴格的一項。

5.常規(guī)煤礦井下排水處理工藝設(shè)施的介紹

對于水處理工藝的建設(shè)來說，設(shè)備之間的運行需要具有可靠安全性的原則，在進行水處理的工藝時，整體的工作處理效率要求高，同時需要滿足造價低的原則。

(1)沉淀池以及提升泵房設(shè)備

沉淀池的整體建筑結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，保證在進行工作的過程中，安全可靠性。提升設(shè)備泵房是由配電室、儲水池等組成，一般安裝在進行調(diào)節(jié)池的側(cè)面出水位置，在進行工作的過程中，采用提升泵進行工作，同時投入化學試劑，以此來調(diào)節(jié)沉淀池的絮狀物質(zhì)。同時提升泵房的結(jié)構(gòu)設(shè)計也是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。沉淀池是采取泥斗方式進行排泥處理，將兩座泥絮沉淀池進行分開的建設(shè)設(shè)計，將水流控制在中間水池之內(nèi)，同時將泥排進污泥池之內(nèi)。

(2)中間水池以及過濾間等設(shè)計

在經(jīng)過沉淀池沉淀處理之后，由于工藝布置高度的原因，將自流進中間水池內(nèi)，設(shè)置中間水池的目的是，為了方便后續(xù)的水流進入濾池內(nèi)部，需要由泵體進行提升處理，在進行工作的過程中，為了滿足水泵的整體工作需求，在內(nèi)部設(shè)置中間水池，這樣可以有效調(diào)節(jié)沉淀池整體的出入水的平衡性，在中間水池設(shè)置防止溢流的設(shè)備，在處理廠的水量超出總體的用水量之后，將多余的水井進行排出，經(jīng)過沉淀之后，就可以使得中間水池的排放達到標準要求。

對于工作過程的過濾間而言，采取無芯閥式的排水方式，這樣就可以節(jié)省人力，同時采取泵體進行工作，工作的自動化程度比較高。礦井水的處理過程其實就是進行排水懸浮物的處理過程，在進行去除的過程中，同時也會出現(xiàn)污泥，在污水之中的泥的含量比較多，如果不進行及時有效的處理，就會造成排放的問題，在進行污泥的處理時，需要具備沉淀池以及過濾池，否則，污水之中含量較高的污泥將無法進行排放，對污泥進行直接有效的處理方式就是進行污泥的整體脫脂，使得污泥的體積減小，污泥的水量減少之后，污泥的整體形態(tài)就會發(fā)生變化，從半固態(tài)的狀態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)物質(zhì)，對污泥的成分進行檢測，污泥的成分為煤粉，在經(jīng)過脫水的處理之后，污泥就可以繼續(xù)作為一種新型的煤產(chǎn)品繼續(xù)進行使用。污泥的脫水設(shè)備可以分為污泥池、脫水池以及脫水機房等設(shè)備。這些設(shè)備都是在污泥的脫水間之內(nèi)，污泥池進行處理完成之后，可以將沉淀之后的泥進行排放處理，污泥池在進行設(shè)計時，設(shè)置排水泵以及地下泵，污泥的脫水機房與脫水機和相應(yīng)的設(shè)備設(shè)置在同一層。

6.常規(guī)煤礦井下排水精處理工藝介紹分析

現(xiàn)今的處理設(shè)備需要滿足規(guī)定的標準水質(zhì)要求，要求的水質(zhì)標準會直接對水處理工程的運行投資管理有著直接的影響，因此，必須明確選擇在供水過程中的水質(zhì)標準要求。

(1)循環(huán)過程的水量損失

在進行水冷卻循環(huán)過程中的水量損失，概括總結(jié)可以分為四部分，分別是在蒸發(fā)過程中的水分損失、循環(huán)過程的風吹損失、循環(huán)過程的滲漏損失以及在進行排污處理時的損失量。水在循環(huán)冷卻的過程中，是需要水蒸汽蒸發(fā)進行傳熱的，在進行蒸發(fā)的過程中，在熱水之中吸收能量，使得水的溫度降低，從而冷卻下來，水在循環(huán)蒸發(fā)的過程中，會隨著氣象參數(shù)的變化而變化，蒸發(fā)損失的水量占總比較小。在進行冷卻的過程中，因為空氣的流動會使得一部分水量缺失，這是受到冷卻塔的作用。當循環(huán)冷區(qū)系統(tǒng)工程比較嚴密的情況下，滲漏的水量就可以直接忽略不計。在進行循環(huán)冷卻的過程中，由于蒸發(fā)的作用，使得水內(nèi)的鹽分會增多，這就需要人工進行除水，在運行的過程中，濃縮的指數(shù)需要在規(guī)定的范圍之內(nèi)。對于以上四種的水分損失的統(tǒng)計中，在進行循環(huán)過程的蒸發(fā)損失量以及受到風力條件的損失量會受到自然氣候條件以及冷卻設(shè)備的影響，但是污水的排水量是可以通過技術(shù)手段進行控制，從而使得整體做到節(jié)約水分的目的。在進行冷卻循環(huán)的過程中，水中的含鹽量會對水質(zhì)產(chǎn)生直接的影響，在進行循環(huán)的過程中，需要控制水的濃縮倍數(shù)。

(2)常規(guī)煤礦井下排水處理工藝水深度的問題

對于供水的水質(zhì)要求而言，是需要利用循環(huán)水的冷卻處理的，所以，對水質(zhì)進行整體性的評估之后，通過這個水質(zhì)進行要求來決定水處理的工藝問題。根據(jù)不同水質(zhì)的情況進行選擇，將除垢以及腐蝕的方法進行分析，通過試驗的數(shù)據(jù)表明，在經(jīng)過冷卻循環(huán)之后，會因為水溫的影響而形成污垢，可以通過排除污垢的方式進行問題處理。在處理煤礦水之前，在污水的碳酸含量變大的情況之下，通過加入化學試劑，能夠有效提升水的硬度問題，但是整體的排污率還是大于水源的規(guī)模影響。在進行原水的排污處理時，需要通過增加酸性物質(zhì)成分降低水中的PH值問題，在酸性的處理條件之下，不容易形成化學成分，含酸量較大會使得總體的操作比較困難，這時就必須嚴格的控制含酸量的問題，若是在操作的過程中，沒有按照規(guī)定進行操作，就會造成冷卻循環(huán)水系統(tǒng)被酸性腐蝕的問題。在原水的處理過程中，會采取反滲透的方式進行處理，從而使得含鹽量降低，降低鈣離子與鈉離子，就會使得結(jié)垢的影響降低，這樣就可以增強水的濃縮倍數(shù)，同時排污量也會減少，這樣除垢劑的化學試劑降低，整體的運行費用就會變低。

通過對水質(zhì)問題的分析，根據(jù)原水水質(zhì)的不同可以采取不同的處理方式，在現(xiàn)有規(guī)模的水資源中，通過降低水的循環(huán)含鹽量可以很好的對水資源進行補充，同時也可以有效達到水量的整體平衡。在進行水含鹽量降低時，應(yīng)該采取反滲透的工藝處理方式，在進行反滲透的處理工藝時，最為重要的是進行膜組件之間的選取任務(wù)。在進行反滲透的工藝要求時，需要對淤堵的密度指數(shù)做出要求，否則就會出現(xiàn)堵塞的情況。在進行反滲透系統(tǒng)的安裝時，需要根據(jù)要求進行選擇。

7.結(jié)束語

綜上所述，對于煤礦的井下排水處理工藝來說，需要進行不斷的進行改進，減少礦井水的排放，就可以使得整體水達到平衡的狀態(tài)，同時也為稀缺水資源地區(qū)提供大量的水資源，這就可以有效解決煤礦區(qū)之間日漸減少的水資源，保護生態(tài)平衡，促進煤礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況進行出發(fā)，對地下水資源進行綜合利用，可以有效促進煤礦產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，保證經(jīng)濟的穩(wěn)定運行，更好的促進經(jīng)濟的循環(huán)發(fā)展。