礦井水處理技術在姚橋煤礦的應用

摘　要　對國內礦井水淨化處理技術的現狀和存 在的主要問題進行了闡述，重點介紹了姚橋煤礦礦井水處理技術的工藝流程及其特點。通過 進行效益03manbetx ，認為該礦井水淨化處理技術具有一定的推廣應用前景。
　　關鍵詞　　礦井水　淨化處理技術　工藝　效益

　　我國礦井水淨化處理技術起始於上世紀70年代末，目前用於處理能力在每天幾萬t以下的，處理地表江河、湖泊水的淨化處理構築物，在煤礦礦井水處理工藝中大部分被 采 用過，如預沉調節池、反應沉澱池（或澄清池）、過濾池等。礦井水淨化處理後可作工業 用水或生活用水。已投入使用的淨化處理技術主要有：沉澱、混凝沉澱、混凝 沉澱過濾（混凝澄清過濾）等。處理後直接排放的礦井水，通常采用沉澱或混凝沉澱處理技 術。處理後作為生產用水或其它用水的，通常采用混凝沉澱過濾（混凝澄清過濾）處理技術 。處理後作為生活用水，過濾後必須再經過消毒處理。有些含懸浮物的礦井水含鹽量較高 ，處理後作為生活飲用水還必須在淨化後再經過淡化處理。
　　1　礦井水處理技術現狀
　　（1）混凝劑和混合形式。
含懸浮物礦井水淨化處理通常采用鋁鹽或鐵鹽混凝劑。目前聚合氯化鋁較為常用，也有用 聚合鋁鐵的。絮凝劑主要采用聚丙烯酰胺。
礦井水處理中混凝劑混合方式通常采用水泵混合、管道混合器混合和機械混合，其中水泵混 合較常采用。
　　（2）沉澱和澄清。
礦井水淨化處理采用沉澱池或澄清池作為主要處理單元。沉澱池采用平流式沉澱、斜管（板）沉澱，其處理能耗小，但存在處理設施占地麵積大，沉澱汙泥易堵塞造成排泥不 暢等缺點。機械加速澄清池、水力循環澄清池都是集混凝反應和沉澱過程於一體的水處理設 施，水力循環澄清池具有處理過程中動力消耗低、耐負荷衝擊能力強、設施維護簡單和 操作方便等優點。機械加速澄清池占地麵積較小，但處理能耗大、設備維護工作量大，實際 應用中處理效果不如水力循環澄清池好。氣浮池也有應用，但應用較少。
　　（3）過濾。
礦井水處理常用的過濾設施有快濾池和重力式無閥濾池。快濾池管路、閥門係統複雜，反衝 洗操作繁瑣；重力式無閥濾池能自動反衝洗，操作簡便，管理和維護方便。濾池通常采用無 煙煤和石英砂雙層濾料。
　　（4）消毒。
礦井水淨化處理後作為生活用水必須經過消毒處理，一般采用二氧化氯消毒，次氯酸鈉 和液氯采用較少。
　　（5)礦井水中主要含有以煤屑為主的懸浮物，具有色黑、加藥後 形成的 礬花結構鬆散、沉降速度慢等特點。許多含懸浮物礦井水處理工程，投入運行後，設計水量 和水質達不到設計要求，主要是因為反應不充分、平流或斜管沉澱池表麵負荷取值較大所 致。另一方麵，由於提升泵、供水泵、加藥設備、消毒設備、控製係統和附屬建（構）築等 均按設計處理水量設計，這就造成工程投資的巨大浪費。
　　（6)不同煤礦的礦井水中所含懸浮物的濃度差異較大，決定了投加混凝劑種類和數量不盡相 同。由於混凝藥劑選擇和投加不當，使得一些煤礦礦井水處理後達不到預期效果。由於不能 及時對進水和出水水質、處理流量、加藥量、水池液位等進行監控，許多礦井水處理工程 隻有水泵和簡易的加藥裝置，因此，礦井水處理後的水量和水質無法得到保證。
　　（7)煤礦井下生產使用的采掘機械需要使用乳化油和機油，油類物質進入礦井 水中，采用常規混凝、斜管沉澱和過濾技術不能有效去除礦井水中的油類物質。
　　2　姚橋煤礦礦井水淨化處理工藝
　　姚橋煤礦礦井水處理工程的設計處理能力為9000t/d，處理後作為生產和洗澡用水，采用混 凝反應、澄清、過濾及消毒工藝，流程見圖1。
　　圖1　礦井水處理工藝流程
　　礦井水由井下排水泵提升至預沉調節池，自流進入吸水井，由提升泵提升進入水 力循環澄清池，泵前加入混凝劑、泵後加入絮凝劑，水力循環澄清池出水自流進入重力式無 閥濾池，濾池出水自流進入清水池，清水池前投加二氧化氯進行殺菌消毒。無閥濾池的反衝 冼水自流進入集水池，由潛汙泵提升進入預沉調節池，以提高礦井水資源的利用率。水力循 環澄清池內泥鬥中的煤泥水定時排放至煤泥濃縮池，濃縮後經渣漿泵提升進入壓濾係統處理 。
　　3　礦井水處理工藝特點
　　姚橋煤礦礦井水處理工程根據礦井水水質特點確定工藝技術參數，采用一次提升到水力循環 澄清池，再自流進入後續各處理構築物，出水水質穩定可靠，動力設備較少，能耗較低。
　　采用水力循環澄清池與重力式無閥濾池相結合的工藝技術，主要處理構築物采用鋼筋混凝土 結構，具有占地麵積小、使用壽命長、工程投資省、工藝簡單、操作管理方便、運行成本低 等特點。
　　礦井水中浮化油在投入電解質混凝劑後脫穩，被水力循環澄清池內大量的回流泥渣截留和吸 附，得以有效去除。
　　姚橋煤礦礦井水淨化處理係統實現了自動加藥、自動排泥、自動反衝洗的全過程監控，包括 電 控係統、上位監控係統、PLC係統和儀表檢測係統。儀表檢測係統包括加藥流量、處理流量 、水池液位和加藥箱液位、進水和出水濁度等連續自動檢測。
　　4　效益03manbetx 
　　4.1　 經濟效益03manbetx
　　姚橋煤礦礦井水處理工程實施之前，全礦生產和生活用水主要靠抽取地下深井水，礦井水處 理工程實施以後每年可淨化利用的礦井水量為324萬t。
　　（1） 抽取地下水成本和年抽水費用。深井水每年抽取量324萬t；年抽水費用206.1萬元； 抽水成本0.636元/t。
計算依據是：水資源費0.23元/t；電價0.52元/度；排汙費0.08元/t；現有水源井15個，水 源 井投資28萬元/個（其中打井費用15萬元/個，土建、設備及安裝13萬元/個），水源井使用 壽命20年；每個水源井提升泵1台，功率15kW，每日運行15h，流量40t/h；每個水源井操作 人員2人，人工工資900元/月；每個水源井年維護費用1萬元。
　　（2） 礦井水處理成本和年淨化利用礦井水費用。 礦井水年處理水量324萬t；年淨化利用礦井水費用74.5萬元；水處理成本0.19元/t（不包括 供水電費）。
　　計算依據是：工程投資253萬元，其中土建工程94萬元，設備工程106萬元，安裝工程35萬元 ， 其它費用18萬元；土建折舊按40年，設備折舊按20年；設備年維修費按設備投資的2%；電價 0.52元/度，礦井水處理有效功率42kW，供水有效功率30kW；操作管理人員8人，人工工資900元/月；聚合氯化鋁（PAC）2000元/t，投加量30mg/l；聚丙烯酰胺（PAM）20000元/t，投 加量0.3 mg/l；處理水量9000t/d，年有效生產天數360d。
　　（3）年經濟效益。
年經濟效益=年免抽取深井水費用+年免交排汙費-年淨化利用礦井水費用=206.1+25.9（0.08 元/t×324萬t)-74.5=157.5萬元。
　　4.2　 環境效益03manbetx
姚橋煤礦礦井水淨化處理後，每年可減少排放懸浮物630t，環境效益明顯。
　　4.3　 社會效益分析
礦井水淨化處理後作為生產和生活用水可以減少地下深井水的開采量，節約地下水資源，保 護礦區地下水和地表水的自然平衡；可以解決過度開采地下深井水帶來的環境問題，改善煤 礦企業和周圍村莊之間的關係；可以解決礦區用水量日益增加和水資源越來越短缺的矛盾， 保證煤礦企業的正常生產和經營，提高煤礦企業的綜合效益，促進礦區的可持續發展。
　　5　結語
我國煤礦礦井水年排放量約為22億t，而礦井水的資源化利用率僅在20%左右，大量未經處理 的礦井水直接排放，不僅汙染了環境，而且還浪費了寶貴的礦井水資源。我國煤礦企業多分 布在幹旱和半幹旱地區，水資源較貧乏，約2/3的煤礦缺水和嚴重缺水，生產和生活用水 緊張，在相當程度上製約了煤炭生產和礦區經濟的可持續發展。
姚橋煤礦礦井水淨化處理技術為國家“九五”期間重點技術創新項目，其處理技術 在其它煤礦區應用，會有廣闊的推廣前景