煤礦污水資源化以實現近零排放的研究

張寶蘭 霍國兵 韓關橋

摘 要：多年來礦井開采，引起礦區的地面沉降、裂隙，對水資源的影響非常大，地表水位下降，嚴重影響著我國的工業、農業可持續發展，影響民生。將煤礦污水處理資源化，回贈于煤礦及周邊礦區，實現近零排放，有效保護環境，提高礦區民生環境質量，是我們礦井管理人員的職責所在。

關鍵詞：煤礦污水 資源化 近零排放

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）11（a）-0109-02

1 煤礦污水的來源

1.1 礦井污水

礦井開采破壞了地下水原始賦存狀態，采空區回填后造成沉降與裂隙，開采過程中的污水沿著原有的和新裂隙滲入井下采掘空間形成礦井水。礦井水是煤炭生產過程中排放量最多的廢水，懸浮著煤泥，是不能直接使用的污水，若外排將發生煤泥沉積河道影響周邊環境，是違反環保法的。據統計平均每開采1 t原煤需排放2 t左右的礦井水，地表水的下降造成了用水嚴重短缺。

1.2 生活污水

生活污水主要來自礦井生活區排水與礦區工業廣場生活與設備冷卻排水。設備冷卻排水如礦井自備電廠冷卻塔排污水以及重要設備開放式冷卻水。

2 污水處理工藝

以下舉例說明常見污水處理工藝。（見圖1）

2.1 礦井污水處理

礦井污水的主要污染物為懸浮物，構成這些懸浮物的主要成份是煤塵、巖塵等細小顆粒物，尤其是煤塵，其主要特征是濃度高，所含固體顆粒細，灰分高。煤泥水性質復雜，不但有懸浮液的特性，還有膠體的某些性質，它集中了最細最難處理的微細粒級顆粒，因此需選擇適合的工藝和處理設備。

PAC—— 聚合氯化鋁使細小顆粒物的擴散層受到壓縮、電動電位降低，脫粒脫穩而相互凝聚成細碎礬花。

PAM—— 聚丙烯酰胺的氫鍵作用和鏈狀高分子的架橋絮凝作用，再將已凝聚的細碎礬花進一步吸附在周圍，形成以若干細粉顆粒為核心的大塊網絡狀密實礬花。

超濾—— 超精細液體過濾，是在壓差推動力作用下進行的篩孔分離過程。在一定的壓力作用下，當含有高分子溶質和低分子溶質的混合溶液流過膜表面時，溶劑和小于膜孔的低分子溶質（例如水、無機鹽）透過超濾膜，成為滲透液被收集，即所需的成品水；大于膜孔的高分子溶質（例如細菌、病毒、有機膠體等）被超濾膜截留而成為濃縮水，一般被排掉，也可以被回收。

2.2 生活污水處理

生活污水經排水管網收集后，經過粗格柵去除污水中大的漂浮物和懸浮物，然后自流入集水池，污水經污水提升泵提升至旋轉式細格柵，進一步去除污水中的細小懸浮物和大于1mm的粗砂和其他雜質，然后自流入配水井，經配水井配水后均勻流入ICEAS預反應區，在此污水中大部分可溶性BOD被活性污泥微生物吸附，然后進入主反應區，在主反應區內依照曝氣、攪拌、沉淀、潷水程序周期運行，使污水在反復的好氧—缺氧和好氧—厭氧中完成脫氮、除磷。主反應區出水經深度處理及消毒后達標排放或回用。（見圖2）

處理系統產生的剩余污泥用污泥回流泵打入預反應區，多余部分剩余污泥再由泵送入現有洗煤廠污泥脫水系統進行脫水處理。ICEAS主反應區需要的氧氣由風機供給，預處理設施產生的機械雜物外運填埋處置。處理后的廢水符合《城鎮污染水處理廠污染物排放標準》一級B標準。水處理過程中產生的煤泥可以外售作燃料。

3 利用中水取代清水

（1）廣泛應用于煤礦地面設備冷卻。煤礦壓風機房機房循環冷卻水，洗煤廠設備冷卻水，濕法氧化鎂脫硫副產物提取工藝冷卻水、脫硫設備冷卻水。

（2）電廠制備鍋爐軟化水。礦井污水經過處理后，去除了懸浮物、膠體，可以作為電廠制備鍋爐軟化水的水源，節約了清水，降低發電成本。

（3）用作電廠汽輪發電機組冷卻塔循環冷卻水水源，實現綜合利用。一座18MW的小型電廠其冷卻塔水損失設計值157 t/h，一年用水量非常可觀，電廠使用低價水，以降低發電成本。目前中水售價0.70元/m3左右，清水售價3.80元/m3左右，煤礦水處理廠實現了中水資源的增值，達到污水處理廠與用水企業雙贏。

（4）生活、綠化與美化、農業灌溉。生活污水處理后用于灌溉礦區樹木草坪，煤場噴淋降塵，樓房沖廁，為企業節約用水成本，并實現生活污水循環再利用，同時多余的處理水可以滿足煤礦周邊的農業灌溉。

（5）水源熱泵技術是一項新興的節能空調技術，利用中水和電廠余熱實現辦公樓冷暖空調 ，可達到節約投資及運行費用，節約能耗，節約用水，減少對環境影響的效果。

4 中水的梯級利用

大部分中水用于電廠凝汽器循環冷卻塔和鍋爐水制備，按照規程要求的排污水量，可進行梯級再利用。

4.1 用于洗煤廠洗煤

電廠凝汽器循環冷卻塔排污水硬度比清水或中水硬度濃縮了2.5～3倍；電廠制備鍋爐軟化水的反滲透高鹽濃水硬度比清水或中水硬度濃縮了4倍，均可做為選煤生產補充用水，有效改善煤泥的濃縮沉降作用，提高煤泥的沉降速度，減少了洗煤水處理藥劑的用量，按照0.08 t/t原煤的水耗計算，一個原煤入洗量500萬噸的洗煤廠每年可以節約清水用量42.4 Mt，每年可減少石膏粉用量2000 t。

4.2 用于井下注漿

礦井采用注漿技術填充采空區工藝置換原煤。電廠粉煤灰作為注漿材料摻加在水泥中，在貯存塔內加入電廠冷卻塔排污水，使水、灰體積比為8∶1，利用渣漿泵經長距離管線輸送到風井注漿站的沉淀池中沉淀儲存，并經風井注漿站的過濾池過濾，過濾后的清水送回電廠重新利用，當井下需要罐漿時用高壓水沖至罐漿站的攪拌池中，當達到需要的水灰比后，添加粉煤灰添加劑，攪拌達到規定的濃度后經注漿管路到達使用地點。礦產量300萬噸/年的礦井其年利用粉煤灰約1.2萬噸，注漿工藝解決了電廠粉煤灰污染問題同時排污水梯級再利用。

4.3 用于鍋爐煙氣脫硫系統

電廠冷卻塔排污水用于鍋爐煙氣降溫噴淋、脫硫溶藥以及漿液池補充水。

5 結語

我國的水資源非常緊缺，保護水資源，保護環境已為全民關注，煤礦的污水治理及節約用水工作成為非常重要的課題。文章從煤礦污水處理與再利用研究最后得出：在以后的煤礦污水治理工作中，不斷地改善污水處理工藝流程和技術方法，不斷地提升中水再利用空間，使礦井污水處理資源化，實現近零排放，礦井建設要走綠色生產、生態循環經濟發展產業鏈之路。

參考文獻

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