礦井廢水井下處理新技術(shù)及工程應(yīng)用研究

馬文佳（兗礦集團(tuán)濟(jì)三煤礦，山東濟(jì)寧272000）

礦井廢水井下處理新技術(shù)及工程應(yīng)用研究

馬文佳（兗礦集團(tuán)濟(jì)三煤礦，山東濟(jì)寧272000）

隨著現(xiàn)代社會對可持續(xù)化發(fā)展建設(shè)越來越重視，水資源的合理利用也成為我國關(guān)注的重要問題。礦井廢水的處理利用能夠有效的節(jié)約水資源，提高經(jīng)濟(jì)效益，因而專家們也不斷對礦井廢水井下處理技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)，逐漸提出各類新技術(shù)，并能夠有效的提高礦井廢水處理率。本文主要針對礦井廢水井下處理的各類新技術(shù)進(jìn)行分析，闡述其工程應(yīng)用價值，以供讀者參考。

礦井廢水；井下水處理；廢水處理技術(shù)；工程應(yīng)用

礦井開采中排水工作必不可少，而由此帶來的大量水資源浪費(fèi)及水污染對社會效益及經(jīng)濟(jì)效益都帶來較大影響，因此，需要對礦井中廢水進(jìn)行再處理利用。傳統(tǒng)的礦井廢水處理技術(shù)大多存在投資建設(shè)費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用等較高的問題，而近年來，我國礦井廢水井下處理的新技術(shù)逐漸研發(fā)，不但能夠保證技術(shù)與礦井的工作環(huán)境及開采工作面的多變性等相適應(yīng)，更能與現(xiàn)代先進(jìn)科技結(jié)合，實(shí)現(xiàn)模塊化、可移動化、拆卸組裝化，從而提高了經(jīng)濟(jì)效益及處理效率。

1 傳統(tǒng)礦井廢水處理技術(shù)及礦井水復(fù)用指標(biāo)

1.1 傳統(tǒng)礦井廢水處理技術(shù)

由于我國大多煤礦富饒區(qū)域缺水情況嚴(yán)重，當(dāng)?shù)V井廢水未經(jīng)處理排放后不但造成水資源的浪費(fèi)，也會對環(huán)境帶來較大的污染，礦區(qū)的廢水處理已成為我國的重要問題，因而需采用相應(yīng)的技術(shù)對礦井廢水進(jìn)行井下處理后再利用，提高經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)的礦井廢水處理技術(shù)主要是通過井下水倉將礦井水排出，并在地面設(shè)置調(diào)節(jié)池及相關(guān)處理設(shè)施，從而進(jìn)行污水處理，當(dāng)廢水處理水質(zhì)達(dá)到復(fù)用指標(biāo)后則能夠使其部分供地面使用，部分再次用于井下。但傳統(tǒng)的廢水處理辦法需耗費(fèi)大量的資金建設(shè)廢水處理設(shè)施，運(yùn)行處理的費(fèi)用較大，且占地面積較廣，難以取得經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 礦井水復(fù)用指標(biāo)

由于在礦井工作中井下消防、灑水、設(shè)備冷卻、液壓支架等方面都需要用到水資源，而在進(jìn)行廢水處理時則必須考慮其符合國家規(guī)定的《煤礦井下消防、灑水設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)指標(biāo)。通常在礦水處理復(fù)用后其消防灑水中懸浮物粒度應(yīng)不超過300μm，而礦井中液壓支架等設(shè)備用水則需注意其相關(guān)懸浮物、溶解性總固體、碳酸鈣等符合《液壓支架（柱）用乳化油、濃縮物及其高含水液壓液》（MT76-2002）的水質(zhì)要求[1]。礦井水復(fù)用指標(biāo)中其pH值必須達(dá)到6～9，從而保證水資源合理再利用。

2 礦井廢水井下處理新技術(shù)及工程應(yīng)用

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，礦井下大型綜采設(shè)備也不斷開發(fā)應(yīng)用，采用廢水井下處理新技術(shù)逐漸成為礦井廢水處理的重要發(fā)展方向，其能夠因地制宜，實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本、土地的目標(biāo)，并能提高廢水處理效率，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.1 采空區(qū)礦井廢水處理技術(shù)

礦地開采后經(jīng)人為挖掘形成井下“空洞”，其采空區(qū)空間較大，且為防止采空區(qū)坍塌需通過矸石等填充物井下充填支撐。采空區(qū)處理礦井水技術(shù)則主要是在矸石填充的過程中利用其空間及填充物對礦井廢水進(jìn)行過濾、沉淀，從而達(dá)到井下廢水處理凈化效果，能夠復(fù)用與礦井開采生產(chǎn)。首先選擇填充物矸石等作為載體對污水進(jìn)行過濾凈化，之后將井下水排入采空區(qū)，從而處理凈化，使其達(dá)到礦井水復(fù)用指標(biāo)。此外，在進(jìn)行一次凈化后還可采用中速過濾罐進(jìn)行再次處理，并將處理后的水排入蓄水池，之后利用加壓泵將水打入井下供水管網(wǎng)，從而取得良好的處理效果。由于此技術(shù)主要是通過采空區(qū)的空間進(jìn)行，不占用地面土地資源，也降低了設(shè)施建筑成本，且其工藝技術(shù)簡單，降低了運(yùn)行成本。但采用此技術(shù)對礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造有較高要求，不適用于大部分礦井廢水處理。

2.2 反滲透廢水井下處理技術(shù)

反滲透廢水井下處理技術(shù)主要是應(yīng)用于處理高礦化度礦井水，其設(shè)備由石英砂過濾器、活性炭過濾器、反滲透裝置組成，并采用不銹鋼材料制作管路、水箱等。其廢水處理后的復(fù)用目標(biāo)中其礦化度需不超過1000，并保證其中Cl－含量低于200，而其CaCO3含量也不應(yīng)超過500[2]。反滲透處理后電導(dǎo)率較優(yōu)，能夠保證井下廢水處理的效果達(dá)到復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)要求，用于井下的液壓支架用水、消防灑水、乳化油制作、設(shè)備冷卻等方面能夠取得良好的效果。但在采用反滲透廢水井下處理設(shè)備時必須保證其防爆、防潮，因而提高了投資成本與運(yùn)行成本，只能用于水量較小的井下廢水處理。

2.3 廢水井下處理系統(tǒng)技術(shù)

礦井中廢水井下處理系統(tǒng)技術(shù)主要是利用廢水處理的沉淀、過濾、阻垢、供水的幾個步驟組成系統(tǒng)。其通過設(shè)置平流區(qū)與斜管區(qū)，從而組成復(fù)合型沉淀池，并通過初級過濾器及精處理過濾器設(shè)置過濾系統(tǒng)，同時設(shè)置有永磁型阻垢儀，進(jìn)而對廢水進(jìn)行處理。隨著現(xiàn)代科技進(jìn)步，自動化設(shè)備發(fā)展，系統(tǒng)逐漸實(shí)現(xiàn)自動化控制，能夠有效的控制設(shè)備的啟動與停止，可實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行狀況與處理狀態(tài)，并對故障及突發(fā)事件進(jìn)行報(bào)警。采用廢水井下處理系統(tǒng)技術(shù)能夠提高處理效率，、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)較高，取得較好的處理效果。且其負(fù)荷能力較強(qiáng)，具有抗沖擊力，對于礦井中含有的懸浮物質(zhì)、鐵、錳等物質(zhì)能夠不需要使用絮凝劑則可有效處理。但由于此系統(tǒng)技術(shù)需要較大的過濾池處理，因而不宜應(yīng)用于水量較大時的井下處理[3]。

2.4 廢水井下超磁分離技術(shù)

超磁分離處理技術(shù)是目前礦井廢水井下處理的重要工藝新技術(shù)，其主要通過具有較強(qiáng)磁力的磁分離機(jī)械設(shè)備組成超磁分離處設(shè)備，能夠通過磁盤吸附水體懸浮物質(zhì)，且其磁盤轉(zhuǎn)速較高，能夠快速使懸浮物與水分離。其原理主要是利用稀土永磁材料產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場，使得水中不具有磁性的懸浮物受到磁場影響而產(chǎn)生磁性，之后則通過磁場力的作用使得其懸浮物與水體分離開來，從而取得凈化作用，而當(dāng)懸浮物、泥渣等自廢水中分離后又能夠通過回收系統(tǒng)使磁種分散開，磁種繼續(xù)循環(huán)使用[4]。采用超磁分離處理技術(shù)處理礦井井下廢水時其分離速度較快，因而水力停留時間較小，且起步不需要占用較大面積，且能夠處理較大水量，大大增加了廢水井下處理效率及經(jīng)濟(jì)效益。而該技術(shù)能夠合理設(shè)計(jì)水處理量，并將處理后的水匯入設(shè)置好的水倉，而廢水凈化后能夠完全達(dá)到復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)，因而能保證水處理后能供井下生產(chǎn)及地面復(fù)用，大大節(jié)省了水資源。而隨著現(xiàn)代科技發(fā)展，超磁分離處理技術(shù)設(shè)備逐漸實(shí)現(xiàn)了全套設(shè)備采用全自動化裝置進(jìn)行控制，有效的提高了處理效率。

2.5 氣水相互沖洗濾池處理技術(shù)

氣水相互沖洗濾池處理技術(shù)主要是利用多個密閉的濾格形成相應(yīng)的濾池，并通過壓力方式放水及出水，從而形成壓力式的氣水相互沖洗濾池處理井下廢水。主要是設(shè)計(jì)好處理水量后從井下相應(yīng)區(qū)域出水，并采用2組濾池，從而進(jìn)行沖洗處理，而反沖洗是則可通過氣的方式進(jìn)行，再通過水進(jìn)行反沖洗[5]。由于濾格的反沖洗水主要為其它濾格過濾后的水，因而大大提高了沖洗效率及水資源的利用率，且其沖洗能夠完全滿足井下水復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)束語

礦井廢水井下處理技術(shù)是現(xiàn)代水資源復(fù)用的重要技術(shù)，其不但能夠大大提高經(jīng)濟(jì)效益，也能有效的避免水資源浪費(fèi)或是廢水對環(huán)境帶來污染。隨著現(xiàn)代新型處理技術(shù)的不斷研發(fā)，技術(shù)所適宜的應(yīng)用工程也大不相同，在實(shí)際礦井開采中應(yīng)合理選擇相應(yīng)的技術(shù)，提高技術(shù)應(yīng)用效果。

[1]李建紅.煤礦礦井水井下處理就地復(fù)用工藝研究[D].河北工程大學(xué)，2012.

[2]何緒文，李福勤.煤礦礦井水處理新技術(shù)及發(fā)展趨勢[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2010，11：17～22+52.

[3]馮晉紅.超磁分離技術(shù)處理礦井廢水在漳村煤礦井下的應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2012，04：146～147.

[4]宋 磊，江家京.提高礦井廢水處理能力配套技術(shù)的研究及工程應(yīng)用[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2011，26：194～197.

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2095-2066（2016）32-0101-02

2016-11-3