淺談高礦化度礦井水深度處理與綜合利用

李伯文 高全海 姚峰 楊鵬飛

摘 要：煤礦企業(yè)在日常生產(chǎn)、生活當中所需用的水資源較多，但是同時礦井井下采掘作業(yè)又會產(chǎn)生大量的廢水，如何做好礦井水資源利用及污水處理利用至關(guān)重要，也影響著煤礦企業(yè)的利潤指標。隨著科學(xué)的發(fā)展和人們環(huán)境保護意識的提高，對煤礦礦井水處理也已有了新的認識，開始將礦井水作為一種水資源加以處理利用，即煤礦礦井水處理資源化。實現(xiàn)對礦井的開采過程中所產(chǎn)生的污水進行處理，處理后的水資源再進行重復(fù)利用，不僅可以有效的提高礦井生產(chǎn)過程中的廢水的排放量，還可以大幅度減少水資源使用量，實現(xiàn)對水資源的節(jié)約，降低生產(chǎn)成本，而且對環(huán)境保護也有極大的保護作用。

關(guān)鍵詞：礦井污水；凈化處理；再利用；資源化

針對我國目前煤礦礦井水處理總體技術(shù)水平和回用率不高的現(xiàn)狀，指出加強產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合，組織重點技術(shù)攻關(guān)，加強技術(shù)儲備，創(chuàng)新管理模式，拓寬融資渠道和應(yīng)用領(lǐng)域，擴大礦井水利用規(guī)模，提高煤礦礦井水處理利用效率和技術(shù)水平是礦井水資源化利用的發(fā)展趨勢和方向。煤礦礦井水的水質(zhì)受到水文條件、礦床地質(zhì)構(gòu)造與開采條件的影響，在采礦活動中，與煤層、巖層、空氣、煤灰等接觸混合，其水質(zhì)會發(fā)生一系列的物理化學(xué)和生化變化，與普通地表水或地下水水質(zhì)相比具有明顯的差異所以不能直接用于降塵灌溉用水和消防生產(chǎn)用水。

1 礦井污水存在的現(xiàn)狀

煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中占70%以上，煤炭開采過程中排放大量廢水，若不經(jīng)處理直接排放，勢必對造成嚴重污染，同時造成水資源的大量浪費，無法實現(xiàn)循環(huán)的目標。據(jù)我國40%的礦區(qū)嚴重缺水，已制約了煤炭生產(chǎn)的發(fā)展。

2 高礦化度礦井水深度處理與綜合利用技術(shù)

永寧煤化處于新疆伊犁地區(qū)，是我國西部的綠色走廊，稱之為“塞外江南”，對環(huán)境保護治理工作特別重視，永寧煤化就坐落在伊犁河谷，為此礦井生產(chǎn)過程中，特別注重水資源的保護工作。

2.1 水資源情況

永寧煤化礦井生產(chǎn)、生活使用的水資源為，單價較高的自來水，4.2元/m3，且在夏季自來水嚴重供應(yīng)不足。而礦井廢水正常涌水量為Q=1350 m3/d，最大涌水量為Q=2200 m3/d，按此計算，每月礦井排水量在40500m3-66000 m3，由于該礦井水水質(zhì)差（礦井水水質(zhì)見表1），無法直接綠化灌溉、洗浴、礦井井下降塵和冷卻等方面，但是若直接外排將嚴重污染環(huán)境。

2.2 高礦化度礦井水深度處理

永寧煤化通過高礦化度礦井水深度處理實現(xiàn)對礦井水進行監(jiān)測、采樣、系統(tǒng)分析，掌握水質(zhì)變化規(guī)律，研究高礦化度礦井水的水質(zhì)特點，對高礦化度礦井水反滲透深度處理工藝進行研究，兼顧實用性與先進性，提出適合潘津工業(yè)煤礦高礦化度礦井水水質(zhì)特點的深度處理工藝及流程。最終有效降低原礦井水中氯化物、鉀、鈉等離子的濃度，不僅維持了水的自然平衡，為礦井節(jié)省了水資源費、礦井水外排費，而且處理后的礦井水水質(zhì)滿足了礦井生產(chǎn)、生活需要。具體如下：

①礦井涌水先經(jīng)過井下主排水水倉進行沉淀，再由MD155 67*5多級離心泵泵排至礦井水處理站的調(diào)節(jié)水池；②調(diào)節(jié)水池內(nèi)安裝三臺潛水泵排至污水處理中心，再排入期間，污水在排水管道內(nèi)與藥劑混合，藥劑通過加藥裝置計量泵將混凝劑和助凝劑加入管道混合器的投藥口，水與藥劑在混合器中進行瞬時混合，混合率達到90%-95%，為后續(xù)的反應(yīng)沉淀等工藝創(chuàng)造了良好條件；③混合液進入混凝反應(yīng)室，混凝劑與水中的小顆粒懸浮物產(chǎn)生聚凝作用，并通過助凝劑的高分子架橋作用，在凈水器反應(yīng)室內(nèi)逐漸形成較大的絮凝體；④聚凝后的水經(jīng)混凝沉淀池進行沉淀，然后進入高猛過濾罐，進行過濾，出水經(jīng)消毒殺菌進入清水池，回用于井下生產(chǎn)用水和地面消防用水。

2.3 礦井廢水綜合利用

處理后的礦井廢水，經(jīng)過化驗已經(jīng)達到可以進行綠化灌溉、消防、降塵等部分用水，在清水池內(nèi)安裝排水管路，將處理后的水用于礦井生產(chǎn)用水。一是有效緩解了礦井自來水的供應(yīng)問題，井下生產(chǎn)用水650m3/d，降塵、綠化灌溉、地面降塵及其他用水總量也達到500m3/d（夏季），基本解決了礦井廢水問題。

在環(huán)境保護逐步嚴格的情況下，永寧煤化為認真執(zhí)行國家政策，并做好地區(qū)服務(wù)工作，采購一臺高效灑水降塵車輛，為礦區(qū)及周邊村莊、道路進行灑水降塵。其在礦井水處理站未建成之前，灑水車全部采用自來水進行配水，且需要一個小時左右才能加滿，不僅成本費用高，效率也很低，主要體現(xiàn)在礦區(qū)周邊村莊降塵，由于離村民生活區(qū)比較近，過往的貨車及礦井生產(chǎn)所產(chǎn)生的煤塵及灰塵給村民生活帶來了不便。以往所采取的灑水方法，灑水效率低，達不到所期望的降塵效果。通過礦井水處理管理的提升，所達到的效果超出了期望的效果，并且使資源的到了充分的利用。在實施之高礦化度礦井水深度處理技術(shù)后，利用礦井廢水處理，增設(shè)排水管路，優(yōu)化改造及管理的提升，現(xiàn)可以直接使用處理過后的礦井水。基本5分鐘就可以加滿約15方的一車水，很大程度上節(jié)省了自來水和井下所需水的使用量和成本，提高了灑水降塵效率。

在經(jīng)濟方面，根據(jù)現(xiàn)狀，該礦區(qū)自來水費為4.2元/m3，礦井水處理綜合成本約0.3元/m3，處理水量80 m3/h，按照冬夏季平均用水600m3/d，每年產(chǎn)生經(jīng)濟效益約80萬元。與自來水相比，有著顯著的長期經(jīng)濟效益。

3 總結(jié)

礦井污水資源化的管理在污水處理再利用及環(huán)境保護方面越來越重要，不光是給礦山企業(yè)帶來了明顯的經(jīng)濟效益，而且利于對周邊的環(huán)境保護，符合社會可持續(xù)發(fā)展的政策。再者鑒于礦井建設(shè)前期投入較大，但回收較慢，礦井污水的資源化可充分的降低礦井生產(chǎn)當中所需用水的費用，加快資金的回收，即使在極為缺少惡劣的情況下也不用擔心礦井用水問題。