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山西煤礦5000m3/d礦井水深度處理案例分析

2023-02-03 14:07

煤炭在我國能源結構中占70％以上，煤炭開采過程中會排放大量廢水，若不經處理直接排放，勢必對環境造成嚴重污染，同時造成水資源的大量浪費，無法實現循環經濟的目標。據統計我國40％的礦區嚴重缺水，已制約了煤炭生產的發展。礦區多處于山區，水資源更為缺乏，地表水又多為間歇性河流，枯洪水季節流量相當懸殊，常年流量稀釋能力差，排入河流的污水造成嚴重污染。因此，開發、管理、利用好煤礦水資源，對煤炭工業可持續發展具有重要意義。礦井污水經治理后綜合利用，對礦區經濟的發展起到至關重要的作用。

一、我國礦井水處理現狀

（1）高懸浮物礦井水的澄清處理。我國高懸浮物礦井水處理技術已較為成熟，尤其煤礦地下水庫凈化技術的發展和應用，實現了礦井水的大規模低成本自凈化。主要有常規處理技術、超磁分離水技術、高密度沉降技術、煤礦地下水庫凈化、膜分離技術等。

（2）高礦化度礦井水處理。按照處理工藝順序主要分為預處理、脫鹽濃縮和蒸發結晶3個工藝段。含特殊組分的礦井水的處理。主要是含氟和含鐵、錳礦井水，以及少量的含重金屬礦井水，主要處理技術包括含氟礦井水處理技術和含鐵、錳礦井水處理技術。

二、華浦礦井水處理案例分析

1.礦井工程概況

? 項目名稱：山西X煤礦

? 處理規模：井下廢水處理量Q=5000m3/d，回用水量Q=1800m3/d。

? 執行標準：《煤炭工業污染物排放標準》(GB20426-2006)，達標后外排，回用水質要求達到《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)要求，回用至澡堂供職工洗浴使用。

2.礦井廢水的水質特點分析

? 是井下廢水多數時候比較渾濁，色度高，污染物主要為懸浮物(SS)，水質變化較大，懸浮物濃度變化大，其懸浮物含量遠高于地表水，感官較差。

? 懸浮物顆粒直徑小、比重較小、沉降速度較小。礦井廢水中懸浮物顆粒直徑一般只有2～8μm，超過85%的懸浮物粒徑在50μm以下;煤粉密度一般只有1.3～1.5g/cm3，遠遠小于地表水系中泥砂顆粒物的密度(2.4～2.6g/cm3)。

? 是化學需要量(COD)超標，主要原因是礦井廢水含有少量的污機油、乳化油、腐爛污坑木等有機物。另外，懸浮物中的煤屑中碳分子的有機還原性也會導致COD超標。四是酸性礦井廢水含有有毒有害的重金屬離子，鐵、錳等重金屬離子超標。

3.礦井廢水設計思路

煤礦井下廢水處理與綜合利用工藝較多，但是通常采用混凝沉淀+過濾的工藝。本工程對其進行優化設計，采用的是初沉+混凝沉淀+過濾+深度處理的處理工藝。煤礦井下廢水含有大量懸浮物，初沉是為了對廢水中的較大懸浮物進行預沉淀。煤礦生產期間，礦井水排放量和水質具有很大的差異性。通常，煤礦每天選擇在電費較低時持續排出礦井水，因此需要在排出口設置一個比較大的調節池。為此，本工程將初沉和調節池合并設計為預沉調節池，不僅具有調節水量、水質的作用，還能起到初沉的效果，提高了處理系統耐沖擊負荷的能力。

鑒于礦井廢水可生化性低、懸浮物含量較高的特點，處理思路為：井下廢水全部經過初沉、混凝、斜板沉淀、過濾物化處理后，出水能穩定達標排放。深度處理一般采用反滲透工藝。為了適應反滲透膜的進水要求，防止原水中懸浮物堵塞反滲透系統，給系統運行造成障礙，影響膜的壽命，因此必須進行預處理，使原水流經反滲透膜表面之前就去除懸浮成分和易濃縮結垢的物質。

4.礦井水處理工藝優點：

? 對原水水質波動適應性好：即能有效地緩沖來水水質和水量負荷的變化，從而保證合格的出水水質;

? 管理簡單、運行可靠，處理流程大大簡化，操作管理及維護方便;結構緊湊，能節省寶貴的土地資源和降低投資，減少占地面積30%，節約基建建設投資20%～30%;

? 采用高效斜板沉淀池，泥漿采用脈沖氣流輸送，不會堵管，無需沖洗，具有沉淀效率高、停留時間短、占地少、處理效果穩定的優點，污泥濃縮同步完成。

三、總結

礦井廢水處理工藝投資較低、占地面積小、運行穩定，操作管理簡便，抗沖擊負荷能力強，運行費用合理，在煤礦井下廢水處理與綜合利用中具有獨特的優越性。凈化處理采用混凝、沉淀與過濾工藝，深度處理采用超濾和反滲透工藝，適合井下廢水回用處理，是經濟和切實可行的，出水指標達到《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)要求。該礦井廢水處理與利用工程已于2018年5月投入運行，處理效果良好，出水穩定可靠，出水水質較好。出水回用至澡堂供職工洗浴用，解決了礦區職工洗浴問題。