煤矿矿井水处理技术及资源化综合利用

张程

中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司    110015

摘要：当前，我国煤炭能源开采率不断增加，是我国十分重要的能源之一，也是实现企业发展的重要前提保障。在每一年煤矿资源开采的过程中，都会伴随着大量的矿井水产生，随着煤矿资源的不断增多，矿井水如果直接排放到自然环境中，势必会导致周边环境的严重污染情况，这样不仅会给矿区内的生产环境造成影响，严重的情况下还会影响周边居民的生存。同时，地表水以及降水也是煤矿开采工作中应重点预防的问题。目前，我国煤矿资源主要集中在西北地区，但是西北地区的水资源却十分稀少，尽管目前矿井水资源的实际利用效率有着明显的提升，但是依旧会存在一定的矛盾情况，为了改善此类问题的发生，相关企业更应该重视对矿井水资源的防治。

关键词：煤矿矿井水；处理技术；资源化综合利用

引言

矿场污水主要包含煤泥微粒和石灰岩微粒的矿井涌水，矿山采矿步骤中喷雾抑尘、机械设备及消防救援过程中产生的煤尘废水，未经处理的矿场污水直接排放会造成自然环境的污染。矿场污水最终通过小巷池塘或排水泵汇集于水仓中，夹杂的煤泥、石灰岩和沉积微粒随着时间延长不断在水仓中沉积，造成整治水仓的频率及成本增加，大大增加了煤矿的生产成本。

1煤矿矿井水处理的影响因素分析

矿井水所面对的处理对象各不相同，所以水处理期间的处理工艺同样具有明显的差异。例如：在使用絮凝工艺时，需要重点关注絮凝剂的使用以及助凝剂的比例。通常情况下，能够影响到矿井水处理效果的因素有很多，比如废水温度、水体杂质等。当矿井水的浊度过高时，应该适当增加絮凝剂用量。需要注意的是，pH值能够影响絮凝剂水解平衡，并改变污染物的表面性质，所以在选择处理工艺时，需要提前对絮凝剂的pH值进行测量。对于矿井水而言，水温是影响沉降分离、絮凝反应的关键，所以必须让水温能够始终满足矿井水处理的真实需求，以此来提高矿井水的处理效率。处理矿井水时，从投入絮凝剂开始直到沉降结束，大致可以将矿井水处理划分为混合与反应两个阶段，混合搅拌效果将会在一定程度上影响絮凝效果，因为充分的拌和可以让颗粒与絮凝剂很好地接触，所以，应该注意搅拌强度、时间。

2煤矿矿井水处理技术及资源化综合利用

2.1高效旋流净化技术

矿井废水经原调节初沉池后进入原调节池，进行水质水量的均衡，然后通过提升泵进入高效混凝器，混凝器进水端添加PAC混凝剂，混凝器出水端添加PAM絮凝剂，经充分混合后进入高效旋流污水净化器，通过高效固液泥水分离后，上清液排入清水池，达标排放。沉淀污泥在净化器内已经过充分浓缩，由净化器底部排出后，可直接进入污泥压滤机，压滤后污泥外运。

2.2奥灰疏水降压技术

深部煤层开采工作面与周边区域放水孔施工期间，采用疏水降压技术可有效疏降奥灰水，使其处于安全水头下方，进而有效预防矿井水害。部分矿井奥灰含水层补水能力不足，径流速度较慢，奥灰含水层厚度较高，可储层大量水分。采用奥灰疏水降压技术可显著降低含水层的整体水压，维持深部煤层区域奥灰水压处于适宜范围，进而有效预防矿井水害。应用奥水疏水降压技术期间，企业需承担处理水与排水技术，整体费用偏高，为此需结合实际情况合理选择矿井水害防治方案。

2.3陶瓷膜分离技术

陶瓷膜分离工艺是一个“错流过滤”型式的流体分离工艺程序：主要材料液体在膜管内高速流淌，在气压驱使下含有中小分子组成的渗透液沿与之相垂直方向向外界穿透膜，含有大分子组成的混浊稀释液则被薄膜所拦截，从而使流线自由运动以实现分散、浓缩、提纯的目的。矿井水经水泵上升至地层后，首先流经粗滤网，然后流入预沉淀调节池。预沉调节池的主要功能是将大颗粒污物预沉在井底一侧，调节供水平衡，使整个系统连续地工作。进入预沉淀调节池的煤矿水先是经过外溢进入干吸池，然后再经过预处理器前置层滤网，然后再经过循环水泵吸入无机陶瓷膜的过滤装置。经无机陶瓷膜过滤装置处理后的矿井水主要包括两部分：一部分为经净化后的透明液体，经由清水管路直接进入洁净池；另一部分则是取一定量的纯化水溶液，经由回流管回流至预沉淀调节池进行循环净化。排入净水池的矿井水能满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的指标要求。其排放主要包括两部分：一是地面回用和井底回用；另一部分的矿井水经消毒后用作工矿卫生用水；其余部分向外排放。无机陶瓷膜过滤装置在实践工作中经常出现的难题主要是膜的污堵，因此为确保装置持续、平稳地工作，在控制系统中须设有冲洗控制系统。而冲洗控制系统中又包括了现场机器冲洗装置和现场化工冲洗装置两个部分。线下机器清洁安装设计有手动反冲洗时间，常为3~5min，并依据调试状况加以调节。而线下化学清洁管理系统则针对膜污染的状况定期上线自动冲洗，清洁持续的时间常为1~2个月，并依据膜通量的衰减状况调节。线下机器清洁与化学清洁，都确保了净化系统的长时间平稳工作。

2.4矿井水资源化综合利用技术

1）分级处理分质利用处理技术，是根据矿井水水质的不同进行分层级处理和分质量利用的一项技术手段，以神东矿区为例，在该矿区的矿井水处理中，针对矿井水的处理建立起了采空区过滤净化系统，并且配合分级处理系统，进行对矿井水的净化处理和矿井水的深度处理，在分质分类的处理中，废水资源的利用率大大提高。在我国的滨湖煤矿生产作业，处理煤矿矿井水时，建立起了老塘自净处理系统、深度污水处理系统、地面生态处理系统，进行分级处理，老糖水仓可以采取简单的预处理方式，对矿井水进行前期处理，经过了处理后的矿井水可以用于井下防尘的任务，或是在井下消防领域内，发挥出水资源的功能。利用地面生态处理系统，矿井水提升至地面之后，可以经过处理净化后参与景观、种植、养殖，是一种具有生态环保性的处理技术。

2）反渗透浓水的可持续处理与资源化技术应用，是解决矿井水中最难问题的一种技术手段，因为高矿化度矿井水会在反渗透膜过滤后，形成反渗透浓水，处理难度大，具有可生化性极差的特征。利用反渗透浓水的可持续处理与资源化技术方法，可以对反渗透浓水中的溶解性固体进行高效的利用，通过蒸发和浓缩，进行对矿井水的有效处理和综合化再利用。在高盐浓水的处理中，借助该技术可以降低排放污水量，有效地防范环境污染问题，对于地区水资源的使用成本和矿区的生产效益均起着改善的作用。

3矿井水处理注意事项

矿井水中往往带有以煤屑为主的悬浮物杂质，因此矿井水存在色黑的情况，加药完成后，所生成的矾花结构相对比较松散，而且还带有沉降速度偏慢的问题。在面对带有悬浮物的矿井水处理工程时，往往在正式投入运行后存在设计水量、水质不满足设计标准的情况，这是因为处理期间的整体反应并不充分，当沉淀池的表面负荷较大时，会严重影响矿井水的处理质量，所以必须在水处理阶段强调反应效果。另外，若提升泵以及其他设备与附属建筑均按照设计处理水量来施工，则往往会因为水处理量不达标而导致工程投资被浪费，因此必须强调处理量与设备之间的匹配度，以此来控制投资成本，提高经济性。在此期间，还要定期检查设备运行情况，保证矿井水处理设备的运行效果。在矿井水处理阶段，不同煤矿的矿井水中所带有的悬浮物浓度各不相同，所以需要加入的絮凝剂种类、数量不同。如果絮凝剂选择、加入方式不当，就会导致很多煤矿在处理矿井水时无法达到预计的效果。需要注意的是，矿井中的设备在开展各种生产工作时往往会有机油、乳化油等物质流入到矿井水中，而常规的沉淀过滤技术无法及时有效地清除矿井水中的油类物质，故有必要结合实际情况对矿井水进行针对性处理。

结语

据相关数据统计，我国人均水资源的占有量仅为世界人均占有量的1/4，排在世界第109位，被列为世界13个贫水国家之一。且我国淡水资源区域分布不均，北方地区水资源仅占总量的20%，而煤炭资源丰富，占我国总储量的80%以上，矿区缺水现象十分严重。部分地区煤矿生产生活用水极其紧张。然而长期以来受技术、资金和认识的限制，我国矿井水均是未经处理直接排放，回收利用水平极低。不仅对水环境造成了较大污染，还是对水源的极大浪费。因此，采用合理经济的净化工艺对煤矿矿井水进行深度处理，实现水资源的循环利用，对我国煤炭企业的可持续健康发展具有十分重要的意义。

参考文献

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