張寶蘭 霍國(guó)兵 韓關(guān)橋

摘 要：多年來(lái)礦井開(kāi)采，引起礦區(qū)的地面沉降、裂隙，對(duì)水資源的影響非常大，地表水位下降，嚴(yán)重影響著我國(guó)的工業(yè)、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，影響民生。將煤礦污水處理資源化，回贈(zèng)于煤礦及周邊礦區(qū)，實(shí)現(xiàn)近零排放，有效保護(hù)環(huán)境，提高礦區(qū)民生環(huán)境質(zhì)量，是我們礦井管理人員的職責(zé)所在。

關(guān)鍵詞：煤礦污水 資源化 近零排放

中圖分類(lèi)號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）11（a）-0109-02

1 煤礦污水的來(lái)源

1.1 礦井污水

礦井開(kāi)采破壞了地下水原始賦存狀態(tài)，采空區(qū)回填后造成沉降與裂隙，開(kāi)采過(guò)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(chǎn)過(guò)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(fā)生煤泥沉積河道影響周邊環(huán)境，是違反環(huán)保法的。據(jù)統(tǒng)計(jì)平均每開(kāi)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(yán)重短缺。

1.2 生活污水

生活污水主要來(lái)自礦井生活區(qū)排水與礦區(qū)工業(yè)廣場(chǎng)生活與設(shè)備冷卻排水。設(shè)備冷卻排水如礦井自備電廠冷卻塔排污水以及重要設(shè)備開(kāi)放式冷卻水。

2 污水處理工藝

以下舉例說(shuō)明常見(jiàn)污水處理工藝。（見(jiàn)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(gòu)成這些懸浮物的主要成份是煤塵、巖塵等細(xì)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(xì)，灰分高。煤泥水性質(zhì)復(fù)雜，不但有懸浮液的特性，還有膠體的某些性質(zhì)，它集中了最細(xì)最難處理的微細(xì)粒級(jí)顆粒，因此需選擇適合的工藝和處理設(shè)備。

PAC—— 聚合氯化鋁使細(xì)小顆粒物的擴(kuò)散層受到壓縮、電動(dòng)電位降低，脫粒脫穩(wěn)而相互凝聚成細(xì)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(xì)碎礬花進(jìn)一步吸附在周?chē)?，形成以若干?xì)粉顆粒為核心的大塊網(wǎng)絡(luò)狀密實(shí)礬花。

超濾—— 超精細(xì)液體過(guò)濾，是在壓差推動(dòng)力作用下進(jìn)行的篩孔分離過(guò)程。在一定的壓力作用下，當(dāng)含有高分子溶質(zhì)和低分子溶質(zhì)的混合溶液流過(guò)膜表面時(shí)，溶劑和小于膜孔的低分子溶質(zhì)（例如水、無(wú)機(jī)鹽）透過(guò)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(zhì)（例如細(xì)菌、病毒、有機(jī)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(jīng)排水管網(wǎng)收集后，經(jīng)過(guò)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(jīng)污水提升泵提升至旋轉(zhuǎn)式細(xì)格柵，進(jìn)一步去除污水中的細(xì)小懸浮物和大于1mm的粗砂和其他雜質(zhì)，然后自流入配水井，經(jīng)配水井配水后均勻流入ICEAS預(yù)反應(yīng)區(qū)，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(jìn)入主反應(yīng)區(qū)，在主反應(yīng)區(qū)內(nèi)依照曝氣、攪拌、沉淀、潷水程序周期運(yùn)行，使污水在反復(fù)的好氧—缺氧和好氧—厭氧中完成脫氮、除磷。主反應(yīng)區(qū)出水經(jīng)深度處理及消毒后達(dá)標(biāo)排放或回用。（見(jiàn)圖2）

處理系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥用污泥回流泵打入預(yù)反應(yīng)區(qū)，多余部分剩余污泥再由泵送入現(xiàn)有洗煤廠污泥脫水系統(tǒng)進(jìn)行脫水處理。ICEAS主反應(yīng)區(qū)需要的氧氣由風(fēng)機(jī)供給，預(yù)處理設(shè)施產(chǎn)生的機(jī)械雜物外運(yùn)填埋處置。處理后的廢水符合《城鎮(zhèn)污染水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。水處理過(guò)程中產(chǎn)生的煤泥可以外售作燃料。

3 利用中水取代清水

（1）廣泛應(yīng)用于煤礦地面設(shè)備冷卻。煤礦壓風(fēng)機(jī)房機(jī)房循環(huán)冷卻水，洗煤廠設(shè)備冷卻水，濕法氧化鎂脫硫副產(chǎn)物提取工藝?yán)鋮s水、脫硫設(shè)備冷卻水。

（2）電廠制備鍋爐軟化水。礦井污水經(jīng)過(guò)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(jié)約了清水，降低發(fā)電成本。

（3）用作電廠汽輪發(fā)電機(jī)組冷卻塔循環(huán)冷卻水水源，實(shí)現(xiàn)綜合利用。一座18MW的小型電廠其冷卻塔水損失設(shè)計(jì)值157 t/h，一年用水量非常可觀，電廠使用低價(jià)水，以降低發(fā)電成本。目前中水售價(jià)0.70元/m3左右，清水售價(jià)3.80元/m3左右，煤礦水處理廠實(shí)現(xiàn)了中水資源的增值，達(dá)到污水處理廠與用水企業(yè)雙贏。

（4）生活、綠化與美化、農(nóng)業(yè)灌溉。生活污水處理后用于灌溉礦區(qū)樹(shù)木草坪，煤場(chǎng)噴淋降塵，樓房沖廁，為企業(yè)節(jié)約用水成本，并實(shí)現(xiàn)生活污水循環(huán)再利用，同時(shí)多余的處理水可以滿足煤礦周邊的農(nóng)業(yè)灌溉。

（5）水源熱泵技術(shù)是一項(xiàng)新興的節(jié)能空調(diào)技術(shù)，利用中水和電廠余熱實(shí)現(xiàn)辦公樓冷暖空調(diào) ，可達(dá)到節(jié)約投資及運(yùn)行費(fèi)用，節(jié)約能耗，節(jié)約用水，減少對(duì)環(huán)境影響的效果。

4 中水的梯級(jí)利用

大部分中水用于電廠凝汽器循環(huán)冷卻塔和鍋爐水制備，按照規(guī)程要求的排污水量，可進(jìn)行梯級(jí)再利用。

4.1 用于洗煤廠洗煤

電廠凝汽器循環(huán)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(chǎn)補(bǔ)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(jì)算，一個(gè)原煤入洗量500萬(wàn)噸的洗煤廠每年可以節(jié)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(shù)填充采空區(qū)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(nèi)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(jīng)長(zhǎng)距離管線輸送到風(fēng)井注漿站的沉淀池中沉淀儲(chǔ)存，并經(jīng)風(fēng)井注漿站的過(guò)濾池過(guò)濾，過(guò)濾后的清水送回電廠重新利用，當(dāng)井下需要罐漿時(shí)用高壓水沖至罐漿站的攪拌池中，當(dāng)達(dá)到需要的水灰比后，添加粉煤灰添加劑，攪拌達(dá)到規(guī)定的濃度后經(jīng)注漿管路到達(dá)使用地點(diǎn)。礦產(chǎn)量300萬(wàn)噸/年的礦井其年利用粉煤灰約1.2萬(wàn)噸，注漿工藝解決了電廠粉煤灰污染問(wèn)題同時(shí)排污水梯級(jí)再利用。

4.3 用于鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)

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(bǔ)充水。

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的水資源非常緊缺，保護(hù)水資源，保護(hù)環(huán)境已為全民關(guān)注，煤礦的污水治理及節(jié)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(shù)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(shí)現(xiàn)近零排放，礦井建設(shè)要走綠色生產(chǎn)、生態(tài)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)業(yè)鏈之路。

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