煤礦礦井廢水處理

1、煤礦礦井廢水處理摘要：闡述煤礦礦井廢水處理回用的必要性及處理技術(shù)，重點(diǎn)介紹了甘肅華亭礦區(qū)新柏煤礦礦井水處理技術(shù)的工藝流程及其特點(diǎn)。通過進(jìn)行工藝及效益分析，認(rèn)為該礦礦井水處理技術(shù)具有一定的推廣應(yīng)用前景。 關(guān)鍵詞：礦井廢水 處理技術(shù) 回用 ;一、 概述煤炭在我國(guó)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(shì)必對(duì)造成嚴(yán)重污染，同時(shí)造成水資源的大量浪費(fèi)，無法實(shí)現(xiàn)循環(huán)的目標(biāo)。據(jù)我國(guó)40的礦區(qū)嚴(yán)重缺水，已制約了煤炭生產(chǎn)的發(fā)展。西北礦區(qū)多處于山區(qū)，水資源更為缺乏，地表水又多為間歇性河流，枯洪水季節(jié)流量相當(dāng)懸殊，常年流量稀釋能力差，排入河流的污水造成嚴(yán)重污染。甘肅華亭礦區(qū)是我國(guó)十三個(gè)

2、重要能源基地之一，上世紀(jì)八十年代，擁有很好的水生態(tài)環(huán)境，水資源較充沛，地表水系水質(zhì)也較好，基本上保證了當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉ詈凸どa(chǎn)用水。但隨著華亭礦區(qū)對(duì)煤炭資源大規(guī)模的開發(fā)，地下水嚴(yán)重超采，地下水為大幅下降，地表水系全面污染，五大河流（黃河二級(jí)支流涇河）的中下游河段幾乎全年都是濁流、黑水。因此，開發(fā)、利用好煤礦水資源，對(duì)煤炭可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。礦井廢水經(jīng)治理后綜合利用，對(duì)礦區(qū)與華亭地區(qū)乃至甘肅省經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。二、礦井廢水主要處理技術(shù)我國(guó)煤礦礦井水處理技術(shù)起始于上世紀(jì)70年代末，大多污水治理工作都只停留在為排放而治理。然而回用才是當(dāng)今污水治理發(fā)展的必然趨勢(shì)，將防治污染和回用結(jié)合

3、起來，既可緩解水源供需矛盾，又可減輕地表水體受到污染?，F(xiàn)國(guó)內(nèi)使用的處理技術(shù)主要有：沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀過濾等。處理后直接排放的礦井水，通常采用沉淀或混凝沉淀處理技術(shù)；處理后作為生產(chǎn)用水或其它用水的，通常采用混凝沉淀過濾處理技術(shù)；處理后作為生活用水，過濾后必須再經(jīng)過除酚等對(duì)人體有害物質(zhì)及消毒處理；有些含懸浮物的礦井水含鹽量較高 ，處理后作為生活飲用水還必須在凈化后再經(jīng)過淡化處理。本文主要介紹混凝沉淀過濾法處理煤礦礦井廢水。由甘肅經(jīng)緯環(huán)境工程技術(shù)有限公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、加工的設(shè)備為GJWWS型，華亭煤業(yè)集團(tuán)新柏煤礦等三對(duì)大型礦井廢水處理站，都成功的應(yīng)用了該項(xiàng)處理技術(shù)，并取得了良好的處理效果。三、礦井

4、水處理回用的條件1、礦井廢水的產(chǎn)生及特點(diǎn)煤礦礦井廢水包括：煤炭開采過程中地下性涌滲水到巷道為安全生產(chǎn)而排出的自然地下水，井下采煤生產(chǎn)過程中灑水、降塵、滅火灌漿、消防及液壓設(shè)備產(chǎn)生的含煤塵廢水。因此，它既具有地下水特征，但又受到人為污染。礦井廢水的特性取決于成煤的地質(zhì)環(huán)境和煤系低層的礦物化學(xué)成分，其中井田水文地質(zhì)條件及充水因素對(duì)于礦井開采過程礦井廢水的水質(zhì)、水量有決定性的影響。因此，對(duì)礦井廢水處理要考慮開采過程中水質(zhì)、水量的變化。華亭礦區(qū)新柏煤礦礦井廢水水質(zhì)取礦井正常排水時(shí)井口水樣，結(jié)果見表1。新柏煤礦礦井廢水污染物監(jiān)測(cè)表表1; ;單位：mg/L序號(hào) 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目 日均值濃度范圍 序號(hào) 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目 日

5、均值濃度范圍 1 肉眼可見物 微粒懸浮物 9 總氮 5.6005.854 2 PH值 8.418.55 10 砷(ng/L) 3.45.2 3 CODcr 66.4131.7 11 總磷 0.0850.104 4 硫化物 1.091.67 12 糞大腸菌 260393 5 懸浮物 360500 13 銅 0.02070.0294 6 酚 0.0060.051 14 鉛 - 7 BOD5 14.1024.73 15 鎘 - 8 LAS 0.1980.220 16 鋅 0.03810.0407 通過現(xiàn)場(chǎng)和資料查找，收集了多年來華亭礦區(qū)有關(guān)礦井水和地下水的化驗(yàn)數(shù)據(jù)資料，以及平?jīng)鍪协h(huán)境監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（

6、表1）綜合分析，該煤礦礦井廢水含煤泥為主要懸浮物，有機(jī)物略有超標(biāo)，糞大腸菌群超標(biāo)，揮發(fā)酚超標(biāo)。2、礦井廢水回用途徑煤礦礦井水處理后可作生產(chǎn)用水或生活用水，礦井生產(chǎn)用水主要是井下采掘設(shè)備液壓用水、消防降塵灑水，生活用水主要是沖廁、洗浴水以及深度處理后用于飲用水。水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)分別為：1、防塵灑水煤礦工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范（GB5021594）SS150mg/L，粒徑d<0.3mm；PH值為69；大腸菌群3個(gè)/L。2、空壓機(jī)、液壓支柱用水水質(zhì)SS10200mg/L，粒徑d <0.15mm；硬度（碳酸鹽）27mg/L；pH值為6.59；濁度<20。3、礦井洗浴水水質(zhì)達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB

7、3838-2002）的類水體標(biāo)準(zhǔn)。4、中水水質(zhì)達(dá)到生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（CJ/T 48-1999）。5、生活飲用水達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB5749-85）。四、處理工藝新柏煤礦礦井廢水處理工程的設(shè)計(jì)處理能力為8001000m3/d，處理后作為生產(chǎn)和生活用水，采用混凝反應(yīng)、過濾、活性炭吸附及消毒工藝，流程見圖1。圖1礦井廢水處理工藝流程礦井廢水由井下排水泵提升至灌漿水池，部分用于黃泥灌漿，其余廢水自流進(jìn)入曝氣池，氣浮除油后進(jìn)入斜板沉淀池進(jìn)行初步沉淀，由提升泵提升進(jìn)入混凝沉淀設(shè)備，同時(shí)加入混凝劑，經(jīng)過斜管沉淀后，將絮狀物沉淀到底部而被去除，清水從上部溢流出水自流進(jìn)入砂濾罐，出水自流進(jìn)入清水池，清

8、水池前投加二氧化氯進(jìn)行殺菌消毒。砂濾罐的反沖冼水自流進(jìn)入污泥池，上清液自流進(jìn)入曝氣池，以提高礦井廢水資源的利用率。出水若用作生活用水，則砂濾罐出水進(jìn)入活性炭吸附裝置處理后流入清水池用作生活用水。五、主要處理單元1、預(yù)沉池曝氣礦井廢水中含有少量的有機(jī)物，通過曝氣接觸氧化去除廢水中的有機(jī)物。另外，井下液壓支柱等設(shè)備產(chǎn)生少量油類，通過氣浮除油，使廢水中油類達(dá)標(biāo)。2、混凝沉淀煤礦礦井水主要污染物為懸浮物，處理懸浮物主要采用混凝沉淀法，用鋁鹽或鐵鹽做混凝劑，混凝劑混合方式采用管道混合器混合?；炷恋硌b置采用倒喇叭口作為反應(yīng)區(qū)，水流在反應(yīng)區(qū)中流速逐漸降低，使廢水和混凝劑液的反應(yīng)在反應(yīng)器中逐漸全部完成。完全

9、反應(yīng)的廢水流出反應(yīng)區(qū)后開始形成混凝狀物質(zhì)，經(jīng)過布水區(qū)進(jìn)入斜管填料，由于斜管填料采用PVC六角峰窩狀填料，利用多層多格淺層沉淀，提高了沉淀效率。將絮狀物沉淀到底部而被去除，清水從上部溢流排出。3、砂濾凈化礦井廢水經(jīng)混凝沉淀后，水中還含有較小顆粒的懸浮物和膠體，利用砂濾設(shè)備將懸浮顆粒和膠體截留在濾料的表面和內(nèi)部空隙中，它是混凝沉淀裝置的后處理過程，同時(shí)也是活性炭吸附深度處理過程的預(yù)處理。砂濾罐為重力式無閥濾池，采用自動(dòng)虹吸原理達(dá)到反沖洗，不需要人工單獨(dú)管理，操作簡(jiǎn)便，管理和維護(hù)方便。砂濾罐通常采用不同等級(jí)的石英砂多層濾料。4、活性炭吸附該煤礦礦井廢水主要含有揮發(fā)酚，酚類屬于高毒物質(zhì)，它可以通過皮膚

10、、粘膜、口腔進(jìn)入人體內(nèi)，低濃度可使細(xì)胞蛋白變性，高濃度可使蛋白質(zhì)沉淀。長(zhǎng)期飲用被酚污染的水源，會(huì)引起蛋白質(zhì)變性和凝固，引起頭暈、出疹、貧血及各種神經(jīng)癥狀，甚至中毒。處理中水用作生活飲用水，必須用活性炭吸附裝置處理?；钚蕴康谋缺砻娣e可達(dá)8002000m2/g，具有很強(qiáng)的吸附能力。該裝置采用連續(xù)式固定床吸附操作方式，活性炭吸附劑總厚度達(dá)3.5m，廢水從上向下過濾，過濾速度在415m/h，接觸時(shí)間一般不大于3060min。隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，活性炭吸附了大量的吸附質(zhì)，達(dá)到飽和喪失吸附能力，活性炭需更換或再生。5、消毒廢水中含有一定的病菌、大腸菌群，處理后回用于洗浴時(shí)，若不經(jīng)過消毒，對(duì)人體皮膚傷害嚴(yán)重

11、。所以礦井廢水處理后作為生活用水必須經(jīng)過消毒處理，本工藝采用二氧化氯消毒，現(xiàn)場(chǎng)用鹽酸和氯酸鈉反應(yīng)產(chǎn)生二氧化氯，二氧化氯無毒、穩(wěn)定、高效、殺菌能力是氯的5倍以上。六、處理工藝特點(diǎn)1、華亭礦區(qū)新柏煤礦礦井廢水處理工程是根據(jù)礦井水水質(zhì)特點(diǎn)確定工藝技術(shù)參數(shù)，采用一次提升到混凝沉淀裝置，再自流進(jìn)入后續(xù)各處理構(gòu)筑物，出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠，動(dòng)力設(shè)備較少，能耗較低。2、采用混凝沉淀裝置與砂濾罐相結(jié)合的工藝技術(shù)，主要處理構(gòu)筑物采用組合式鋼結(jié)構(gòu)，具有占地面積小、使用壽命長(zhǎng)、工程省、工藝簡(jiǎn)單、操作方便、運(yùn)行低等特點(diǎn)。砂濾罐設(shè)計(jì)采用重力式無閥濾池，反沖洗完全自動(dòng)，操作管理方便。3、該煤礦礦井廢水處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)加、自動(dòng)

12、反沖洗的全過程監(jiān)控，包括電控系統(tǒng)、上位監(jiān)控系統(tǒng)和儀表檢測(cè)系統(tǒng)。儀表檢測(cè)系統(tǒng)包括加藥流量、處理流量 、水池液位和加藥箱液位、進(jìn)水和出水濁度等連續(xù)自動(dòng)檢測(cè)。七、設(shè)備安裝運(yùn)行調(diào)試中的問題1、安裝設(shè)計(jì)并實(shí)施的設(shè)備體積不能太大，若體積太大不便于，也不利于廢水的均勻分配，故GJWWS型系列污水設(shè)備的設(shè)計(jì)采用模塊式組合。設(shè)備置于地面物內(nèi)，易于控制、管理，操作簡(jiǎn)單。設(shè)備埋于地下不易觀察，不便于檢修，對(duì)配套設(shè)備的質(zhì)量要求高，故除特殊要求外，一般GJWWS型系列產(chǎn)品均置于地面安裝。2、運(yùn)行中應(yīng)注意的問題混凝劑發(fā)揮混凝作用的是各種形態(tài)的水解聚合物，在水解過程中不斷產(chǎn)生H+必將使水的pH值下降。當(dāng)原水中堿度不足或混凝

13、劑投加量較大時(shí)，水的pH值將大幅度下降，影響混凝效果。此時(shí)，應(yīng)投加石灰或重碳酸鈉以保持水中pH值。水溫對(duì)混凝效果有明顯的影響，當(dāng)水溫低于5時(shí)，混凝劑水解速度非常緩慢，處理效率降低?；炷齽┑耐都訒r(shí)計(jì)量設(shè)備采用電磁流量計(jì)，可以隨時(shí)調(diào)節(jié)投加量。混凝劑的投加量過大或水溫低，混凝劑粘度大，不利于膠粒相互絮凝，影響混凝劑的混凝效果。八、效益分析1、效益分析該煤礦礦井水處理工程實(shí)施之前，全礦生產(chǎn)和生活用水主要靠抽取地下深井水，抽取地下水成本為1.6元/m3，煤礦礦井廢水外排，噸水排污費(fèi)為0.30元/m3。礦井水處理工程實(shí)施以后每年可處理回用的礦井水量為30×104 m3/a，年處理回用礦井水費(fèi)用2

14、7.5萬元，水處理成本0.96元/ m3。礦井水處理設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用詳見表2。處理設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用表2序號(hào) 名稱 標(biāo)準(zhǔn) 運(yùn)行費(fèi)（元天） 1 人員工資（3人） 800元人，月 80 2 電; 費(fèi) 300 kW·h/d×0.5元 150 3 鹽; 酸 1.2元/kg×37.5kg 45 4 氯 酸 鈉 5.2元/kg×19kg 98.8 5 混 凝 劑 1.5元/kg ×10kg 15 6 設(shè)備維護(hù)費(fèi)用（按設(shè)備額的2%計(jì)） 27000元/年 75 7 設(shè)備折舊（按設(shè)備額的8%計(jì)） 108000元/年 300 合; 計(jì) 763.8 年經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算如下：年經(jīng)濟(jì)效益年免抽取深井水費(fèi)用+年免交排污費(fèi)年處理回用礦井水費(fèi)用=46.08 + 9 - 27.5=27.58（萬元）2、環(huán)境效益分析該煤礦礦井水處理后的中水供給井下消防降塵灑水和生活雜用水，節(jié)約了水資源。每年可減少排放懸浮物115.2t/a，減輕對(duì)地表水環(huán)境的污染，減少水體中污染物總量，環(huán)境效益良好。3、效益分析礦井水凈化處理后作為生產(chǎn)和生活用水可以減少地下深井水的開采量，節(jié)約地下水資源，保護(hù)礦區(qū)地下水和地表水的自然平衡；可以解決過度開采地下深井水帶來的環(huán)境問題，避免因污染引起的與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的糾紛，從而可促進(jìn)工農(nóng)關(guān)系，也有利于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展；可以解決礦區(qū)用水量日益增加和水資源越來越短