方政林

(華能慶陽煤電有限責任公司，甘肅慶陽 745000)

1 項目背景

1.1 項目概況

甘肅東部某礦區(qū)煤電基地規(guī)劃建設項目，擬對礦區(qū)礦井(兩個年產(chǎn)800萬t礦井)疏干水和坑口電廠備用水庫地表水進行集中凈化處理，滿足兩個礦井和一個坑口電廠三個主體工程生產(chǎn)、生活用水需要。礦區(qū)內規(guī)劃建設有2×660 MW火電廠及2×300 MW煤矸石電廠，煤礦井下水處理合格后，可供電廠生產(chǎn)用水，合理回收利用了井下水資源，同時也避免了多余礦井水外排對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的不良影響，是工業(yè)生產(chǎn)鏈條的合理銜接。電廠備用水庫地表水作為電廠生產(chǎn)用水的備用水源，同時一部分引水處理達標后，供煤礦及電廠生活用水。

1.2 礦井排水概況

根據(jù)相關地質報告及初步設計文件內容，東側礦井正常日涌水量19 368 m3/d，屬水文地質條件復雜礦井。根據(jù)可研文件，西側礦井正常涌水量28 700m3/d。井下水水質惡劣，水中溶解性總固體超過4 000 mg/L，含鹽量高，硬度大，不能直接利用。

1.3 地表水概況

電廠備用地表水屬涇河水系，年均流量0.91 m3/s，年徑流總量2 880萬m3。水質礦化度為0.45 g/L。根據(jù)當?shù)丨h(huán)境監(jiān)測站監(jiān)測結果報告，電廠備用水源水質監(jiān)測項目結果均符合GB 3838-2002地表水環(huán)境質量標準中的Ⅲ類標準要求。

2 水處理規(guī)模分析

2.1 礦井排水量

根據(jù)GB 50215-2005煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范中有關井下涌水作為供水水源的規(guī)定及條文說明，本工程可利用的礦井排水總量為27 908 m3/d。

2.2 地表水處理量

地表水處理達標后主要供煤礦及電廠生活用水，工程生活用水供水總量為3 102.88 m3/d。

2.3 水質執(zhí)行標準

處理達標后生產(chǎn)用水標準采用GB/T 19923-2005城市污水再生利用——工業(yè)用水水質。處理后的礦井水回用于煤礦洗煤廠時，水質要求達到GB 50359-2005煤炭洗選工程設計規(guī)范標準;處理后的礦井水回用于井下消防、灑水時，根據(jù)GB 50383-2006煤礦井下消防、灑水設計規(guī)范;處理達標后的地表水供煤礦及電廠生活用水，執(zhí)行GB 5749-2006生活飲用水衛(wèi)生標準，設計為滿足不同類型用戶對水質的要求，供水水質目標以滿足所有用戶用水指標為標準。其中各項標準關鍵性指標為溶解性總固體不大于1 000 mg/L。

3 水處理工藝流程

3.1 礦井排水處理工藝流程

根據(jù)水質分析報告，煤礦的井下排水為典型的地下苦咸水。本著盡量利用井下水資源的原則，結合國內同類礦井水處理的成功經(jīng)驗，本項目擬采用沉淀過濾預處理及兩級反滲透深度處理的工藝，其工藝流程如圖1所示。

圖1 礦井排水處理工藝流程圖

3.2 地表水處理工藝流程

地表水水質相對較好，水處理主要采用沉淀過濾消毒的常規(guī)處理工藝。其工藝流程圖如圖2所示。

4 項目建設方案設計

4.1 合建方案

4.1.1 方案概況

合建方案即對礦井疏干水和水庫地表水進行集中凈化處理，并將處理達標后的水分質供給礦井和電廠三個主體工程，滿足其生產(chǎn)、生活用水需要。本方案需在礦井及電廠工業(yè)場地外選址，建設礦區(qū)煤電基地水處理中心，主要包括礦井排水處理生產(chǎn)線和地表水處理生產(chǎn)線兩大系統(tǒng)，礦井排水處理生產(chǎn)線處理煤礦井下排水，供礦井及電廠生產(chǎn)用水;地表水處理生產(chǎn)線則處理地表水，供礦井及電廠生活消防用水。

4.1.2 供水規(guī)模設計

圖2 地表水處理工藝流程圖

水處理中心礦井排水處理生產(chǎn)線預處理階段設計小時流量為1 400 m3/h，規(guī)模33 600 m3/d，正常日工作19.93 h。礦井排水處理生產(chǎn)線除去自耗水量后，全部進行深度脫鹽處理，脫鹽回收率90%，設計小時處理量1 200m3/h，規(guī)模28 800m3/d，日產(chǎn)脫鹽水24 112 m3/d，濃水2 680 m3/d，損耗水量約1 116 m3/d。正常日工作 22.33 h。

地表水處理生產(chǎn)線設計小時處理200 m3/h，規(guī)模4 800 m3/d，正常日工作時間15.51 h。4.1.3 供水系統(tǒng)

礦區(qū)煤電基地水處理中心主要分為兩大供水系統(tǒng)，分別為以礦井井下排水為水源的煤礦及電廠生產(chǎn)用水供水系統(tǒng)，以水庫地表水為水源的煤礦及電廠生活用水供水系統(tǒng)。水處理中心根據(jù)用戶要求，分質分壓供水，供水系統(tǒng)圖見圖3。

圖3 合建方案供水系統(tǒng)圖

4.2 分建方案

4.2.1 方案概況

分建方案即各煤礦井下排水在各自工業(yè)場地進行處理，滿足自身生產(chǎn)用水需要后，將多余的清水輸送至電廠用戶;同時在礦井與電廠工業(yè)場地外選擇一處合適的位置，建設地表水處理站，處理地表水并將達標清水輸送至礦井及電廠供其生活用水。本方案共需建設3座水處理站。

4.2.2 供水規(guī)模設計

1)東側礦井水處理站。預處理階段設計流量700 m3/h，規(guī)模16 800 m3/d，正常日工作19.37 h。處理站除去自耗水量后，全部進行深度脫鹽處理，脫鹽回收率90%，設計小時處理量600 m3/h，規(guī)模14 400 m3/d，日產(chǎn)脫鹽水11 714 m3/d，濃水1 302 m3/d，損耗水量約542 m3/d，脫鹽階段正常日工作21.69 h。

2)西側礦井水處理站。預處理階段設計流量700 m3/h，規(guī)模16 800 m3/d，正常日工作20.50 h。處理站除去自耗水量后，全部進行深度脫鹽處理，脫鹽回收率90%，設計小時處理量600 m3/h，規(guī)模14 400 m3/d，日產(chǎn)脫鹽水12 398 m3/d，濃水1 378 m3/d，損耗水量約574 m3/d，脫鹽階段正常日工作22.96 h。

3)地表水處理站。地表水處理站設計小時處理量200 m3/h，規(guī)模4 800 m3/d，正常日工作時間15.51 h。

4.2.3 供水系統(tǒng)

分建方案根據(jù)用戶要求，分質分壓供水，供水系統(tǒng)圖見圖4。

圖4 分建方案供水系統(tǒng)圖

5 經(jīng)濟分析

5.1 合建方案

根據(jù)投資估算，按日處理量計16.00元/m3，按產(chǎn)品水量計18.55元/m3;按產(chǎn)品水量計算制水成本為4.142元/m3。

5.2 分建方案

根據(jù)投資估算，按日處理量計14.62元/m3，按產(chǎn)品水量計16.96元/m3;按產(chǎn)品水量計算制水成本為4.241元/m3。本工程建設方案比選主要技術經(jīng)濟指標比較見表1。

表1 水處理分、合建處理站技術經(jīng)濟比較表

6 技術經(jīng)濟比較

6.1 合建方案的優(yōu)缺點

合建方案的優(yōu)點有:管理集中，利于工藝技術管理水平的提高;水處理的費用較少，人員少，噸水處理成本較低;若水處理中心作為一個獨立的經(jīng)濟核算單位，合建方案只一個水廠，管理部門集中，利于商業(yè)運作;由于是集中進行水處理，故耗電量較少。

其缺點為:由于水處理站與礦井分離，不可能利用礦井的行政福利生活設施，特別是北方高寒地區(qū)冬季采暖供熱設施必須單建，將會增大投資且運行困難;必須重新購地，在現(xiàn)場可供選擇的場地較少，工程量很大;由于水處理廠的產(chǎn)品水必須回供給礦井生產(chǎn)用水使用，因此不僅輸送原水，還需輸送產(chǎn)出清水及濃水，致使輸水管路多且長，投資加大很多;投資相對較多，供水系統(tǒng)復雜。

6.2 分建方案的優(yōu)缺點

分建方案的優(yōu)點有:水處理廠與礦井合建，其購地范圍已包括在礦井建設項目中，不需重新征地，僅地表水處理站需少量用地，選擇場地較容易;可以利用礦井的行政及生活設施，便于處理站的運行;供水系統(tǒng)簡單，只需將礦井剩余的產(chǎn)出清水集中輸送到電廠，不僅管道短且投資少，運行管理方便;總投資少，是相對經(jīng)濟合理的方案。

其缺點為:若水處理中心作為一個獨立的經(jīng)濟核算單位，由于有3個處理站分散于不同的地方，管理不便;分散處理要求每個站均有技術人員，對管理人員的素質要求較高，勞動定員較多;耗電量稍大一些，總成本稍高于合建方案。

7 結語

煤電一體項目水集中處理建設方案應根據(jù)項目特點、當?shù)厮h(huán)境質量標準以及當前經(jīng)濟技術水平，通過建設方案比選，選擇經(jīng)濟合理、技術可靠、水資源集約、循環(huán)程度較高的建設方案布局、工藝流程，真正達到經(jīng)濟發(fā)展的同時不損壞甚至改善自然環(huán)境。本項目對濃鹽水的利用方案不盡完善，應結合煤電項目的特點，分析項目水質中鹽分工業(yè)綜合利用的程度及經(jīng)濟價值，從節(jié)能、經(jīng)濟、技術可靠的角度探索最大程度的綜合利用方案，達到污水零排放。