摘 要：介紹了開灤呂家坨礦的礦井水處理工藝及關(guān)鍵環(huán)節(jié)的機理和影響因素，并對該工藝的凈水效果及經(jīng)濟效益進行了評價，為現(xiàn)階段煤礦企業(yè)開展礦井水處理提供了參考，對實現(xiàn)礦井水利用產(chǎn)業(yè)化和保護淡水資源具有重要意義。

關(guān)鍵詞：礦井水；斜管沉淀池；V型濾池

煤礦礦井水既是一種具有行業(yè)特點的污染源，又是一種寶貴的水資源[1]，將其處理后作為礦內(nèi)工業(yè)和生活用水，可以在避免污染環(huán)境的同時，有效地節(jié)約淡水資源。2013年初，發(fā)改委和能源局聯(lián)合印發(fā)《礦井水利用發(fā)展規(guī)劃》，稱2015年實現(xiàn)礦井水利用產(chǎn)業(yè)化以來，桑樹坪、屯蘭和榆林市各煤礦等均開始規(guī)劃和實施礦井水處理工程項目。開灤呂家坨礦建設(shè)的礦井水處理項目于2008年投入運行，工藝運行穩(wěn)定，自動化程度高，充分利用了礦井水資源，經(jīng)濟效益和環(huán)境效益顯著。

1 開灤呂家坨礦井水處理工藝

礦井水處理工藝一般包括混凝沉淀、濾池、消毒，其中混凝沉淀和過濾是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其工藝的選擇和運行狀態(tài)的好壞直接影響懸浮固體、濁度、細菌、病毒等的去除率，影響出水質(zhì)量[2]。呂家坨礦根據(jù)生產(chǎn)實際，結(jié)合礦井水的排出量和礦內(nèi)生產(chǎn)生活用水的需求量，充分考慮相關(guān)法規(guī)和環(huán)境主管部門的要求，最終確定礦井水處理工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)采用水利循環(huán)斜管沉淀池和V型濾池。

1.1 礦井水處理工藝流程

采煤過程中排出的礦井水，由井下泵房的排水泵提升至地面進入調(diào)節(jié)池，礦井水在調(diào)節(jié)池中有一個預(yù)沉過程，沉在調(diào)節(jié)池底部的淤泥可以用調(diào)節(jié)池上的桁式車吸泥機排到污泥槽中，預(yù)沉后的礦井水由底部的吸水口通過管路自流進入提升泵房，泵前加入混凝劑、由一組提升泵將混凝后的水提升至澄清池，通過澄清后的水，一路供井下生產(chǎn)使用，另一路進入V型濾池，通過加二氧化氯消毒后，進入清水池，然后進入供水管網(wǎng)，供井上生產(chǎn)和礦內(nèi)生活用水。工藝流程如圖所示：

1.2 水力循環(huán)斜管沉淀池

水力循環(huán)斜管沉淀池是指在沉淀區(qū)內(nèi)設(shè)有斜管的沉淀池。在平流式或豎流式沉淀池的沉淀區(qū)內(nèi)利用傾斜的平行管或平行管道分割成一系列淺層沉淀層，被處理的和沉降的沉泥在各沉淀淺層中相互運動并分離。根據(jù)其相互運動方向分為逆（異）向流、同向流和逆向流三種不同分離方式。每兩塊平行管內(nèi)相當于一個很淺的沉淀池。

水力循環(huán)斜管沉淀池利用了層流原理，縮短了顆粒沉降距離，增加了沉淀池的沉淀面積，從而縮短了沉淀時間，提高了沉淀池的處理能力和處理效率，過流率可達36m3/（m2/h），比一般沉淀池的處理能力高出7-10倍。

1.3 V型濾池的機理和影響因素

V型濾池對懸浮顆粒的凈化主要涉及顆粒脫離水流流線而向濾料顆粒表面靠近的遷移機理和粘附機理。濾層孔隙中的水流中挾帶的顆粒隨著水流呈層流狀態(tài)，在攔截、沉淀、慣性、擴散和水動力等物理作用下，懸浮顆粒脫離流線而與濾粒表面接近，從而在范德華引力、靜電力以及某些化學鍵和某些特殊的化學引力下，粘附于濾料顆粒表面上，或者粘附在濾粒表面上原先粘附的顆粒上[3]。此外，絮凝顆粒的吸附架橋作用也會存在。

影響濾池過濾效果的因素很多，混凝沉淀的效果、濾料的種類、濾料的粒徑、濾料的裝填方式、水質(zhì)情況和運行參數(shù)的設(shè)定和助濾劑的使用等都可能影響過濾效果。必須控制的混凝劑投加量，保證膠粒充分地膨脹變大，并有效地脫穩(wěn)，才能保證良好的過濾效果，降低出水濁度；投加硫酸鋁作為助濾劑后，濾后水質(zhì)略有提高，且濾池運行周期有縮短現(xiàn)象[4，5]。

2 開灤呂家坨礦井水處理工藝運行效果評價

2.1 礦井水處理效果

開灤呂家坨礦采用水力采煤工藝，礦井水包括煤炭開采過程中地質(zhì)性涌滲水匯到巷道的自然地下水，及井下生產(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。它具有地下水的水質(zhì)特征，而且流經(jīng)生產(chǎn)工作面時，會帶入大量的煤粉、巖粒等懸浮物，往往含有較多的細菌。通過混凝、沉淀、V型濾池的過濾作用和消毒工序，出水指標可以達到《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB 5749-2006）和《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》。

2.2 工藝經(jīng)濟效益評價

與很多煤礦一方面對礦井水不經(jīng)任何處理直接排入江河、山溝、洼地中，污染地表水系，另一方面又在缺乏水源的情況下耗資打井找水或遠距離輸水相比，呂家坨礦的礦井水處理工程的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益不言而喻。據(jù)統(tǒng)計，該工程2011年上半年礦井水處理量為1847460.6噸，廢水治理設(shè)施運行費用86.07萬元，根據(jù)唐山市物價局唐價管字（2008）53號文件，工業(yè)原水價格為3.69元/立方米（其中含1.49元污水處理費）。按此計算，經(jīng)濟效益為1847460.6×3.69-860700=5956429.614元，同時避免了大量污染水的處置難題和繳納排污費的問題，并且礦內(nèi)的生產(chǎn)和生活對自來水公司的依賴程度大大下降。

3 結(jié)語

開灤呂家坨礦是國內(nèi)開展礦井水處理較早的企業(yè)，工藝成熟，運行穩(wěn)定，且經(jīng)濟效益明顯。為現(xiàn)階段煤礦企業(yè)開展礦井水處理提供了參考，對實現(xiàn)礦井水利用產(chǎn)業(yè)化和保護淡水資源具有重要意義。

參考文獻：

[1]劉勇，孫亞軍，王猛.礦井水水質(zhì)特征及排放污染[J].潔凈煤技術(shù)，2007，（03）：83-86.

[2]胡文容.煤礦礦井水處理技術(shù)[M].上海：同濟大學出版社，1996：73-76.

[3]王彩娟，王曉芳.V型濾池機理的探討[J].青島建筑工程學院學報，2004，25（03）：56-58.

[4]張建鋒，張娟，王峰慧等.V型濾池氣水反沖洗過程濾料流失影響因素分析[J].給水排水，2009，35（10）：25-27.

[5]王曉云，車向然，吳亞平.高雄市澄清湖高級凈水廠處理工藝與效果[J].中國給水排水，2004，（06）：71-78.

作者簡介：王月瑩（1988—），女，本科，河北唐山人，助理工程師，主要從事：水處理技術(shù)方面的研究。