王萬倉

(陜西彬長文家坡礦業(yè)有限公司,陜西咸陽 713500)

礦井水處理技術(shù)在新型礦井中的應(yīng)用

王萬倉

(陜西彬長文家坡礦業(yè)有限公司,陜西咸陽 713500)

水是人類社會經(jīng)濟(jì)活動不可缺少的自然資源。尤其,在我國北方煤炭礦區(qū),缺水已成普遍存在的現(xiàn)象,然而,煤礦生產(chǎn)過程中排出大量的礦井水,如果,這些礦井水未經(jīng)處理直接外排,不僅浪費(fèi)了寶貴的水資源,而且還會造成礦區(qū)周圍環(huán)境的污染。因此,礦井水處理再利用是解決煤炭礦區(qū)嚴(yán)重缺水和礦井水污染環(huán)境這兩個的難題的最佳選擇。

礦井水處理 脫鹽

1 礦井水的特點(diǎn)

礦井水主要來源于礦區(qū)開拓巷道以及所采煤層附近的水源，有時也有部分少量的地表水滲入。礦開發(fā)過程中排出的礦井水的水質(zhì)差別較大，有少部分礦井水質(zhì)較好，不需要處理，就可以達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)；但是絕大多數(shù)的礦井水受采煤以及開拓等的影響，具有較高的礦化度、大量的懸浮物，多含重金屬離子、顯酸性，甚至有的還含有有機(jī)污染物、放射性物質(zhì)和氟等其他污染物。我國礦區(qū)礦井水按照其化學(xué)性質(zhì)，分為5大類，主要為酸性礦井水、含懸浮物礦井水、高礦化度礦井水(苦咸水)、潔凈礦井水、含有害元素或微量元素礦井水等，所以對于不同性質(zhì)的礦井水就有著不同的處理方法和技術(shù)。

2 礦井水常用的處理工藝

(1)典型含懸浮物礦井水處理工藝。煤礦開采過程中將大量的巖粉、巖粒、煤粉、煤粒等懸浮物帶入了地下水中，進(jìn)而形成了懸浮物含量較高的礦井水。我國有超過 60%的礦井排水懸浮物含量較高。并且這類礦井水同時還含有較多的細(xì)菌，水質(zhì)多呈現(xiàn)黑色，但水質(zhì)相對簡單，易于處理，處理技術(shù)也較為成熟。一般采用混凝、沉淀、過濾、消毒等工藝處理后，便可達(dá)到生產(chǎn)或生活用水的要求。(2)典型高礦化度礦井水處理工藝。我國高礦化度礦井水礦化度一般在 1000～3000mg/L，有些地區(qū)甚至能達(dá)到5000mg/L。造成這種情況的原因是，區(qū)域煤系地層中碳酸鹽類及硫酸鹽類巖層較多，地下水與這些巖層接觸后，水中礦物質(zhì)含量大幅上升，高礦化度礦井水。pH 值一般顯中性，因這類礦井水的溶解性總固體較高，致使其硬度也較高。處理這類礦井水的關(guān)鍵在于脫鹽，目前國內(nèi)脫鹽主要采用兩種反滲透技術(shù)，即電滲析和膜分離法。

3 文家坡礦井水處理主要設(shè)施及工藝

(1)礦井水水質(zhì)。文家坡礦位于彬縣東北塬區(qū)，地面水系屬于涇河水系。通過水質(zhì)分析，文家坡礦井水以無機(jī)煤粉、巖粉污染為主，并受到一定程度的糞便及少量的機(jī)油、焦油的污染，基本上屬于無毒，污染較輕，中性略偏堿性的生產(chǎn)廢水，屬于含懸浮物礦井水。(2)主要設(shè)施。礦井水處理站選用設(shè)備有行車器刮泥機(jī)、提升泵、迷宮斜板凈水器、行車式刮泥機(jī)、凈水器、重力無閥過濾器、瓷砂過濾器、活性炭過濾器、反滲透裝置、二氧化氯發(fā)生器、自動加藥系統(tǒng)1套、自動排泥系統(tǒng)1套以及全過程監(jiān)控系統(tǒng)1套。礦井水處理站處理規(guī)模11000m3/d，共分為三個車間，即調(diào)節(jié)預(yù)沉淀間、凈水車間和脫鹽車間。調(diào)節(jié)預(yù)沉淀間處理能力為450m3/h，采用高效增強(qiáng)沉淀池和行車式刮泥機(jī)，進(jìn)水出水質(zhì)SS=60-3000mg/L，出水水質(zhì)SS＜900mg/L能夠達(dá)到較好的混凝沉淀效果，自動定時排泥，配套自控系統(tǒng)，運(yùn)行靈活且便于管理，能夠根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)、水量的不同，對工藝參數(shù)和操作進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；凈水車間處理規(guī)模為450m3/h，出水水質(zhì)ss＜3mg/L，主要作用是利用3組迷宮斜板過濾器、3套重力無閥過濾器和PAM /PAC加藥裝置，進(jìn)行加藥和初次、深次過濾，并將過濾下的污泥利用濃縮壓榨一體機(jī)壓成餅；脫鹽車間處理規(guī)模為490 m3/h，主要作用是利用7組瓷砂過濾器、7組活性炭過濾器、4組反滲透裝置、二氧化氯發(fā)生器、加阻垢劑和調(diào)HP劑進(jìn)行殺菌、調(diào)PH值和脫鹽，通過反滲透膜脫鹽率可達(dá)70%。(3)主要處理工藝。文家坡礦井水處理采用預(yù)處理和反滲透膜脫鹽工藝，首先進(jìn)入調(diào)節(jié)沉淀池進(jìn)行預(yù)沉，然后由泵提升至凈水器進(jìn)行混合、反應(yīng)、混凝沉淀及出油處理，在經(jīng)過過濾器 過濾，最后進(jìn)入反滲透裝置進(jìn)行脫鹽處理及消毒，主要工藝流程如圖1所示。

圖1 礦井水處理工藝流程圖

井下排水經(jīng)中央水泵房排水泵加壓后由排矸立井排出，壓力供至風(fēng)井工業(yè)場地內(nèi)的井下水處理站調(diào)節(jié)預(yù)沉間，沉淀池出水進(jìn)入集水池后一部分由黃泥灌漿泵壓力送至黃泥灌漿站，另外一部分再經(jīng)凈水器供水泵提升至高密度迷宮斜板凈水器，在水泵吸水管中，加入堿式氯化鋁，其投加量為13－20mg/L，經(jīng)混合、反應(yīng)、沉淀后出水進(jìn)入中間水池。中間水池內(nèi)的水再由過濾器供水泵提升依次進(jìn)入重力無閥過濾器、瓷砂過濾器、活性炭過濾器，出水經(jīng)阻垢劑投加裝置和調(diào)PH值裝置后由反滲透裝置脫鹽處理，清水根據(jù)不同用量分別進(jìn)入井下消防灑水水池。在日用消防水池中均投加ClO2消毒劑消毒去除水中嗅、色及大腸菌群。最后日用消防水池內(nèi)水由消防泵和外供水泵等泵組分別向不同的用戶供水。為了節(jié)約建設(shè)投資，便于控制管理，同時為了提升礦井水處理自動化水平，礦井水處理站電氣控制采用PLC集中控制、人工操作與全自動控制相結(jié)合。針對本系統(tǒng)布置分散的特點(diǎn)，設(shè)置多臺現(xiàn)場控制箱，每臺控制箱均設(shè)有PLC信號輸入及輸出點(diǎn)，以實現(xiàn)系統(tǒng)集中控制及聯(lián)動。由于該礦井水設(shè)施建在地面，礦井水會在井下中央水倉初次沉淀，需要經(jīng)常清理中央水倉；同時，該水處理技術(shù)中使用的凈水器和過濾器體積較大，三個車間廠房占地面積大，土建和安裝工程投資較高。

4 結(jié)語

(1)調(diào)解預(yù)沉池和加藥裝一起有較好的沉淀效果，可使出水水質(zhì)SS＜900mg/L，再利用行車式刮泥機(jī)可輕松清理沉淀池內(nèi)的沉淀物。(2)ClO2發(fā)生器的使用比傳統(tǒng)加氯工藝安全可靠。(3)反滲透膜脫鹽技術(shù)在礦井水處理中具有一定的優(yōu)勢。(4)PLC集中控制系統(tǒng)的使用可實現(xiàn)集中控制，極大的減小了礦井投入和人員的勞動量。(5)如何縮小廠房大小以及將水處理站建于井下將是礦井水處理技術(shù)發(fā)展的趨勢。

[1]牛明禮,單邵磊,劉佳,等.超磁分離凈化技術(shù)在礦井水井下處理站中的應(yīng)用[J].能源環(huán)境保護(hù),2013,6,27(3).

[2]朱曉玉.淮北礦區(qū)礦井水處理技術(shù)與應(yīng)用研究[D].安徽:合肥工業(yè)大學(xué),2012.

[3]席國強(qiáng).彬長礦區(qū)礦井水資源化實驗研究[D].陜西:西安科技大學(xué),2012.

王萬倉(1984—),男,工學(xué)碩士,2010年畢業(yè)于西安科技大學(xué)機(jī)械制造及其自動化專業(yè),現(xiàn)就職于陜西彬長文家坡礦業(yè)有限公司,從事礦山機(jī)電管理和安裝工程管理方面工作。