楊志強(qiáng) 李圣文 卜美蘭

摘 要：該文對(duì)煤礦礦井水的“預(yù)處理+反滲透”水處理方法進(jìn)行了論述，討論了礦井水綜合利用的重要性和水處理的設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)介紹了煤礦礦井水處理系統(tǒng)的組成及其功能，針對(duì)現(xiàn)階段煤礦礦井水處理與綜合利用中存在的問(wèn)題，提出了可行的對(duì)策。

關(guān)鍵詞：預(yù)處理 反滲透 水處理 煤礦設(shè)備

中圖分類號(hào)：T082 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）03（b）-0075-01

煤炭在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中占70%以上，煤炭開(kāi)采過(guò)程中排放大量廢水，若不經(jīng)處理直接排放，勢(shì)必對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，同時(shí)造成水資源的大量浪費(fèi)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。礦井水凈化處理根據(jù)煤礦的礦井水水量和水質(zhì)特點(diǎn)采用相應(yīng)的處理技術(shù)。將礦井水凈化處理再利用，不僅節(jié)約了水資源，而且避免了污染環(huán)境和損壞用水設(shè)備，具有明顯經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。

1 煤礦礦井水處理目的

煤礦礦井水處理是以煤礦井水為原水水源，通過(guò)多層過(guò)濾處理，去除礦井水中的顆粒、懸浮物、絮狀物、油脂、傾向于產(chǎn)生結(jié)垢有害離子、鹽類物質(zhì)等，中和礦井水酸堿性，降低水的鹽度，經(jīng)過(guò)處理的出水水質(zhì)達(dá)到煤礦設(shè)備用水要求，降低煤礦用水設(shè)備的故障率，為煤礦企業(yè)的安全、高效生產(chǎn)提供保障。

大部分礦井的地下水達(dá)不到合格工業(yè)用水的標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)比較差。在這種工況下，因水質(zhì)原因造成采煤設(shè)備特別是電動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)、液壓支架的閥組、千斤頂、立柱等液壓部件的損壞大量增加。致使設(shè)備的維修周期和使用年限縮短，甚至無(wú)法正常使用。這不僅增加了設(shè)備維修及維護(hù)工作量，隨之而來(lái)的是設(shè)備維修配件投入的增大，最終導(dǎo)致采煤成本的增加。

煤礦井下水處理技術(shù)以“預(yù)處理+反滲透”為基礎(chǔ)，可對(duì)各類型的礦井用水進(jìn)行處理，經(jīng)過(guò)該處理的出水水質(zhì)滿足液壓支架及井下噴淋、冷卻等用水的需求。

2 煤礦礦井水處理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 礦井水處理的主要技術(shù)指標(biāo)

2.1.1 進(jìn)水水質(zhì)

進(jìn)水水源：礦井水。

2.1.2 設(shè)備性能

脫鹽率：≥98%；回收率：≥75%。

2.1.3 產(chǎn)水水質(zhì)

水質(zhì)外觀無(wú)色、無(wú)異味、無(wú)懸浮物和機(jī)械雜質(zhì)；硬度﹤0.2mg/L；氯離子含量﹤0.5mg/L；硫酸根離子含量﹤0.2mg/L。

2.1.4 產(chǎn)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

滿足煤礦設(shè)備用水要求。

2.2 系統(tǒng)組成及功能

系統(tǒng)主體處理工藝：原水來(lái)水→手動(dòng)截止閥→電動(dòng)球閥→減壓閥→原水箱→原水水泵→絮凝劑加藥裝置→1#細(xì)沙過(guò)濾器→2#細(xì)沙過(guò)濾器→活性炭過(guò)濾器→阻垢劑加藥→保安過(guò)濾器→立式高壓泵→一級(jí)反滲透設(shè)備→純凈水箱→純水泵→用水點(diǎn)。

2.2.1 進(jìn)水控制系統(tǒng)

礦井原水水源壓力一般比較高，因此必須對(duì)水源進(jìn)行減壓，經(jīng)過(guò)進(jìn)水控制系統(tǒng)后的原水壓力控制在0.1～0.2Mpa范圍內(nèi)。進(jìn)水控制系統(tǒng)：在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中用于控制調(diào)整進(jìn)水壓力和流量，以滿足后續(xù)過(guò)濾單元的要求。

2.2.2 原水箱

原水箱為系統(tǒng)提供原水，保證系統(tǒng)連續(xù)用水量。原水箱水箱容積設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)用水量確定，一般水箱容積要滿足系統(tǒng)10～20min的用水需要，用于緩沖供水并穩(wěn)定供水量。

2.2.3 原水泵

為系統(tǒng)運(yùn)行提供穩(wěn)定的進(jìn)水流量和壓力，以保證系統(tǒng)的運(yùn)行。原水泵為系統(tǒng)供水泵也可為預(yù)處理系統(tǒng)的反洗水泵。

2.2.4 絮凝加藥裝置

由于水中的膠體顆粒一般均帶負(fù)電荷，他們之間即互相排斥，又在水中不斷做布朗運(yùn)動(dòng)，不易下沉。投加適量的混凝劑后，經(jīng)過(guò)攪拌，使水中的微小膠體顆粒就能脫穩(wěn)而迅速下沉借助后面的預(yù)處理系統(tǒng)除去。

2.2.5 預(yù)處理系統(tǒng)

預(yù)處理系統(tǒng)由多介質(zhì)過(guò)濾器和活性碳過(guò)濾器組成，多介質(zhì)過(guò)濾器和活性碳串聯(lián)運(yùn)行，互為反洗。

2.2.6 阻垢劑加藥系統(tǒng)

阻垢劑加藥裝置的作用是在經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的原水進(jìn)入反滲透系統(tǒng)之前，加入高效率的專用阻垢劑，以防止反滲透濃水側(cè)產(chǎn)生結(jié)垢。

2.2.7 保安過(guò)濾器

系統(tǒng)配置精度為5μm的保安過(guò)濾器。5μm保安過(guò)濾器可截留水中大于5μm的顆粒，以防止其經(jīng)高壓泵加壓后進(jìn)入反滲透系統(tǒng)擊穿膜組件，造成大量漏鹽現(xiàn)象。

2.2.8 高壓泵

高壓泵的作用是為反滲透本體裝置提供足夠的進(jìn)水壓力，以保證系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的產(chǎn)水量。

2.2.9 反滲透本體裝置

反滲透裝置是本系統(tǒng)中最重要的脫鹽裝置，經(jīng)過(guò)預(yù)處理的水，在系統(tǒng)中被高壓泵加壓后，在多段膜中可脫除98%以上的鹽分，并可去除絕大部分的膠體、色素等雜質(zhì)，系統(tǒng)水回收率可達(dá)到75%以上。

2.2.10 反滲透清洗系統(tǒng)

反滲透化學(xué)清洗系統(tǒng)的作用是為反滲透膜定期提供化學(xué)清洗服務(wù)。化學(xué)清洗是根據(jù)反滲透膜的污染情況，配置一定濃度的特定清洗溶液，清除反滲透膜中的污染物質(zhì)，以恢復(fù)反滲透膜原有的特性。

2.3 系統(tǒng)控制方式

反滲透主機(jī)系統(tǒng)采用自動(dòng)控制，以減少人為因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和系統(tǒng)壽命的影響；其它過(guò)濾器運(yùn)行控制點(diǎn)和反洗系統(tǒng)采用手動(dòng)控制；自動(dòng)控制、保護(hù)系統(tǒng)；選用礦用隔爆兼安全型PLC控制箱。

系統(tǒng)采用PLC微機(jī)全自動(dòng)控制，在控制面板上設(shè)有自動(dòng)/手動(dòng)切換開(kāi)關(guān)，反滲透裝置及系統(tǒng)控制液位聯(lián)動(dòng)設(shè)一套PLC微機(jī)控制柜、一套動(dòng)力柜，液晶顯示屏上可讀出反滲透裝置供水壓力、反滲透進(jìn)水溫度等的有關(guān)工藝參數(shù)，操制盤(pán)啟、停進(jìn)水高壓泵及相關(guān)的電動(dòng)閥及氣動(dòng)閥，PLC微機(jī)柜有各種工藝參數(shù)報(bào)警功能，泵過(guò)載和高低壓保護(hù)報(bào)警，實(shí)行系統(tǒng)的自動(dòng)診斷的能力。

當(dāng)反滲透投入運(yùn)行時(shí)，為防止高壓泵突然起動(dòng)升壓，高壓泵出口壓力緩慢上升，同時(shí)高壓泵出口設(shè)置電動(dòng)慢開(kāi)閥PLC控制，閥門(mén)的開(kāi)啟通過(guò)設(shè)定時(shí)間緩慢打開(kāi)。為防止反滲透的誤操作，在反滲透出水端設(shè)有膜爆破裝置，當(dāng)反滲透裝置在超高壓的情況下，膜爆破裝置自然泄壓。

3 結(jié)語(yǔ)

煤礦井水是伴隨煤炭開(kāi)采而進(jìn)入采掘空間且必須排出的一種廢水，其特點(diǎn)是排放量大，除酸性礦井水外，一般污染程度均較輕，經(jīng)處理后是很好的再生水資源。文章針對(duì)煤礦井下用水設(shè)備的工況要求，研究煤礦井水處理技術(shù)，經(jīng)過(guò)該技術(shù)處理的出水水質(zhì)達(dá)到煤礦設(shè)備用水的要求，煤礦井水處理技術(shù)不但在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都是可行的，而且經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益都非常顯著。

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