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        礦井水井下處理新技術(shù)及工程應(yīng)用

        2021-05-23 10:09:44戴守國
        中國金屬通報 2021年2期
        關(guān)鍵詞:濾池反滲透水井

        戴守國

        (河北省煤田地質(zhì)局水文地質(zhì)隊,河北 邯鄲 056000)

        在礦井開發(fā)的過程中,需要進(jìn)行排水,如果沒有選擇適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行排水,不僅會導(dǎo)致水資源的不必要消耗,還會對于周圍的環(huán)境造成不利影響,導(dǎo)致礦井無法獲得預(yù)期的經(jīng)濟(jì)收益和社會效益。在這一情況下,應(yīng)該對于新技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用,降低礦井水井下處理對于水資源的消耗,提高水資源的利用率,改變礦井水資源較為短缺的現(xiàn)狀,為礦井的長期合理開發(fā)提供了有利條件作為支持。

        1 傳統(tǒng)礦井廢水處理技術(shù)存在的不足

        從當(dāng)前的情況來進(jìn)行分析,目前我國礦井開發(fā)的過程中存在著一些不足,大部分具有豐富礦產(chǎn)儲備的區(qū)域,水資源是比較少的,借助于傳統(tǒng)模式開展水井下處理,不僅會消耗較多的水資源,還會對于周圍的環(huán)境造成不利影響,為了解決這一問題,就必須要科學(xué)合理的對于現(xiàn)代化技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用,提高水資源的利用率,創(chuàng)造更多的利潤。從當(dāng)前所開展的礦井水處理來進(jìn)行分析,可以發(fā)現(xiàn)其所運(yùn)用的技術(shù)難度比較低,無法發(fā)揮技術(shù)最大化的作用,不僅會浪費資源,還花費了較多的資金,這從某種角度來說,限制了礦井的正常運(yùn)轉(zhuǎn)[1]。

        2 礦井水井下處理新技術(shù)及應(yīng)用

        隨著技術(shù)水平的提升,礦井中所運(yùn)用的綜合設(shè)施設(shè)備數(shù)量不斷提升,開展礦井井下處理已經(jīng)成為了時代發(fā)展的必然,其能夠從當(dāng)?shù)氐默F(xiàn)實情況出發(fā),降低不必要的資金消耗,高效的利用水資源和土地資源,使廢水被更加高效的處理,為其創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)收入。

        2.1 采空區(qū)礦井廢水處理技術(shù)

        在對于礦區(qū)進(jìn)行開發(fā)的過程中,地表出現(xiàn)下沉,經(jīng)過人為挖掘,會形成井下空洞,采空面積比較大。為了避免采空區(qū)出現(xiàn)塌陷,一般會運(yùn)用矸石等進(jìn)行填充,來為采空區(qū)提供條件。在這個過程中,對于采空區(qū)礦井廢水處理技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用,主要是指在對于矸石進(jìn)行應(yīng)用、填充時,需要對于廢水進(jìn)行處理、過濾、沉淀,使地下水得到凈化,能夠被再次使用到礦井開采之中,為其提供充足的水資源[2]。在這個過程中,應(yīng)該將所填充的物質(zhì),比如說矸石等作為過濾材料,來對于被污染的水資源進(jìn)行處理,然后將井下水資源排放到采空區(qū)之中,這能夠達(dá)成凈化水資源這一目標(biāo),使礦井廢水能夠被多次重復(fù)的應(yīng)用。除此之外,在完成第一次凈化工作之后,應(yīng)該運(yùn)用中速過濾罐展開二次處理,并將處理完成的水放置到蓄水池中,運(yùn)用加壓泵加水打入到井下供水網(wǎng)中,這能夠獲得較好的成效。因為這一技術(shù)主要是在采空區(qū)進(jìn)行應(yīng)用,不會對于地面土資源造成浪費,降低了進(jìn)行設(shè)施建筑需要投入的資金。并且,其操作難度比較低,優(yōu)勢較為明顯。但是,這一技術(shù)需要有較好地質(zhì)構(gòu)造的礦區(qū)環(huán)境作為支持,并不能夠被廣泛應(yīng)用到所有礦井水井下處理之中。

        2.2 反滲透廢水井下處理技術(shù)

        反滲透水井下處理技術(shù)主要被應(yīng)用到高礦化度礦井水處理之中。這一設(shè)施設(shè)備是由石英砂過濾器、活性炭過濾器、反滲透裝置等構(gòu)成的,而且管路以及水箱的原材料應(yīng)該是不銹鋼。想要對于廢水進(jìn)行二次利用,其礦化度應(yīng)該在1000以下,并確保其中氯離子的含量不會超出200,其中碳酸鈣的含量也要在500以下。在進(jìn)行反滲透處理以后,電導(dǎo)率比較高,能夠確保井下廢水可以被重復(fù)進(jìn)行使用,能夠被應(yīng)用到液壓支架、消防、乳化油制作以及設(shè)備冷卻之中,效果比較好[3]。但是,對于反滲透廢水井下處理技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用,需要確保其不會發(fā)生爆炸、不會因為潮濕出現(xiàn)一些問題,這從某種角度來說,增加了資金的投入,因此其只適用于需要處理數(shù)量較小的井下廢水。根據(jù)相關(guān)資料調(diào)查分析,發(fā)現(xiàn)借助于陶粒以及瓷沙,能夠較為有效的提升過濾質(zhì)量,使礦化度達(dá)成要求。運(yùn)用這一方式需要投入的資金比較少,能夠創(chuàng)造較多的經(jīng)濟(jì)收益,受到了大部分礦井企業(yè)的關(guān)注,應(yīng)用較為普遍。

        2.3 廢水井下處理系統(tǒng)技術(shù)

        在開展礦井水井下處理,對于系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時一般是通過沉降、過濾、阻止污垢的出現(xiàn)以及供水等多個環(huán)節(jié)構(gòu)成的。在進(jìn)行設(shè)計的過程中,需要考慮到平流區(qū)以及斜管區(qū),構(gòu)建一個綜合性比較強(qiáng)的沉淀池,并借助于初級過濾器以及精確過濾器展開處理,在這個過程中需要使用永磁性阻垢儀,合理的對于被污染、無法正常使用的水資源進(jìn)行處理。隨著技術(shù)水平的提升,自動化設(shè)施設(shè)備得到了一定的發(fā)展,并且在系統(tǒng)中得到了應(yīng)用,系統(tǒng)能夠及時的操控設(shè)備,對于設(shè)施設(shè)備進(jìn)行關(guān)停。并監(jiān)督管理系統(tǒng)的運(yùn)行,了解其動態(tài)變化情況,這能夠在較短的時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的問題,并進(jìn)行預(yù)警[4]。借助于廢水井下處理系統(tǒng)技術(shù)能夠更加高效的對于污水進(jìn)行處理,這提升了水的質(zhì)量,效果較為突出。并且,其有著較高的負(fù)荷能力,可以對于沖擊力進(jìn)行抵抗,不需要應(yīng)用絮凝劑就可以對于礦井內(nèi)的懸浮物質(zhì),比如說鐵、錳等進(jìn)行合理處理。但是,因為應(yīng)用這一系統(tǒng)需要有較大的過濾池作為支持,所以最好不要在水量過大的井下處理中進(jìn)行應(yīng)用。廢水井下處理技術(shù)構(gòu)造可見圖1。

        圖1 廢水井下處理構(gòu)造圖

        2.4 廢水井下超磁分離技術(shù)

        圖2 廢水污染物處理流程圖

        圖3 礦井水處理常見工藝流程圖

        超磁分離技術(shù)是當(dāng)前礦井水井下處理的關(guān)鍵新技術(shù)之一,其能夠運(yùn)用磁力比較強(qiáng)的磁分離機(jī)械設(shè)備構(gòu)建成為超磁分離處設(shè)備。借助于磁盤吸附水體懸浮物質(zhì),能夠提升磁盤轉(zhuǎn)動的速度,使其在較短的時間內(nèi)將懸浮物質(zhì)和水分隔。進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的原理主要是借助于稀土永磁材料構(gòu)造一個磁力較強(qiáng)的磁場,確保水中并沒有磁性的懸浮物質(zhì)不會受到磁場的影響,形成磁性。在這個過程中,還可以借助于磁場力發(fā)揮作用,將懸浮物和水體進(jìn)行分割,達(dá)成凈化目標(biāo)。并且,在對于懸浮物、泥渣等廢水污染物進(jìn)行合理處理之后,在進(jìn)行二次回收利用,可見圖二及圖三。借助于這一技術(shù)對于礦井水井下處理時速度比較快,并且水力停留時間比較短,不需要有較大的面積作為支持,能夠處理較多數(shù)量的水資源,這有效的提升了井下廢水處理效果,創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟(jì)收益。并且,這一技術(shù)對于水處理量的設(shè)計是比較科學(xué)的,可以將處理完成之后的水資源放置到水倉之中進(jìn)行存儲,這有效的降低了水資源的浪費情況發(fā)生概率[5]。在技術(shù)水平的影響下,目前尚未達(dá)成完全普及。但是,也應(yīng)該對其予以充分的關(guān)注。并且,在今后隨著技術(shù)實力的增強(qiáng),將會有更多的新技術(shù)被應(yīng)用到超磁分離處理技術(shù)設(shè)備之中,這能夠有效的提升其自動化水平,為工作的高效開展提供了有利條件。

        2.5 氣水相互沖洗濾池處理技術(shù)

        氣水相互沖洗濾池處理技術(shù)主要是指運(yùn)用數(shù)量較多封閉較好的濾格構(gòu)成一個濾池,并借助于壓力這一手段來進(jìn)行放水,使其出水,從而達(dá)成在壓力影響下的氣水相互沖洗濾池對于井下廢水進(jìn)行處理。通常情況下,需要進(jìn)行設(shè)計,考慮到水量以及對應(yīng)區(qū)域,一般會應(yīng)用2組濾池,開展沖洗。反沖洗主要是指借助于通氣手段,利用水源開展反復(fù)沖洗。因為濾格的反沖洗水是經(jīng)過其它濾格過濾處理之后的水資源,這有效的提升了水資源的應(yīng)用效率,并且在進(jìn)行沖洗之后能夠達(dá)成地下水復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)。

        2.6 礦井水井下處理就地復(fù)用技術(shù)

        和礦井水一般所應(yīng)用的常規(guī)方式存在著一些差異,這一方式主要是在地底下構(gòu)建水處理站,達(dá)成礦井水地下處理這一目標(biāo)。因為,礦井地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜,礦井的空間比較狹隘,并沒有形成完善的大跨度頂板支護(hù)技術(shù),這就導(dǎo)致修建地下水處理站進(jìn)行維修保護(hù)的難度比較高,因此這一技術(shù)的應(yīng)用并不普遍[6]。

        3 應(yīng)用礦井水井下處理新技術(shù)取得的效果

        從當(dāng)前的情況來看,礦井水井下處理新技術(shù)的應(yīng)用效果較為突出,有效的解決了出現(xiàn)的問題。原本的地下采空區(qū)大部分水資源都沒有得到合理的利用,浪費了較多的水資源。而在這個過程中,搜集一些清水收集處,可以將一些分散的水資源進(jìn)行存儲,將其放置到水倉之中,并借助于水倉傳遞到水泵房之中,為相關(guān)人員的工作提供支持。這有效的降低了污水泵房的水量,改變了泵房內(nèi)部壓力過大的情況發(fā)生,降低了進(jìn)行維修和清倉的負(fù)擔(dān),減少了成本的消耗,這從某種角度來說,提升了水資源的利用率,增加了水資源的數(shù)量,能夠為礦井的長遠(yuǎn)發(fā)展提供充足的的水資源作為支持,優(yōu)勢較為突出。

        4 總結(jié)

        根據(jù)上文來進(jìn)行分析,礦山水井處理技術(shù)能夠為水資源的高效利用提供支持,不僅能夠創(chuàng)造較多的經(jīng)濟(jì)收益,還能夠降低由于水資源污染所導(dǎo)致的環(huán)境破壞,隨著技術(shù)水平的提升和經(jīng)濟(jì)實力的增強(qiáng),出現(xiàn)了更多的新技術(shù)被應(yīng)用,因此在對于礦山進(jìn)行開采時,應(yīng)該科學(xué)合理的對于技術(shù)進(jìn)行選擇,使水處理技術(shù)發(fā)揮最大化的作用,為礦井的發(fā)展提供支持。

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