山西煤矿5000m³/d矿井水深度处理案例分析

2023-02-03 14:07

煤炭在我国能源结构中占70％以上，煤炭开采过程中会排放大量废水，若不经处理直接排放，势必对环境造成严重污染，同时造成水资源的大量浪费，无法实现循环经济的目标。据统计我国40％的矿区严重缺水，已制约了煤炭生产的发展。矿区多处于山区，水资源更为缺乏，地表水又多为间歇性河流，枯洪水季节流量相当悬殊，常年流量稀释能力差，排入河流的污水造成严重污染。因此，开发、管理、利用好煤矿水资源，对煤炭工业可持续发展具有重要意义。矿井污水经治理后综合利用，对矿区经济的发展起到至关重要的作用。

一、我国矿井水处理现状

（1）高悬浮物矿井水的澄清处理。我国高悬浮物矿井水处理技术已较为成熟，尤其煤矿地下水库净化技术的发展和应用，实现了矿井水的大规模低成本自净化。主要有常规处理技术、超磁分离水技术、高密度沉降技术、煤矿地下水库净化、膜分离技术等。

（2）高矿化度矿井水处理。按照处理工艺顺序主要分为预处理、脱盐浓缩和蒸发结晶3个工艺段。含特殊组分的矿井水的处理。主要是含氟和含铁、锰矿井水，以及少量的含重金属矿井水，主要处理技术包括含氟矿井水处理技术和含铁、锰矿井水处理技术。

二、华浦矿井水处理案例分析

1.矿井工程概况

Ø 项目名称：山西X煤矿

Ø 处理规模：井下废水处理量Q=5000m3/d，回用水量Q=1800m3/d。

Ø 执行标准：《煤炭工业污染物排放标准》(GB20426-2006)，达标后外排，回用水质要求达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)要求，回用至澡堂供职工洗浴使用。

2.矿井废水的水质特点分析

Ø 是井下废水多数时候比较浑浊，色度高，污染物主要为悬浮物(SS)，水质变化较大，悬浮物浓度变化大，其悬浮物含量远高于地表水，感官较差。

Ø 悬浮物颗粒直径小、比重较小、沉降速度较小。矿井废水中悬浮物颗粒直径一般只有2～8μm，超过85%的悬浮物粒径在50μm以下;煤粉密度一般只有1.3～1.5g/cm3，远远小于地表水系中泥砂颗粒物的密度(2.4～2.6g/cm3)。

Ø 是化学需要量(COD)超标，主要原因是矿井废水含有少量的污机油、乳化油、腐烂污坑木等有机物。另外，悬浮物中的煤屑中碳分子的有机还原性也会导致COD超标。四是酸性矿井废水含有有毒有害的重金属离子，铁、锰等重金属离子超标。

3.矿井废水设计思路

煤矿井下废水处理与综合利用工艺较多，但是通常采用混凝沉淀+过滤的工艺。本工程对其进行优化设计，采用的是初沉+混凝沉淀+过滤+深度处理的处理工艺。煤矿井下废水含有大量悬浮物，初沉是为了对废水中的较大悬浮物进行预沉淀。煤矿生产期间，矿井水排放量和水质具有很大的差异性。通常，煤矿每天选择在电费较低时持续排出矿井水，因此需要在排出口设置一个比较大的调节池。为此，本工程将初沉和调节池合并设计为预沉调节池，不仅具有调节水量、水质的作用，还能起到初沉的效果，提高了处理系统耐冲击负荷的能力。

鉴于矿井废水可生化性低、悬浮物含量较高的特点，处理思路为：井下废水全部经过初沉、混凝、斜板沉淀、过滤物化处理后，出水能稳定达标排放。深度处理一般采用反渗透工艺。为了适应反渗透膜的进水要求，防止原水中悬浮物堵塞反渗透系统，给系统运行造成障碍，影响膜的寿命，因此必须进行预处理，使原水流经反渗透膜表面之前就去除悬浮成分和易浓缩结垢的物质。

4.矿井水处理工艺优点：

Ø 对原水水质波动适应性好：即能有效地缓冲来水水质和水量负荷的变化，从而保证合格的出水水质;

Ø 管理简单、运行可靠，处理流程大大简化，操作管理及维护方便;结构紧凑，能节省宝贵的土地资源和降低投资，减少占地面积30%，节约基建建设投资20%～30%;

Ø 采用高效斜板沉淀池，泥浆采用脉冲气流输送，不会堵管，无需冲洗，具有沉淀效率高、停留时间短、占地少、处理效果稳定的优点，污泥浓缩同步完成。

三、总结

矿井废水处理工艺投资较低、占地面积小、运行稳定，操作管理简便，抗冲击负荷能力强，运行费用合理，在煤矿井下废水处理与综合利用中具有独特的优越性。净化处理采用混凝、沉淀与过滤工艺，深度处理采用超滤和反渗透工艺，适合井下废水回用处理，是经济和切实可行的，出水指标达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)要求。该矿井废水处理与利用工程已于2018年5月投入运行，处理效果良好，出水稳定可靠，出水水质较好。出水回用至澡堂供职工洗浴用，解决了矿区职工洗浴问题。