矿井水是在煤矿开采过程中, 顶板、底板和煤柱产生的地下涌水。由于受井下采矿和人为活动的影响, 矿井水极易受到污染, 矿井水流经煤层进入矿井水仓, 除被煤层污染外, 还由于矿井冲刷, 含有大量的煤屑等悬浮物, 并含有少量有机物和微生物, 属于轻度污染工业废水, 处理投资和运行费用均低于其他工业废水和生活污水, 便于回收利用, 因此, 矿井废水是一类易于回收利用的水资源。采用相应的处理工艺进行矿井水处理与回收利用, 使处理后水质达到工业循环水利用标准, 在消除了环境污染的同时, 也开源节流地回收了宝贵的水资源, 这将进一步促进工业生产的可持续发展。
本文以陕北地区某工业园区内, 陕煤集团神木能源发展有限公司与陕煤集团柠条塔矿业公司企业间的合作为例, 详细介绍了将煤矿井下废水通过一体化净水工艺处理后作为化工、电力生产用水。
陕煤集团神木能源发展有限公司近年来快速发展, 企业规模逐步壮大, 用水量越来越大, 而所属工业园区可用水资源匮乏, 严重制约了公司的生产发展;而毗邻同一集团所属柠条塔矿业有限公司有大量的井下废水资源, 需要一边支付人力、电力、设备资源将矿井废水简单处理后外排, 一边还向社会缴纳为数不菲的排污费。两公司协商后采取战略合作, 将煤矿井下废水通过新建水处理工程处理后, 作为化工、电力生产用水。该项工程不仅可以解决能源公司的生产用水问题, 也可以使柠条塔矿井下废水尽可能的回用, 解决因废水外排引起的环境污染问题, 对水资源的循环利用和环境保护作出了很大贡献, 同时也实现了企业的互利共赢。
(1) 采矿废水:主要来源于采矿过程中, 凿岩、爆破散水、液压支柱等设备排水和巷道降尘洒水等工序产生的废水。
(2) 井下涌水:主要来源于矿井开采过程中产生的地表渗透水、岩石孔隙水、矿坑水、地下含水层的疏放水等, 煤矿矿井的井下涌水水质成分较为简单, 主要污染物为SS。
(1) 处理水量:设计处理能力为300m3/h。
(2) 进水水质:化学需氧量 (CODCr) :40mg/L;生化需氧量 (BOD5) :15mg/L;悬浮物 (SS) :500-700mg/L;色度:黑色。
根据矿井废水以悬浮污染物为主体的水质实况, 并结合《城市污水再生利用工业用水水质》 (GB/T19923-2005) 中循环冷却水标准, 结合技术提供方多年来的工程经验总结, 特别是对于该废水的处理实践总结, 该水处理项目主要处理悬浮物和微量的有机物, 选用国内矿井成功运行多年的处理工艺及设备系统, 即絮凝反应、澄清和过滤。
絮凝剂选用目前絮凝效果良好的碱铝PAC (铁盐易使出水水质发黄, 故不能选用) , 絮凝、澄清选用效果非常出色的带斜管的水力悬浮澄清器 (水力悬浮澄清器分第一、第二反应室、澄清室、沉淀室) , 澄清室加装斜管后, 表面负荷较没加斜管前大大提高, 从而也减小了水处理设施的有效容积和水处理设施的占地面积, 沉淀室的污泥300%的回流, 大大加强了污泥絮凝沉淀效果。整个处理工艺, 简单、先进, 而且处理设施占地面积少, 运行费用低, 可靠性好, 出水稳定, 高效, 便于管理。
由于该矿井废水主要污染物为煤粉, 且冬季寒冷, 故本项目的污泥处理方案采用带式压滤机进行处理, 可以有效回收煤粉, 另外又可以不受气温影响。
由矿井来的压力废水首先进入调节池 (最大的压力在于井下生产系统的清仓过程, 带来的颗粒煤粉泥非常大, 设计不当会严重影响调节池的正常工作, 设备无法正常工作) 调节水量、均合水质后, 废水经过杂浆提升泵的提升经过管道混合器混合投加的PAC后进入水力悬浮澄清器, 进水首先通过水射器喷射进入水力悬浮澄清器的第一反应室, 同时沉淀室的污泥被水射器产生的负压而同原水一同进入第一反应室, 并和原水在反应室中充分接触、碰撞, 并在絮凝剂PAC的作用下形成粗大密实的矾花, 矾花颗粒大的在自重作用下直接在沉淀室沉淀下来, 矾花颗粒在自重作用下不能直接沉淀下来的, 在随出水经过澄清器上部所设高效斜管时, 矾花得到很好的沉淀, 此时, 出水已相当清澈, 出水即可达标排放。水力悬浮澄清器的出水重力流入重力无阀过滤器进行过滤, 出水即可达到生活杂用水水质标准, 重力无阀过滤器产生的反冲洗水返回调节池, 而水力悬浮澄清器产生的污泥进入污泥浓缩器经过浓缩后由螺杆泵的提升进入带式压滤机, 压滤液返回调节池, 压滤的泥饼可作为煤粉回收。
本单元对系统的运行至关重要, 不仅要沉淀煤泥而且要承担矿井生产清仓时的高负荷冲击。尺寸:28000×21000×6000;配套:刮泥机4套、污泥泵6台 (4用2备) 。
一步净化器8套;处理能力:40--55 m3/h;DN300管道混合器1套。
重力无阀过滤器4套;处理能力:80--120 m3/h。
本设计加药为絮凝剂PAC和PAM, 采用溶药、加药于一体的加药机两套, 加药机规格为TXJ--Ⅱ, 该加药机配备16台计量泵, 8用8备。
清水池:钢砼结构, 容积为10000 m3。
(1) 污泥池:主要收集调节池的污泥和集水池的底部污泥。配置:2台 (1用1备) 尺寸为5000×5000×5000的QW30-20-3.0污泥泵 (带搅拌) 。
(2) 压泥机系统:1套带式压泥机、1台清洗泵。
(3) 污泥加药系统:2套TXJ--Ⅰ、每套带有2台加药泵 (1用11备) 。
主要来源于反冲洗及污泥池上清液的收集, 经过沉淀上清液提升到调节池循环处理, 底部的污泥通过污泥泵打入污泥池。
配置:2台QW30-20-3.0污水提升泵、2台带自耦QW30-20-3.0污泥提升泵。尺寸:12000×12000×6000。
一座3024 m3的调节池、一座10000 m3清水池、一座房高12米的750m2水处理厂房、一座90m2泵房及控制、一座125 m3污泥池、一座854 m3集水池。
(1) 本文对矿井废水处理工艺流程、矿井废水处理配电和控制、工艺设备、结构参数等过程进行了研究;上述研究对矿井废水处理具有积极的指导意义。
(2) 本水处理工程是化工、电力企业与煤炭生产企业的合作典范, 拓宽了合作渠道, 不仅缓解了煤矿生产企业排水问题, 还解决了化工、电力企业用水问题, 为双方企业创造了经济效益, 而且还可以增加部分就业岗位, 具有相当深远的社会和经济效益, 实乃为一举多赢之举。
摘要：本文以陕北富煤地区, 某化工、电力企业与煤炭生产企业的矿井废水为合作纽带, 以矿井废水为研究对象, 针对其矿井废水进行了分析, 根据该矿矿井废水主要为悬浮物和微量有机物的特点, 采用工艺合理、技术成熟可靠的一体化净水处理工艺, 即絮凝反应、澄清和过滤一体化, 并对处理流程、工艺参数、设备选型进行了优化设计。
关键词：矿井废水,一体化,工艺参数,优化设计
[1] 来伟良.PLC控制系统在矿井水处理工程的应用[J].能源环境保护, 2013, 27 (3) :6-9.
[2] 赵丽媛, 李北罡, 王维.粉煤灰在矿井废水处理中的应用研究进展[J].工业水处理.2011 (11) .
推荐阅读：
基于层次分析法的矿井通风系统安全评价指标09-10
基于物联网的矿井提升设备监测系统研究01-19
基于矿井3G的通信网络论文（共3篇）04-23
基于大数据分析的计算机信息处理技术探究12-23
基于PLC技术的矿井排水系统远程自动化控制系统研究05-12
矿井轨道运输车辆掉道原因及控制探究09-13
废弃矿井瓦斯抽采现状分析与探究09-13
煤炭矿井防治水技术分析及应用研究10-11
