矿井水井下处理应用与研究

杨岳皎

摘要：白皎煤矿作为国有大中型企业，为进一步节约资源，拟将矿井废水直接在井下处理回用，每年节约废水处理成本85.41万元，为发展矿井水资源循环经济,实现水资源优化利用,具有良好的经济、环境和社会效益。并且通过井下水处理回收利用的实施将填补煤矿工业用水在井下处理利用的一片空白。

关键词：矿井废水生活用水循环经济井下处理综合利用

1、矿井废水利用现状

白皎煤矿从1970年建矿以来，饱受水、火、瓦斯等灾害的侵袭，水患情况特别严重，一直制约矿井的正常发展。在1998年出现罕见的水患冲击，水量高达100000m3/d，导致矿井被水患所掩埋，对矿井生产、经济发展造成严重损害。

同时，矿井水作为影响矿井发展灾害之一，按照环境保护相关要求规定，矿井废水必须经过处理达标后才能进行排放。2008年9月，地面投资695万元新建一套日处理40000m3自动化水处理系统，将矿井废水处理、回收利用，率先实现矿井水资源的循环经济利用。目前，矿井正常生产、生活回用水2000m3/d-3000m3/d，约占矿井废水排放的10%,其余全部采用地面处理达标排放流入河流。

2、矿井水质特征

2.1矿井水量

矿井废水根据不同时期、不同季节涌水量不同，通常情况下在雨季时分，矿井涌水来量最大。根据我矿矿井涌水量成果表显示，以2010年涌水情况统计显示，矿井最大涌水量约为40000m3/d，平均涌水量约为28300m3，矿井生产用水约3250m3/d。

2.2水质特征

矿井水主要是因为矿井开采破坏裂隙含水带，裂隙水往下流，形成积水。大多数矿井水是中性或微碱性的，但有时由于含有游离二氧化碳或游离硫酸，同时矿床中含有的硫化物，腐殖质等无机物，有机物与富含氧的水发生一系列的化学反应，也有酸性矿井水。由于裂隙水往下流的过程中把煤层中细小颗粒带走，所以废水中往往含有悬浮状态的矿物质和煤粒。

3、处理过程中存在问题

由于混凝药剂选择和投加不当,使得一些煤矿矿井水处理后达不到预期效果。由于不能及时对进水和出水水质、处理流量、加药量、水池液位等进行监控,许多矿井水处理工程只有水泵和简易的加药装置。因此,矿井水处理后的水量和水质无法得到保证。

4、矿井污水处理原则

4.1水处理思路

根据矿井水量较大，结合矿区实际情况，我矿根据时代发展，实行水资源化循环经济，坚持开发与环境保护并重，经济效益与环境效益相统一的方针；贯彻因地制宜，综合配套的原则；使用高效节能、简便易行的污水处理新工艺、新技术，要求经济实用的原则；在保证处理效果的前提下，力求使投资省，运行费用低，管理方便，运行稳定可靠，维修方便。在整体布局上，综合工艺要求与地质条件尽可能与煤矿布局相协调，做长期设计综合考虑。

4.2出水水质标准

针对矿井水特殊情况，确定设计出水水质达到污水《煤炭工业污染物排放标准》，即：CODcr小于等于50mg/L，PH呈现中性，色度小于50倍，温度为常温，氧化物小于10mg/L等，固体混合物小于50mg/L

5、水处理系统

5.1目前废水排放流程

根据白皎煤矿目前矿井废水流程介绍，矿井水集中由+300东西运输大巷1m水沟汇入水仓入水口初步沉淀池进行初步沉淀，在入水口设置栅栏，将大固体废弃物、垃圾进行初步隔离，通过初步沉淀池预处理，沉积大部分煤泥，滤液流入20000m3水仓储存，利用主排水系统将初步处理过的矿井水排放到地面集中处理。

5.2工艺流程

根据矿井废水处理工艺介绍结合矿井的实际情况，初步选用目前白皎矿地面处理系统，即初步沉淀+絮凝沉淀法进行处理方法。

流程：井下处理法：

↓

PAC和PAM

↓

汇入矿井水→沉淀池→水仓→泵→地面外排循环使用

↓↓

煤泥回收煤泥回收

5.2.1矿井水初沉

由于废水处理水量较大，结合煤矿废水含悬浮物较多的特点及矿井优势，将矿井东西运输大巷1米水沟作为初沉，将源水中的泥砂类大颗粒的固性物沉淀下来，降低了下一步絮凝反应的投药量。同时在进入水仓淤泥清理池前设置栅栏，将大固体废弃物及其他垃圾与水隔离，减少对水质的影响。

5.2.2设置投药站

在初步沉淀池与主水仓连接处设置投药站，安装井下防爆投药器，该处设置开挖1m3容量水池，设置投药站，将原矿井水通过投入药物进行反应。

5.2.3絮凝反应

将矿井主水仓作为絮凝反应池，利用絮凝剂和助凝剂与污水中的大颗粒物质产生化学反应，反应阶段分为四个阶段：电性中和吸附架桥卷扫和网捕。通过絮凝反应，使污水中的悬浮物大量聚集、链接，增加悬浮物的总重量，从而加强了污染物的沉淀效果。

5.2.3用水集中池

经过初步处理及絮凝反应，矿井水在20000m3水仓中集中反应，通过水仓的慢慢流动，充分保证水质的净化，并储存。

5.2.4排泥系统

在水处理过程中，每天产生大量的污泥，如果处置不当，将会造成二次污染，该污泥不论是回填还是做低级燃料都需要脱水干化，便于运输，在初步沉淀池采用局部清理，矿车转运的方式将淤泥运出地面，

六、实施后的效益分析

6.1经济效益

6.1.1电费效益

目前矿井采用MD500-57*4（配套450KW电机）及MD600-55*4（配套630KW电机）水泵联合进行排水，排水高度为150m,按照MD500-57*4进行排水，每小时进行排水500m3,需要用电450度。按照工业用电平谷期进行排水要求，电费为0.72元/度。改造后的系统将生产用水全部实行井下处理，每年直接减少排水电费3250*360*0.72=854100元。

6.1.2药剂费用

矿井废水处理采用井下处理与地面处理的模式，井下处理后地面处理将减少药剂费用，此处无明显效益。

6.2社会效益

矿区废水排放一直为环境污染源头，井下水站的建成，按照每天回用3250m3/d，每年减排矿井废水3250*360d=118.625万吨，加强对污染源的治理，实现矿井水综合处理循环利用，特别是在我县工业污染较重，水资源严重缺乏的城市。而且使废物资源化，变废为宝，化害为利，实现了经济与环境效益的统一。资源的合理利用与保护，真正达到了经济、社会、环境的三统一，有利于推动可持续发展战略的实施，有利于污染控制和生态环境保护，有利于矿区可持续发展。通过一系列的改造。我矿将逐步实现西部"绿色矿区"。

7、结束语

白皎煤矿遵循可持续发展的战略方针，在地面扩建40000m3自动化污水处理厂后，逐步实施水资源井下处理回收利用，减少资源回收二次投入，实现矿区资源利用多元化，其处理技术及思路在其它煤矿区可以得以很好的应用。同时，开创矿井废水井下处理回用的先河。

参考文献

（1）废水处理与矿井水资源化北京《煤炭工业出版社》2002.

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