礦井水處理工藝及其回用探究

礦井水處理工藝及其回用探究

Summary：近年來，我國對礦產(chǎn)資源的需求不斷增加，礦井水處理工作也越來越受到重視。在礦區(qū)經(jīng)營發(fā)展中，水資源是不可或缺的重要組成部分，對礦井水進(jìn)行處理，可以在一定程度上緩解礦區(qū)缺水等問題。礦區(qū)內(nèi)的地質(zhì)條件非常復(fù)雜，所以由地下水與滲透地表水形成的礦井水處理難度相對較大。本文首先分析礦井水處理的國內(nèi)研究現(xiàn)狀，其次探討礦井水處理工藝技術(shù)要點以及出水回用，最后就節(jié)能降耗管理進(jìn)行研究，以供參考。Keys：礦井水；磁混凝；工藝條件引言煤礦伴隨煤炭生產(chǎn)排放大量的礦井水，長期以來我國煤礦礦井水作為生產(chǎn)廢水經(jīng)簡單處理后直接外排，已使礦區(qū)周邊的環(huán)境受到了一定影響。由于煤礦礦井水水量大、同時存在礦化度高的現(xiàn)象，所以采用常規(guī)治理方案處理礦井水從技術(shù)上和經(jīng)濟上有很大困難。1礦井水處理的國內(nèi)研究現(xiàn)狀大量的分析研究表明：通常采用絮凝、沉淀和過濾的工藝處理漂浮顆粒物居多的礦場污水。為節(jié)約水資源，實現(xiàn)礦井水的再利用，周、榮衛(wèi)國等，闡述了不同礦山由于地域、自然環(huán)境和氣候的差異，其理化性質(zhì)也不盡相同。并介紹了使用礦山采空區(qū)沉淀預(yù)處理和氧化池曝氣處理并融合互沖過濾器設(shè)備的礦井水井下處理工藝，此外，還對處理之后的水體進(jìn)行了澄清分離工藝。王德海等則介紹了在礦井水中加入一定濃度的聚合氯化鋁（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）進(jìn)而來提高礦場水中懸浮顆粒的絮凝沉淀效果，并配合增加調(diào)節(jié)池的容積，利用刮泥排泥的機械設(shè)備來進(jìn)行礦井水中懸浮顆粒的去除，最終通過過濾工藝完成礦井水的凈化。本方法存在成本較高且設(shè)備占地面積大，處理效果不明顯等問題。山西省某煤礦使用增強絮凝、延長沉淀周期、過濾、殺菌等傳統(tǒng)方式對礦場污水展開凈化處理，基本上克服了礦場供水難題。由于礦場水中大量固體微粒（如煤泥和石灰?guī)r）在集水坑中沉積，清理頻率提高，清理周期縮至一半即154d。與礦井水的地面處理相比，礦井水的地下處理相對較難。礦井水的地下預(yù)處理可有效減少清淤頻率，延長清淤周期，工作量、人工費用、能耗均可可有效降低。2礦井水處理工藝技術(shù)要點分析2.1水文地質(zhì)條件的勘探相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)采取多種勘探技術(shù)對井下狀況進(jìn)行綜合了解，掌握地下巖層的含水狀況及突水方式，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行預(yù)防，以降低水害所造成的影響。在具體的水文地質(zhì)條件勘探工作中，采用傳統(tǒng)單一的勘探手段具有一定的限制性，因此通常結(jié)合物探技術(shù)與鉆探技術(shù)，利用目前最先進(jìn)的電磁檢測技術(shù)，對井下不同位置的含水層進(jìn)行探測。通過鉆探手段對井下具體富水區(qū)域的面積和位置等相關(guān)的信息進(jìn)行收集，并整理為具體的地下含水層分布圖和涌水關(guān)系圖等，對各水體之間的連通關(guān)系及井下水分的特性等進(jìn)行了解，制定對應(yīng)的解決方案進(jìn)行水害預(yù)防，防止突水涌水，為后續(xù)生產(chǎn)工作提供數(shù)據(jù)支撐。煤礦水文地質(zhì)勘探一般分階段循序進(jìn)行。礦井水文地質(zhì)勘探為礦井建設(shè)、采掘、開拓延深、改擴建提供了所需的水文地質(zhì)資料，是礦井防治水工作的主要水文地質(zhì)理論依據(jù)，它是在煤田水文地質(zhì)勘探的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。2.2注漿堵水技術(shù)注漿堵水技術(shù)是井下防治水害的一項重要技術(shù)，它主要是通過注漿對水體位置進(jìn)行封堵，以降低水害所產(chǎn)生的危害。在注漿堵水工作之前，應(yīng)進(jìn)行充分的水文地質(zhì)勘探工作，結(jié)合所探測到的富水性基本信息與井下巖層的受力分析，對工作面采掘過程中可能產(chǎn)生的突水進(jìn)行預(yù)判。若巖層含水量較高，則不能在短期內(nèi)對水進(jìn)行疏通，應(yīng)采取注漿堵水技術(shù)進(jìn)行治理，有效預(yù)防突水的發(fā)生。在對井下水文地質(zhì)情況進(jìn)行了解之后，確定突水風(fēng)險較高的位置，從工作面和地面同時施工進(jìn)行封堵作業(yè)，將積水控制在確定區(qū)域內(nèi)，以免對開采過程造成突水影響。2.3反應(yīng)沉淀與澄清過濾工藝的比選被調(diào)研的水站中，共有反應(yīng)沉淀過濾工藝、澄清過濾工藝和一體化凈水器三種去除水中懸浮物的工藝(設(shè)備)。調(diào)研結(jié)果為：一是一體化集成凈水器的數(shù)量占比最小，采用該工藝的礦井水處理站共有5個，只有1個運行良好。一體化集成凈水器是集混凝、反應(yīng)、沉淀、過濾于一體的凈水設(shè)備。常見問題主要為：處理水量較小，僅為設(shè)計水量的50%左右，且出水水質(zhì)往往不合格；抗沖擊負(fù)荷能力差，當(dāng)原水水質(zhì)變化較大時處理效果差。二是反應(yīng)沉淀過濾為最主要的凈化工藝，占比50%以上。三是澄清過濾方案運行效果最好，對水質(zhì)水量變化適應(yīng)性較強且占地面積小，工程投資和運行成本低。同時，澄清過濾工藝也是該礦原有的礦井水處理工藝。3出水回用分析某礦區(qū)的礦井水處理站于2019年初正式投入運行，其整體出水質(zhì)量良好，礦井水中的懸浮物清除率超過了90%。經(jīng)過檢測可以發(fā)現(xiàn)，礦井水經(jīng)過處理后無論是濁度還是其他參數(shù)都符合相關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)的要求。礦井水處理站的整體產(chǎn)水量在1060m3/h左右，其中約有13%的礦井水將會在采用井下工藝后得到回用，另有2%左右的礦井水將會在地面用水中得到回用。礦井水在處理完成后，有900m3/h左右的礦井水將會在滿足排放要求后排放至相關(guān)地點。滿負(fù)荷的情況下，燃煤機循環(huán)水的補水量為4100m3/h，主要補水水源屬于地表水，為了保護(hù)附近水體，某礦區(qū)計劃將900m3/h的礦井水作為循環(huán)水源進(jìn)行補水。因為排污許可證對燃煤機組排放的廢水要求極高，所以可以利用環(huán)保型無磷水穩(wěn)劑來進(jìn)一步控制廢水成分。若將所有礦井水處理設(shè)備的年運行時間設(shè)定為5000h，則礦井水處理成本大約可以控制在0.42元/t。經(jīng)過處理后的礦井水可以在礦區(qū)、電廠中回用，地表水取水量將會大幅下滑。據(jù)統(tǒng)計，某礦區(qū)在回水利用過程中，每年可以少取水5.30×106m3，取水、排污等費用合計將會節(jié)約超過8.00×106元。而且在礦井水處理過程中，有害成分的排放量同樣會得到控制。4節(jié)能降耗管理（1）完善管理機制。運行管理中可通過分析處理工藝環(huán)節(jié)的能耗情況，明確不同處理單元的實際能耗需求，確定與預(yù)處理能耗密切相關(guān)的控制節(jié)點，分析挖掘控制節(jié)點的節(jié)能降耗潛力?；诓煌A(yù)處理工藝和不同處理規(guī)模條件建立能耗評價指標(biāo)體系，從而能夠反映各工藝環(huán)節(jié)的能耗水平，便于進(jìn)行工藝環(huán)節(jié)間的縱向比較和各處理站間的橫向比較。建立節(jié)能降耗目標(biāo)，進(jìn)行能耗分析、節(jié)能潛力的識別和能耗管理水平的提升，實現(xiàn)對礦井水預(yù)處理系統(tǒng)的精確控制，完成節(jié)能降耗目標(biāo)。（2）提升節(jié)能降耗意識。在日常工作中具備節(jié)能降耗意識，做好各個環(huán)節(jié)的能耗控制。定期進(jìn)行設(shè)備的維修與檢查。對于一些管道，要勤洗勤換，如果出現(xiàn)了異?，F(xiàn)象，要及時進(jìn)行原因分析，并采取相應(yīng)的解決策略；加強用電負(fù)荷調(diào)度與用水的管理，避開用電高峰期，對負(fù)荷峰值加以必要調(diào)整，實現(xiàn)預(yù)處理系統(tǒng)的優(yōu)化與改進(jìn)。結(jié)語總而言之，礦井水處理工藝的重要性毋庸置疑，礦井水處理關(guān)系著環(huán)保效益與經(jīng)濟效益，因此礦井水處理工藝的優(yōu)化將成為未來行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。相信隨著人們對礦井水處理與出水回用價值的進(jìn)一步認(rèn)識，礦井水處理技術(shù)一定會變得更加完善。Reference［1］駱新宇.煤礦礦井水處理常規(guī)法與晶種法工藝路線淺析研究［J］.陜西煤炭，2021，40（增刊2）：56-58.［2］李亞娟，余耀宏，盧劍，等.滇東白龍山煤礦