煤礦井下污水處理介紹

煤礦井下污水處理介紹第1頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Presentsituation煤礦水現(xiàn)狀壹Existingproblems

存在問(wèn)題貳Solution解決方案叁Economicbenefits

經(jīng)濟(jì)效益Applicationexample

應(yīng)用舉例伍肆第2頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月我國(guó)煤炭產(chǎn)量位居世界第一，煤礦礦井水的產(chǎn)生量和排放量也是位居全國(guó)工業(yè)廢水的第一，據(jù)統(tǒng)計(jì)和測(cè)算，目前全國(guó)煤炭礦井水的產(chǎn)生量達(dá)到每年45~50億m3，隨著礦井水越來(lái)越多地作為水資源開(kāi)發(fā)利用，全國(guó)煤礦礦井水的排放量?jī)H占產(chǎn)生量的一半以下，即每年排放25億m3左右。一、煤礦水現(xiàn)狀1、我國(guó)煤礦水現(xiàn)狀第3頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、礦井水的性質(zhì)由于各地煤系地層的水文地質(zhì)條件不同，礦井水從涌出到集中水倉(cāng)再提升到地面的途徑不同，各個(gè)礦區(qū)、各個(gè)煤礦的礦井水水質(zhì)差別很大，在煤炭行業(yè)水處理和環(huán)境保護(hù)界，一般根據(jù)礦井水雜質(zhì)的數(shù)量和性質(zhì)，劃分為清潔礦井水、高懸浮物礦井水、高礦化度礦井水、酸性礦井水和含重金屬及放射性礦井水等五類，有些礦井水兼有上述五類中的兩類甚至四類污染物。2、礦井水處理我國(guó)大規(guī)模、普遍地進(jìn)行煤礦礦井水處理始于20世紀(jì)80年代中期，至今僅有二十多年的歷史，但是推廣普及的速度和技術(shù)進(jìn)步的速度很快，可以說(shuō)，目前全國(guó)一萬(wàn)余家正規(guī)在冊(cè)的煤礦中，除西北地區(qū)極少數(shù)無(wú)涌水煤礦外，都建設(shè)了并運(yùn)行著礦井水處理系統(tǒng)。據(jù)我們近期調(diào)查和測(cè)算，全國(guó)煤礦礦井水的總處理能力超過(guò)20億m3/年。第4頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、礦井水處理技術(shù)：根據(jù)礦井水處理的技術(shù)特征，可以劃分為一般處理技術(shù)、特殊處理技術(shù)和深度處理技術(shù)。主要目的是去除礦井水中的煤粉、巖粉等顆粒物和懸浮物，主要技術(shù)手段是：預(yù)沉淀→混凝-絮凝→沉淀→過(guò)濾。礦井水一般處理技術(shù)的應(yīng)用范圍最廣，占礦井水處理工程總量的90%以上。同時(shí)，一般處理技術(shù)還是特殊處理技術(shù)和深度處理技術(shù)必需的前端處理環(huán)節(jié)。①一般處理技術(shù)②特殊處理技術(shù)主要目的是去除礦井水中過(guò)高的酸性、溶解性鹽類、鐵錳離子等主要污染成分，部分礦井水中還有COD、NH、油類等污染物。主要技術(shù)手段是物理化學(xué)法和化學(xué)法，通過(guò)中和、氧化、沉淀、反滲透等化學(xué)反應(yīng)和物理化學(xué)作用，把超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)有害物質(zhì)從水中分離出去。礦井水特殊處理技術(shù)的用戶較少但地域分布相對(duì)集中。③深度處理技術(shù)主要指為使處理后的礦井水達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)以及冷卻循環(huán)水及鍋爐內(nèi)水等，對(duì)經(jīng)過(guò)一般處理或特殊處理的煤礦礦井水進(jìn)一步進(jìn)行消毒、活性炭吸附等處理，目的是去除水中病原微生物、微量有機(jī)污染物和重金屬離子的組合技術(shù)。礦井水深度處理屬于要求嚴(yán)格的水處理技術(shù)之一。第5頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Existingproblems存在問(wèn)題貳Solution

解決方案叁Economicbenefits

經(jīng)濟(jì)效益Applicationexample應(yīng)用舉例伍肆壹Presentsituation煤礦水現(xiàn)狀第6頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、存在問(wèn)題1、從排放到利用以前，煤礦礦井水處理的主要目的是滿足達(dá)標(biāo)排放的環(huán)保要求，隨著煤炭礦區(qū)水資源日益緊缺和用水量大的煤炭循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，礦井水的資源價(jià)值越來(lái)越受到重視，特別是在缺水礦區(qū)，礦井水已經(jīng)成為主要的工業(yè)、生活用水水源，并明確寫(xiě)入行業(yè)技術(shù)政策和設(shè)計(jì)規(guī)范。目前煤礦礦井水處理技術(shù)中的排水處理與給水處理已經(jīng)緊密不可分的系統(tǒng)工程，為資源化利用已經(jīng)成為礦井水處理的首要目標(biāo)。2、傳統(tǒng)礦井水處理弊端傳統(tǒng)的礦井水處理是將井下水倉(cāng)集中的礦井水提升到地面，在地面建設(shè)礦井水處理廠對(duì)礦井污水進(jìn)行集中處理。然而，在實(shí)際運(yùn)行中卻存在幾大弊端。1）占地面積大2）設(shè)備維護(hù)成本高3）井下清挖勞動(dòng)強(qiáng)度大、易出現(xiàn)工傷事故；4）受環(huán)境氣候影響大，嚴(yán)重影響處理效果；5）對(duì)地面環(huán)境影響較大，成為環(huán)保、安全等政府職能部門的關(guān)注對(duì)象。第7頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Solution解決方案叁Economicbenefits

經(jīng)濟(jì)效益

Applicationexample

應(yīng)用舉例伍肆壹Presentsituation煤礦水現(xiàn)狀貳Existingproblems存在問(wèn)題第8頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、解決方案1、井下重介加載磁分離水處理系統(tǒng)山東環(huán)能環(huán)保科技有限公司經(jīng)過(guò)多年對(duì)煤礦井下的硐室、巷道參數(shù)、通風(fēng)、溫度、濕度、水量水質(zhì)、水倉(cāng)參數(shù)、供配電、設(shè)備防爆等具體技術(shù)點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的論證和研究，根據(jù)煤礦井下工況特點(diǎn)，聯(lián)合研發(fā)出適合于井下的磁分離水體凈化工藝、設(shè)備，并于2010年2月，在協(xié)莊煤礦-300水倉(cāng)前，建成12000m3/d的礦井水井下處理項(xiàng)目，成功做到了清水入倉(cāng)、提高了水倉(cāng)有效容積、減少水倉(cāng)清淤的安全風(fēng)險(xiǎn)及費(fèi)用，減少礦井排水系統(tǒng)的維護(hù)維修量、節(jié)約了提升電費(fèi)，以及煤泥資源的最大化回收。出水指標(biāo)達(dá)到SS≤10-20mg/L,同時(shí)對(duì)于鐵錳、COD等污染物的去除率達(dá)到80-95%。出水供熱電廠作為冷卻循環(huán)水、洗煤補(bǔ)水、職工澡堂洗浴用水及生活雜用水等。屬于資源綜合利用及節(jié)能減排的示范項(xiàng)目。本項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)首家采用此工藝的礦井水處理項(xiàng)目。磁分離井下水處理工藝及設(shè)備替代了了井工煤礦礦井水提升到地面處理的傳統(tǒng)工藝，是煤炭行業(yè)三廢治理的技術(shù)的一大革命，也是煤礦配套生產(chǎn)工藝的一次變革。此后，在總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，又先后在龍固煤礦、趙官煤礦、內(nèi)蒙古魯新煤礦、福城煤礦、長(zhǎng)城煤礦等建成了以磁分離技術(shù)為關(guān)鍵設(shè)備的礦井水井下機(jī)械化凈化處理系統(tǒng)，目前在線運(yùn)行6套，日處理污水50萬(wàn)噸，運(yùn)行狀況良好。在建項(xiàng)目11個(gè)。

第9頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、磁分離設(shè)備工作原理磁分離凈化設(shè)備是由一組強(qiáng)磁力稀土磁盤打撈分離機(jī)械組成。當(dāng)流體流經(jīng)磁盤之間的流道時(shí)，流體中所含的磁性懸浮絮團(tuán)受到強(qiáng)磁場(chǎng)力的作用，吸附在磁盤盤面上，隨著磁盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，逐漸從水體中分離出來(lái)。待懸浮物脫去大部份水份，運(yùn)轉(zhuǎn)到刮渣條時(shí)，形成隔磁卸渣帶，由刮渣刨條刮入“螺旋輸送機(jī)”，產(chǎn)生的廢渣輸入渣池。被刮去渣的磁盤又重新轉(zhuǎn)入水體，形成周而復(fù)始的磁分離凈化水體的全過(guò)程(如圖所示)。第10頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、微磁凝聚技術(shù)和磁種回收技術(shù)1）微磁凝聚技術(shù)礦井水中的懸浮物本身是不帶磁性的，要利用磁分離凈化設(shè)備凈化出水，必須將水中的煤粉及巖粉、膠體物等非磁性懸浮物帶上磁性。微磁凝聚技術(shù)就是向原水中投加專用磁種，使磁種在凝聚劑和絮凝劑的作用下與原水中的懸浮物形成絮團(tuán)。形成的絮團(tuán)是以磁種作為核的磁種與懸浮物的混合體。因磁種帶有微磁性，當(dāng)絮團(tuán)沿著水流經(jīng)過(guò)磁分離機(jī)時(shí)，聚磁組合成磁盤能快捕捉和吸附絮團(tuán)，實(shí)現(xiàn)懸浮物與水體的機(jī)械分離，從而達(dá)到凈化水體的目的。2）磁種回收技術(shù)由于投加磁種的過(guò)程是連續(xù)的，投加的磁種也將成為運(yùn)行費(fèi)用的一部分。為了節(jié)約資源同時(shí)也考慮噸水處理成本，該技術(shù)同時(shí)開(kāi)發(fā)了磁種回收技術(shù)。能將投加入廢水中的磁種回收再利用，磁鼓磁場(chǎng)強(qiáng)度高，回收效率可達(dá)99%以上（與選煤廠重介選煤磁種回收工藝相同）。第11頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月該技術(shù)工藝包含混凝系統(tǒng)、磁分離系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)、電控系統(tǒng)五個(gè)部分組成：經(jīng)過(guò)預(yù)沉處理的水自流進(jìn)入混凝系統(tǒng)，混凝系統(tǒng)通過(guò)投加磁種和混凝劑（PAC和PAM），使懸浮物在3分鐘內(nèi)形成以磁種為載體的“微絮團(tuán)”。經(jīng)過(guò)混凝之后的水再自流進(jìn)入磁分離機(jī)進(jìn)行固液分離凈化，出水水質(zhì)達(dá)到SS<10-20mg/L。處理后的清水再自流進(jìn)入水倉(cāng)，利用礦井排水系統(tǒng)提升至地面綜合利用或部分井下直接回用。由磁分離機(jī)分離出的煤泥，由卸渣裝置刮下進(jìn)入磁分離磁鼓；由磁鼓對(duì)磁種進(jìn)行吸附回收，回收的磁種循環(huán)使用；煤泥排入污泥池。通過(guò)污泥泵進(jìn)入壓濾機(jī)，脫水后的泥餅通過(guò)礦井運(yùn)輸系統(tǒng)外運(yùn)。4、磁分離水體凈化成套技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)水預(yù)沉池混凝系統(tǒng)磁分離設(shè)備系統(tǒng)出水PAC、PAM磁分離磁鼓中轉(zhuǎn)池污泥儲(chǔ)存池板框壓濾機(jī)泥餅外運(yùn)第12頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、技術(shù)優(yōu)點(diǎn)1、相對(duì)傳統(tǒng)重力分離技術(shù)處理效果好磁分離技術(shù)設(shè)備采用聚磁組合磁盤表面產(chǎn)生的磁力是重力的640倍以上，能快速地捕捉到微磁性絮團(tuán)。2、占地面積小是傳統(tǒng)工藝占地的三分之一左右。原因是一體化、短流程的設(shè)備集成使整個(gè)水處理凈化過(guò)程的時(shí)間大大縮短，水自混凝反應(yīng)池進(jìn)至磁盤機(jī)出水的時(shí)間為3-4min，大大優(yōu)于傳統(tǒng)的沉淀法（30-40分鐘）。整套工藝水力停留時(shí)間3-4分鐘3、與磁分離工藝配套的混凝系統(tǒng)用藥量少該工藝不需要大量的藥劑使水體中的懸浮物形成大的絮團(tuán)，而僅需微絮凝。藥劑使用量?jī)H為常規(guī)水處理加藥量的1/3～1/2，節(jié)省藥劑費(fèi)用。4、磁分離輸送出的污泥濃度高磁分離磁鼓分離出的污泥含泥率大于70000mg/L，含水率約93%（普通沉淀污泥含水率為98%-99%），可不經(jīng)過(guò)濃縮直接進(jìn)入脫水設(shè)備，大大節(jié)省污泥濃縮池占地和污泥脫水設(shè)備選型時(shí)的大小。經(jīng)過(guò)常規(guī)的壓濾脫水后，污泥含水率小于40%，沉泥餅狀，便于裝卸外運(yùn)。第13頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Solution解決方案Economicbenefits

經(jīng)濟(jì)效益Applicationexample

應(yīng)用舉例伍肆壹Presentsituation煤礦水現(xiàn)狀貳Existingproblems存在問(wèn)題叁第14頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、經(jīng)濟(jì)效益1、簡(jiǎn)化水泵選型和維護(hù)

地面處理方案將井下水倉(cāng)水提升到地面，需要采用渣漿泵，井下處理方案則只要選用清水泵，同等規(guī)格的排水能力，采用清水泵能夠節(jié)約投資30%--50%，同時(shí)延長(zhǎng)維護(hù)周期3--4倍。2、減少管路磨損和腐蝕3、便于就近利用礦井水中的煤泥和懸浮物不但磨損水泵部件，而且還嚴(yán)重磨損排水管路，據(jù)調(diào)查，同等條件下，井下處理方案排水管的使用壽命是井上處理方案排水管使用壽命的2--3倍。特別是對(duì)于酸性礦井水，在井下進(jìn)行中和處理后再提升到地面，可以延長(zhǎng)水泵和管路的使用壽命5倍以上。目前礦井水資源化的重要利用途徑是用于井下降塵、灑水和消防用水以及乳化油配制用水。采用地面處理方案時(shí)，處理后的清潔礦井水需要重返井下，造成管路折返鋪設(shè)、往復(fù)運(yùn)輸?shù)睦速M(fèi)并增加設(shè)備運(yùn)行成本。井下處理方案可以將清水直接輸送到井下用水點(diǎn)，便捷、高效，余量清水入倉(cāng)后，可提升至地面作為綜合利用水源。礦井水井下處理不僅是空間位置的變化，更是一種全新的清潔生產(chǎn)理念和高效低碳的技術(shù)路線。礦井水井下處理符合徹底改變煤礦形象（采煤不見(jiàn)煤、出矸不見(jiàn)矸，排水不見(jiàn)水……）的時(shí)代潮流，是煤炭綠色開(kāi)采技術(shù)的重要組成部分，并且具有多方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。第15頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、提高水倉(cāng)有效容積效率井下處理方案可以直接、連續(xù)地處理礦井涌水，煤泥和懸浮物及時(shí)得到分離，無(wú)需在井下設(shè)計(jì)容積2000m3以上的中央水倉(cāng)，不需要每1到3個(gè)月就要清挖一次。保證了中央水倉(cāng)的最大有效容積，大大提高了礦井防御洪水和水害的能力。6、實(shí)現(xiàn)機(jī)械化水倉(cāng)清理4、減少土地占用井下水倉(cāng)清挖是高強(qiáng)度的艱苦勞動(dòng)，受井下場(chǎng)地條件限制，作業(yè)中也屢屢發(fā)生工傷事故。而井下處理方案采用獨(dú)立的污泥處理系統(tǒng)回收煤泥，極大地減輕了煤泥在井下沉淀，極大減少了繁重的體力勞動(dòng)，對(duì)于水倉(cāng)中的少量煤泥可以采用新型機(jī)械便捷回收。以日處理能力10000m3的礦井水處理廠為例，從預(yù)沉池到清水池需要5到6級(jí)構(gòu)筑物，需要土地面積5000--8000m2，而井下處理方案，地面僅設(shè)一個(gè)清水倉(cāng)，用地面積200m2即可；將地面處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)入地下或者采用更為先進(jìn)的井下處理工藝，甚至可以為煤礦發(fā)展新增地面生產(chǎn)系統(tǒng)置換土地。

第16頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月8、清水升井便于利用礦井水井下處理工藝可以實(shí)現(xiàn)清水提升到地面，相當(dāng)于在礦井中套打了一眼水源井，可以方便地供應(yīng)生產(chǎn)、消防、降塵、洗浴、綠化等各種用途。7、不怕氣候變化影響礦井水地面處理系統(tǒng)會(huì)受到嚴(yán)寒、暴雨、沙塵等不利氣象條件的干擾，嚴(yán)重影響處理效果，甚至需要加蓋部分廠房隔離氣候變化影響。井下處理方案則環(huán)境條件恒定，有利持續(xù)運(yùn)行。9、便于與后續(xù)水處理利用工藝連接隨著老礦區(qū)深層開(kāi)采和新礦區(qū)開(kāi)采，需要特殊處理和深度處理的礦井水越來(lái)越多，特殊處理和深度處理工藝的必要前提是輸入清潔的原水，礦井水井下處理方案的出水水質(zhì)可以達(dá)到特殊處理和深度處理工藝進(jìn)水的要求。特別是目前大部分礦井都建設(shè)了地面礦井污水處理廠（站），清水升井后，可以把原有的污水廠稍加改造作為特殊及深度處理廠站。為后續(xù)處理提供了寶貴的建設(shè)空間第17頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月11、適合改擴(kuò)建礦井水處理能力增容礦井水井下處理不占用地面工業(yè)場(chǎng)地面積，而且盡量利用井下水倉(cāng)前原有硐室及巷道，礦建量不大。十分適合現(xiàn)有煤礦礦井水處理系統(tǒng)補(bǔ)套建設(shè)和處理能力增容。10、便于煤炭回收礦井水井下處理方案采用壓濾機(jī)回收煤泥，濾餅水分在30-40%左右，可以在井下直接進(jìn)入運(yùn)輸、提升系統(tǒng)，有效解決地面處理帶來(lái)的煤泥“拖泥帶水”運(yùn)輸問(wèn)題12、存在局限礦井水井下處理也有一定的局限，主要是井下處理系統(tǒng)如果現(xiàn)有的巷道、硐室空間不能滿足要求，需要在井下開(kāi)鑿硐室或者原有巷道改造，需要增加一定的礦建量。受井下環(huán)境限制，設(shè)備需要防爆、防腐、通風(fēng)、巷道支護(hù)等。受井巷尺度限制，井下處理設(shè)備的安裝、維護(hù)、檢修有一定困難等(本公司在技術(shù)上已經(jīng)全面解決以上問(wèn)題)。第18頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較表（以12000m3/d為例）序號(hào)項(xiàng)目單位磁分離斜板沉淀磁分離與斜板沉淀對(duì)比1處理能力M3/d1200012000井下處理+地面2處理效率m3/m2·h12.501.39效率提高8.3倍3占地面積m2200~1200占地節(jié)省83%4水力停留時(shí)間Min3~420~30時(shí)間縮短7倍5藥劑添加量PACPpm≤50120藥量減少58%PAMPpm≤25藥量減少60%6運(yùn)行成本元/噸水0.287≤≥0.45節(jié)省運(yùn)行費(fèi)40%7懸浮物濃度mg/L≤10-20≤10-20相同8污泥(煤泥)濃度mg/L＞70000＞40000污泥濃度提高75%9施工周期（天）---90210縮短施工周期70%10耐沖擊負(fù)荷能力---較強(qiáng)較強(qiáng)11自動(dòng)化程度---自動(dòng)化程度高自動(dòng)化程度一般12日常維護(hù)---維護(hù)量小運(yùn)行維護(hù)較復(fù)雜第19頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Solution解決方案Applicationexample應(yīng)用舉例伍肆壹貳Existingproblems存在問(wèn)題叁Economicbenefits經(jīng)濟(jì)效益Presentsituation煤礦水現(xiàn)狀第20頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、應(yīng)用舉例以500m3/h，垂直提升高度500m為例以上年可節(jié)約費(fèi)用：∑W=W1+W2+W3+W4+W5+W6=570.4萬(wàn)元/年1）排污費(fèi)用根據(jù)煤礦礦井水排放情況調(diào)查，一般排污費(fèi)用為：0.08元/m3，則井下水處理后，達(dá)標(biāo)排放或綜合利用。每年可減少的排污費(fèi)用為：W1=500m3/h×24h×365×0.08=35萬(wàn)元/年2）煤泥市場(chǎng)價(jià)12000m3/d,ss=2000㎎/L計(jì)算，每年可回收含水40%左右的煤泥4800噸，煤泥熱值按照3760大卡計(jì)算，折標(biāo)煤系數(shù)0.5431，則年回收標(biāo)煤2606噸。而且可以通過(guò)主運(yùn)系統(tǒng)直接提升上井,環(huán)節(jié)簡(jiǎn)單。W2=2606噸×400元/噸=104萬(wàn)元/年3)百米提升費(fèi)用以提升高度500米計(jì)算,經(jīng)計(jì)算含懸浮物礦井水重度由r=10850N/m3降到清水重度r=10000N/m3。降低了水阻損失，其噸水百米提升電耗由0.550kWh/t降到0.429kWh/t，噸水節(jié)電0.06元。假設(shè)每天排水時(shí)間24小時(shí)。W3=500m3/h×24h×365d×0.06/m3×5=131.4萬(wàn)元/年4)節(jié)約取水清水入倉(cāng)后，可考慮先供井下生產(chǎn)用水，余量提升到地面，可供電廠冷卻循環(huán)水、