礦井水處理技術的應用
我國礦井水凈化處理技術起始于上世紀70年代末，目前用于處理能力在每天幾萬t以下的,，處理地表江河,、湖泊水的凈化處理構筑物，在煤礦礦井水處理工藝中大部分被 采 用過,，如預沉調(diào)節(jié)池,、反應沉淀池（或澄清池）、過濾池等,。礦井水凈化處理后可作工業(yè) 用水或生活用水,。已投入使用的凈化處理技術主要有：沉淀、混凝沉淀,、混凝 沉淀過濾（混凝澄清過濾）等,。處理后直接排放的礦井水,，通常采用沉淀或混凝沉淀處理技 術。處理后作為生產(chǎn)用水或其它用水的,，通常采用混凝沉淀過濾（混凝澄清過濾）處理技術 ,。處理后作為生活用水，過濾后必須再經(jīng)過消毒處理,。有些含懸浮物的礦井水含鹽量較高 ，處理后作為生活飲用水還必須在凈化后再經(jīng)過淡化處理,。
1 礦井水處理技術現(xiàn)狀
（1）混凝劑和混合形式,。
含懸浮物礦井水凈化處理通常采用鋁鹽或鐵鹽混凝劑。目前聚合氯化鋁較為常用,，也有用 聚合鋁鐵的,。絮凝劑主要采用聚丙烯酰胺。礦井水處理中混凝劑混合方式通常采用水泵混合,、管道混合器混合和機械混合,，其中水泵混 合較常采用。
（2）沉淀和澄清,。
礦井水凈化處理采用沉淀池或澄清池作為主要處理單元,。沉淀池采用平流式沉淀、斜管（板）沉淀,，其處理能耗小,，但存在處理設施占地面積大，沉淀污泥易堵塞造成排泥不 暢等缺點,。機械加速澄清池,、水力循環(huán)澄清池都是集混凝反應和沉淀過程于一體的水處理設 施，水力循環(huán)澄清池具有處理過程中動力消耗低,、耐負荷沖擊能力強,、設施維護簡單和 操作方便等優(yōu)點。機械加速澄清池占地面積較小,，但處理能耗大,、設備維護工作量大，實際 應用中處理效果不如水力循環(huán)澄清池好,。氣浮池也有應用,，但應用較少。
（3）過濾,。
礦井水處理常用的過濾設施有快濾池和重力式無閥濾池,。快濾池管路,、閥門系統(tǒng)復雜,，反沖 洗操作繁瑣,；重力式無閥濾池能自動反沖洗，操作簡便,，管理和維護方便,。濾池通常采用無 煙煤和石英砂雙層濾料。
（4）消毒,。
礦井水凈化處理后作為生活用水必須經(jīng)過消毒處理,，一般采用二氧化氯消毒，次氯酸鈉 和液氯采用較少,。
（5)礦井水中主要含有以煤屑為主的懸浮物,，具有色黑、加藥后 形成的 礬花結(jié)構松散,、沉降速度慢等特點,。許多含懸浮物礦井水處理工程，投入運行后,，設計水量 和水質(zhì)達不到設計要求,，主要是因為反應不充分、平流或斜管沉淀池表面負荷取值較大所 致,。另一方面,，由于提升泵、供水泵,、加藥設備,、消毒設備、控制系統(tǒng)和附屬建（構）筑等 均按設計處理水量設計,，這就造成工程投資的巨大浪費,。
（6)不同煤礦的礦井水中所含懸浮物的濃度差異較大，決定了投加混凝劑種類和數(shù)量不盡相 同,。由于混凝藥劑選擇和投加不當,，使得一些煤礦礦井水處理后達不到預期效果。由于不能 及時對進水和出水水質(zhì),、處理流量,、加藥量、水池液位等進行監(jiān)控,，許多礦井水處理工程 只有水泵和簡易的加藥裝置,，因此，礦井水處理后的水量和水質(zhì)無法得到保證,。
（7)煤礦井下生產(chǎn)使用的采掘機械需要使用乳化油和機油,，油類物質(zhì)進入礦井 水中，采用常規(guī)混凝,、斜管沉淀和過濾技術不能有效去除礦井水中的油類物質(zhì),。
2 姚橋煤礦礦井水凈化處理工藝
姚橋煤礦礦井水處理工程的設計處理能力為9000t/d,，處理后作為生產(chǎn)和洗澡用水，采用混 凝反應,、澄清,、過濾及消毒工藝。
礦井水由井下排水泵提升至預沉調(diào)節(jié)池,，自流進入吸水井,，由提升泵提升進入水 力循環(huán)澄清池，泵前加入混凝劑,、泵后加入絮凝劑,，水力循環(huán)澄清池出水自流進入重力式無 閥濾池，濾池出水自流進入清水池,，清水池前投加二氧化氯進行殺菌消毒,。無閥濾池的反沖 冼水自流進入集水池,，由潛污泵提升進入預沉調(diào)節(jié)池,，以提高礦井水資源的利用率。水力循 環(huán)澄清池內(nèi)泥斗中的煤泥水定時排放至煤泥濃縮池,，濃縮后經(jīng)渣漿泵提升進入壓濾系統(tǒng)處理 ,。
3 礦井水處理工藝特點
姚橋煤礦礦井水處理工程根據(jù)礦井水水質(zhì)特點確定工藝技術參數(shù)，采用一次提升到水力循環(huán) 澄清池,，再自流進入后續(xù)各處理構筑物,，出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠，動力設備較少,，能耗較低,。
采用水力循環(huán)澄清池與重力式無閥濾池相結(jié)合的工藝技術，主要處理構筑物采用鋼筋混凝土 結(jié)構,，具有占地面積小,、使用壽命長、工程投資省,、工藝簡單,、操作管理方便、運行成本低 等特點,。
礦井水中浮化油在投入電解質(zhì)混凝劑后脫穩(wěn),，被水力循環(huán)澄清池內(nèi)大量的回流泥渣截留和吸 附，得以有效去除,。
姚橋煤礦礦井水凈化處理系統(tǒng)實現(xiàn)了自動加藥,、自動排泥、自動反沖洗的全過程監(jiān)控,，包括 電 控系統(tǒng),、上位監(jiān)控系統(tǒng),、PLC系統(tǒng)和儀表檢測系統(tǒng)。儀表檢測系統(tǒng)包括加藥流量,、處理流量 ,、水池液位和加藥箱液位、進水和出水濁度等連續(xù)自動檢測,。
4 效益分析
4.1 經(jīng)濟效益分析
姚橋煤礦礦井水處理工程實施之前,，全礦生產(chǎn)和生活用水主要靠抽取地下深井水，礦井水處 理工程實施以后每年可凈化利用的礦井水量為324萬t,。
（1） 抽取地下水成本和年抽水費用,。深井水每年抽取量324萬t；年抽水費用206.1萬元,； 抽水成本0.636元/t,。
計算依據(jù)是：水資源費0.23元/t；電價0.52元/度,；排污費0.08元/t,；現(xiàn)有水源井15個，水 源 井投資28萬元/個（其中打井費用15萬元/個,，土建,、設備及安裝13萬元/個），水源井使用 壽命20年,；每個水源井提升泵1臺,，功率15kW，每日運行15h,，流量40t/h,；每個水源井操作 人員2人，人工工資900元/月,；每個水源井年維護費用1萬元,。
（2） 礦井水處理成本和年凈化利用礦井水費用。 礦井水年處理水量324萬t,；年凈化利用礦井水費用74.5萬元,；水處理成本0.19元/t（不包括 供水電費）。
計算依據(jù)是：工程投資253萬元,，其中土建工程94萬元,，設備工程106萬元，安裝工程35萬元 ,， 其它費用18萬元,；土建折舊按40年，設備折舊按20年,；設備年維修費按設備投資的2%,；電價 0.52元/度,，礦井水處理有效功率42kW，供水有效功率30kW,；操作管理人員8人,，人工工資900元/月；聚合氯化鋁（PAC）2000元/t,，投加量30mg/l,；聚丙烯酰胺（PAM）20000元/t，投 加量0.3 mg/l,；處理水量9000t/d,，年有效生產(chǎn)天數(shù)360d。
（3）年經(jīng)濟效益,。
年經(jīng)濟效益=年免抽取深井水費用+年免交排污費-年凈化利用礦井水費用=206.1+25.9（0.08 元/t×324萬t)-74.5=157.5萬元,。
4.2 環(huán)境效益分析
姚橋煤礦礦井水凈化處理后，每年可減少排放懸浮物630t,，環(huán)境效益明顯,。
4.3 社會效益分析
礦井水凈化處理后作為生產(chǎn)和生活用水可以減少地下深井水的開采量，節(jié)約地下水資源,，保 護礦區(qū)地下水和地表水的自然平衡,；可以解決過度開采地下深井水帶來的環(huán)境問題,，改善煤 礦企業(yè)和周圍村莊之間的關系,；可以解決礦區(qū)用水量日益增加和水資源越來越短缺的矛盾， 保證煤礦企業(yè)的正常生產(chǎn)和經(jīng)營,，提高煤礦企業(yè)的綜合效益,，促進礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。
5 結(jié)語
我國煤礦礦井水年排放量約為22億t,，而礦井水的資源化利用率僅在20%左右,，大量未經(jīng)處理 的礦井水直接排放，不僅污染了環(huán)境,，而且還浪費了寶貴的礦井水資源,。我國煤礦企業(yè)多分 布在干旱和半干旱地區(qū)，水資源較貧乏,，約2/3的煤礦缺水和嚴重缺水,，生產(chǎn)和生活用水 緊張，在相當程度上制約了煤炭生產(chǎn)和礦區(qū)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,。
姚橋煤礦礦井水凈化處理技術為國家“九五”期間重點技術創(chuàng)新項目,，其處理技術 在其它煤礦區(qū)應用，會有廣闊的推廣前景
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