煤炭产业污水资源循环利用研究

摘要：通过对我国煤矿区水污染的来源及危害的分析，以循环经济理论为指导，研究了矿井水、生产废水、生活污水的治理方式，并从用水要求质次不同角度，研究探讨了污水资源化的循环利用流程，提出了煤炭产业水资源的循环利用措施，目的为我国煤矿区实现污水循环利用和水资源可持续发展提供参考。

关键词：煤炭产业矿井水 工业 生活污水 水资源的循环利用 水资源可持续发展

1、煤炭产业水资源的污染来源及危害

当前，我国煤矿区水污染源主要来自煤矿开采外排的矿井水、洗（选）煤水、炸药厂废水、焦化厂废水和矿区生活污水。其中矿井排水污染是煤矿区水污染的主要来源，约占矿区水污染源的近80%。据统计，目前全国煤矿外排矿井水23亿吨以上，其中得到净化利用的不足40%。 煤矿的水污染另一个主要来源就是洗（选）煤厂、炸药厂、焦化厂等工矿企业产生的工业废水。以洗煤厂为例，现在大多数洗（选）煤厂普遍采用的湿法洗煤工艺，在洗选煤过程中产生大量洗煤水，一般洗选1吨原煤用水量4～5m3，这些洗煤水含有大量的煤泥和泥沙等悬浮物，以及大量石油类药剂、酚、甲醇和有害重金属离子（如As， Cr， Pb， Hg和Mn等元素离子）。另外，堆积越来越多的煤矸石山压占了大量土地资源，而且经降水的淋溶和冲刷也将矸石中含有的大量有害物质（尤其是重金属离子）带入了附近的水系总，造成周围环境的水体污染。矿区生活污水也是煤矿区水体污染的重要来源，居民日常生活中产生大量的污水，而这些未经处理的污水中含有大量的悬浮物、硫化物、化学需氧量和生化需氧量等污染物，对矿区周围的地表水和地下水造成了污染。

2、煤炭产业污水资源的循环利用

2.1 矿井水循环利用

实现矿井水资源化，首先必须摸清矿井水的水质种类，据此进行治理方式和工艺的研究，探寻矿井水的综合利用。从矿井水资源化的角度，根据其物理化学性质，一般可将其划分为4种类型，即洁净矿井水、含悬浮物矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水。具体矿区及具体类型的矿井水应视具体情况区别对待。一般矿井水利用流程：矿井采区老塘水通过防渗管道采用自流的方式直接接进入采区主要巷道，最后汇集到收集沉淀池进行一次沉淀净化，汇集的水再由收集沉淀池通过防渗管道排至专门开凿的井底车场水仓进行二次沉淀净化，经过两级沉淀的水最后通过中央泵房排至地面中水回用系统，加入适量的含氯漂白剂等消毒剂，对矿井水中可能含有的细菌进行全面的消毒。通过这样几次沉淀和消毒净化，此时矿井水就可以净化回用为生产和部分生活用水。

对矿井水加以循环利用是缓解矿区缺水问题是十分有效的措施，其利用途径主要有三个方面，即煤炭生产过程用水，如洗煤厂、煤砖厂、煤焦化厂、辅助工厂等的煤炭加工用水；矿区生活用水，如喷泉景观、喷洒道路、冲洗、办公和生活饮用等；其它用途用水，如农业灌溉、水产养殖、建筑施工等。矿井水的利用应贯彻节约、方便的原则。因此，矿井水的利用应为先井下后井上，先工业后生活，最后为其它用水。

2.2 工业污水的循环利用

煤矿区的工业污水主要来源于洗（选）煤厂、炸药厂、焦化厂等工矿企业排出的工业废水，现以洗煤水为例研究工业污水的循环利用。

洗煤水是选煤厂的主要水污染源，其生产用水可取自经矿井水处理站处理后的矿井水或城市污水处理中心处理过的水。在生产过程中，对生产系统的全部煤泥水均经浓缩机浓缩后，用压滤机进行压滤处理，以实现煤泥在厂内回收，洗煤水在浓缩池内闭路循环。

2.3 生活污水的循环利用

据近期资料，矿区生活污水中CODcr浓度范围为39.39～351.17mg/L，平均299.04mg/L，BOD5浓度范围为30.2～18.5mg/L，平均134.23mg/L，悬浮物浓度范围75～411.5 mg/L，TKN平均25mg/L。生活污水中除了BOD、COD值较高外，还含有溶解性和胶体状态的有机污染物。从矿区生活污水水质分析来看，污水中含有多种污染物质，往往不能通过一种方法将其完全去除，通常需要采用几种方法才能达到处理要求，根据对污水不同净化要求，污水处理可以分为一级处理、二级处理和三级处理。

一级处理的任务主要是去除污水中的漂浮物和悬浮物，同时通过中和、均衡等预处理对污水进行调节，减轻后续处理的负担，采用的方法主要有筛滤、沉淀、上浮和预曝气。经过一级处理的污水，悬浮物去除率能够达到75%左右，BOD去除率能够达到30%左右，处理后的水一般达不到排放标准，还需要进行二级处理。

二级处理的任务是大幅度去除溶解性和胶体状态的有机污染物。采用的主要方法是生化法。经过二级处理后，BOD去除率一般能够达到90%左右，悬浮物去除率达到90%～95%，一般出水可达到三级出水标准，满足农田灌溉、电厂冷却水和生活杂用等一般回用水标准。通常生化法可选用传统活性污泥法、生物接触氧化法、生物转盘、生物滤池和氧化沟法等。这些方法的优点是设计、管理经验丰富，水质适应性较强，出水水质好，经二级处理后可达到排放标准。

三级处理的目的在于进一步去除二级处理所未能够去除的污染物，其中包括微生物未能够降解的有机物和磷、氮等能够导致水体富营养化的可溶性无机盐。三级处理所采用的方法有很多，如生物脱氮、混凝沉淀、离子交换、活性炭过滤、臭氧氧化等。

经过三级处理后的水即可满足工农业生产和居民生活使用。

3、煤炭产业水资源的循环利用措施

发展水资源循环经济，是实现水资源可持续发展的战略手段。针对我国煤炭产业水资源的现状，为了达到水资源开发利用中循环经济的最终目标，必须改进以往的水资源开发利用模式，将循环经济的原理运用到水资源开发利用中来，积极构筑以循环经济为核心理念的水资源开发利用新模式。

（1）建立矿区水务产业，实现水资源循环利用

水资源作为一种不可替代不可再生的稀缺资源，必须进行统一规划、统一调配、合理使用。由于历史原因，矿区内供水与水处理分属不同部门，当实行废水资源化回用时，原有运行机制显得落后，排水与供水存在较多矛盾，通过建立专门的水资源和水环境的水务公司，将取水、供水、排水及废水资源化回用等各个环节统一管理，实现水资源效益最大化。

（2）清污分离，合理开发利用矿井水

为了保护矿井地下水不受污染，减少处理费用，提高水的利用率，应当首先建立清水排放系统。井下含水层流出来的清水直接排出地面利用，使其不受煤尘污染。例如，山西的潞安干阳煤矿将渗人矿井的水按井下排放系统排放，不与其他污水混流，然后加上简单处理再利用，使矿井水得到了合理利用。在严重缺水和带压开采的水文地质条件复杂的矿区，可以在开采区前方提前打抽水孔，将煤层上部含水层中的优质水直接抽出来饮用，防止采矿时全部流入巷道而遭污染，这样既可以提高优质水的利用价值，又可以降压开采，减少水患事故，大大降低矿井水的处理费用。

（3）矿井水回灌补源，保持地下水平衡

在煤矿区利用有利地段（如断层基岩露头漏失严重河道）或布置大口径群孔将多余矿井水靠水的自然水头压力回灌到地下含水层中。目的是抬高地下水水位，增加地下水贮存量，保持地下水补给与排泄的宏观平衡。逐渐形成一套人为的地下水补、通、排循环系统。

（4）推行清洁生产，循环利用经过处理的工业废水，加强农业节水

在矿区促进形成循环型清洁生产；充分发挥城市污水收集管网设施，高效回收处理城市及工业污水，坚持城镇用水与工业用水相结合，实现再生水的循环利用实现零排放；在城市中大力推广使用”中水”；大力推广家用节水器具的使用；实施农业节水灌溉，大力推广农业节水新措施，有效节约农业用水。

（5）建立节水型社会，提高矿区水资源的利用效率与效益

建设节水型社会是解决我国矿区水资源供需矛盾的有效措施，节水型社会就是人们在生活和生产的全过程中具有节水意识和观念，在水资源开发利用的各个环节，贯穿对水资源的节约和保护，逐步杜绝用水的结构型、生产型、消费型浪费，使有限的水资源保障人民饮水安全和生产的供水；发挥更大的社会经济效益，创造更多的物质财富；合理安排生态用水，创造良好的水环境。

参考文献：

[1]胡书林，王颖.煤炭企业发展循环经济研究[J].集团经济研究，2006，（2）.

[2]胡书林，侯家彪.以循环经济模式构建新型煤炭企业[J].商场现代化，2006，（30）.