煤矿矿井废水处理中混凝沉淀过滤技术的应用

摘　要：阐述煤矿矿井废水处理回用的必要性及处理技术，重点介绍了某矿区矿井水处理技术的工艺流程及其特点。通过进行工艺及效益分析，认为该矿矿井水净化处理技术具有一定的推广应用前景。

关键词：矿井废水　过滤技术　回用

中图分类号：X75

文献标识码：A

文章编号：1007-3973（2012）007-130-02

我国矿井水净化处理技术起始于上世纪70年代末，在煤矿矿井水处理工艺主要有：沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀-过滤（混凝澄清过滤）等。构筑物有预沉调节池、反应沉淀池（或澄清池）、过滤池等。净化处理后出水可作工业用水或生活用水，通常出水直接排放的采用沉淀或混凝沉淀处理技术；出水做生产其它回用的采用混凝沉淀-过滤（混凝澄清过滤）处理技术；出水作为生活用水则过滤后须经过消毒处理。有些矿井水含盐量较高，处理后作为生活饮用水必须增加淡化处理。

1 工程概况

某矿区投资建设矿井水处理厂一座，主要处理煤炭行业的采煤废水，总处理水量52800 m3/d，工程总投资2318.342万元。设计悬浮物浓度：1000～2000mg/L，实际运行浓度：1000～1500 mg/L。

设计要求：总处理水量2200m3/h ，其中：900m3/h废水经处理后达到《煤炭工业污染物排放标准》（GB20426-2006）后直接排放；1300m3/h废水经处理后进行深度处理达到《生活饮用水标准》（GB5749-2006）作为当地生活饮用水。

2 工艺流程

本工程的主要处理对象是采区矿井涌水，主要污染物是悬浮物，这些悬浮物在一般自然澄清条件下无法实现固液分离，应选用物理化学处理工艺，采用物化处理也是最有效和最经济的。物化处理一般均采用混合、反应、沉淀、过滤处理工艺。

矿井通过明渠自流进入格栅井，在格栅井内去除水中大块漂浮物，再进入预沉调节池内进行预沉淀。预沉后的矿井水通过提升泵提升进入高效斜管沉淀池反应区，投加絮凝剂和混凝剂后，通过一级混合、两级絮凝反应后经过沉淀区沉降，使污泥沉降于池底，通过桁车式吸泥机输送至污泥浓缩池，出水（900m3/h）直接达标排放，其余（1300m3/h）进入中间水池待进行深度处理。

深度处理部分：将可达标排放的矿井水提升进入无阀滤池内进行过滤处理，出水经消毒后储存在清水池，作为生活饮用水供水水源。这样经过“絮凝—沉淀—过滤—消毒”的工艺处理后的出水达到生活饮用水要求。滤池反冲洗后水返回预沉调节池内进行再处理。

工艺流程框图如下：

3 项目的难点及解决办法

存在问题：

(1)水量大，污染物浓度高。每天处理水量达52800m3/d，峰水季节每天处理量高达64000 m3/d，在煤矿行业也不多见，SS浓度达2000mg/L。

(2)污泥量大，污泥易板结，污泥的抽排及输送困难。污染物主要成分为细碎的煤矸石和煤粉，流动性差，稍微沉淀后即可板结，板结后污泥层可以载人。

(3)投药量大，加药点多。

(4)排泥点多，设计、管理困难。

解决方法：

(1)矿井水主要水量为井下排出的地下水和消防、降尘洒水，来水流量主要随季节变化而变化，时变化系数低。设计中尽量减小预沉调节池的水力停留时间，并采用边刮边排泥的方式，尽量减少污泥在预沉调节池内沉降时间，沉降的污泥通过连续的刮泥机刮入污泥斗并通过渣浆泵及时抽走，保证污泥在高效斜管沉淀池反应区内进行污泥改性后在沉淀区沉降，防治污泥板结。排泥泵采用矿山宜采用专用渣浆泵，吸水和出水管路须加设高压水冲洗系统，防止管道堵塞。

(2)混凝系统宜采用三级机械搅拌反应池，可根据来水量和浓度调整水力反应强调，增强混凝效果，节省加药量，运行管理方便、灵活。

(3)药剂消耗量大，宜建立集中溶药系统，便于操作和药剂贮存。加药泵宜与对应加药点的供水泵联动，自动调整加药量，实现精确投加，节省能耗和保障运行效果。

(4)沉淀池宜采用高效斜板（管）沉淀池，减少占地面积。由于污泥量大，必须采取稳固的支撑措施，防止填料坍塌或变形。出水宜采用均布出水，增加沉淀效果。同时采用桁车式吸泥机排泥系统，通过虹吸和排泥泵两种方式排泥，虹吸连续运行，排泥泵定时开启，保证沉淀池不积泥，便于工程管理，节省电耗，降低运行成本。

(5)宜采用无阀滤池作为过滤系统，利用水力原理自动运行，降低操作管理和自动控制要求，并无需设立反冲洗水泵，出水水质好。

(6)必须防止预沉调节池和斜管沉淀池积泥，因此排泥量大，污泥浓度低。宜设立污泥浓缩措施，有效减少污泥量，可大幅度减少污泥脱水设施，达到降低工程造价或日常运行成本，降低操作管理难度。

(7)消毒剂宜采用二氧化氯，现制现用，高效快捷。余氯检测仪表自动控制消毒剂加药量，保障用水安全。

4 运行中应注意的问题

混凝剂的投加计量设备宜采用电磁流量计，可以随时调节投加量。混凝剂的投加量过大，混凝剂粘度大，不利于胶粒相互絮凝，影响混凝剂的混凝效果。

5 运行情况

该项目于2008年4月批准建设，2008年8月破土动工，2009年6月完成工程建设并投产，2009年12月份通过工程验收，运行情况良好。

验收监测结果：2009年7月1日～2日，环境保护局监测站对该项目验收监测，2009年12月15日监测报告结果表明：悬浮物、化学需氧量、硫化物类等指标均达到《煤炭工业污染物排放标准》（GB20426-2006）。2009年12月2日，省疾病控制中心对生活饮用水进行检测，于12月11日出具HJ2009-0295检测报告，检测报告结果表明：达到《生活饮用水标准》（GB5749-2006）。

6 效益分析

运行成本：排放水单位运行成本为0.21元/m3，生活饮用水单位运行成本为0.35元/m3。

年实现水资源回收利用1140万吨/年，按当地水价2.0元/吨计，年节约水费约2280万元；年回收煤泥约3.5万吨（含水率约80％），要以煤粉为主，返回矿区洗煤厂进行回收，可年创造收约450万元。

水资源的回收再利用，对改善当地及下游地区的生态环境和社会环境起着重要作用，对当地经济的可持续发展有着重要意义。此举，不但实现了环境保护、节能减排的重大突破，而且从根本上解决了矿区职工生活用水的困难。在2010年云贵川桂特大干旱的磨难中，该矿井水处理厂提供的饮用水成为了矿区及周边群众的基本用水保障。

7 结语

煤矿矿井水既是一种具有行业特点的污染源，又是一种宝贵的水资源。目前我国很多煤矿一方面严重缺水，另一方面未经处理直接外排，造成大量水资源的浪费和环境污染，在相当程度上制约了煤炭生产和矿区经济的可持续发展。因此，将煤矿矿井水处理后作为煤矿工业用水或生活用水，不仅解决了矿区缺水问题，而且充分利用了矿井水水资源，节省了地下水资源，具有明显经济、环境和社会效益。