矿井废水处理与综合利用研究及应用

范秋香 宋新华

（1.肥城矿业集团有限责任公司，山东肥城271608；2.肥城博爱实业有限责任公司，山东肥城271608）

0 概述

我国是煤炭产能大国，在煤炭开采过程中涌出的大量岩层水及地表渗水，由于在开采过程中混入了煤粉、岩粉、油类等物质，若不经处理直接排放，不仅对环境造成污染，同时也造成水资源的大量浪费，无法实现环境和经济的可持续发展。

肥城矿区矿井开采现已进入到深部采区开采阶段，随着开采深度的增加，矿井受水威胁程度逐渐加重，最大涌水量达到1400m3/h。一方面，外排矿井水影响生态环境，还需交纳一定数额的水资源费和排污费，影响了企业经济效益；另一方面，公司及周边企业和居民的生产、生活用水，目前主要是抽取地下水，取水成本达到2元/m3。因此，开发、处理、利用好矿井水资源，是摆在我们面前的一项紧迫、合理、有效的重要课题。

1 矿井水主要处理技术

国外开展矿井水处理和开发工作比较早的国家有美国和前苏联。美国主要侧重酸性矿井水和含放射性矿井水的处理，由于其水资源丰富，一般以处理后达标排放为最终目的。前苏联煤炭工业的规模、开采技术及水资源状况与我国相似，他们主要着重矿井水中悬浮物及盐类的去除，采用的处理工艺与设备与国内相似，但自动控制技术要比国内先进的多。由于受井下人类活动的影响，含有以煤泥为主的悬浮物是一般矿井水所具有的共性，经过近十年的研究，矿井水中悬浮物的净化处理工艺已逐渐成熟，一些煤矿相继建成了矿井水净化站（厂），处理后用作工业和生活用水。但许多煤矿矿井水的净化工艺都采用一级混凝沉淀，其工艺和设计参数没有针对各矿矿井水的水质特征，处理效果不理想。由于地区不同，地质结构和成岩性质的不同，矿井水水质有很大差异，不能千篇一律采用某一工艺，应根据实际情况确定处理工艺和规模，以求处理技术及经济合理，达到效益最优化。

我国煤矿矿井水处理技术始于上世纪70年代末，现大多矿井废水治理工作都只停留在为达标排放而被动治理的阶段。然而矿井废水经处理以后再实现合理利用才是当今污水治理发展的必然趋势，将防治污染和利用结合起来，既可缓解水源供需矛盾，又可减轻地表水体受到的污染。

现国内使用的处理技术主要有：沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀过滤等。处理后直接排放的矿井水，通常采用沉淀或混凝沉淀的处理技术；处理后作为工业生产用水或其它用水的，通常采用混凝沉淀过滤处理技术；处理后作为生活用水，过滤后还须再经过软化、除酚及消毒等工艺。本文主要介绍混凝沉淀过滤法处理煤矿矿井水做为工业生产用水使用。

2 矿井水处理及利用的条件

2.1 矿井废水的产生及水质条件

煤矿矿井水包括：煤炭开采过程中地下地质性涌渗水及井下采煤生产过程中洒水、降尘、灭火灌浆、消防及液压设备产生的含煤尘废水。

根据水质资料，取矿井正常排水时井口水样，矿井水均为较干净的矿井岩层涌水，总体来说水质较好，主要污染物以悬浮物为主，其余指标，如COD、氨氮、硬度、石油类等较低；经处理后完全可以满足工业循环冷却水要求，若作为电厂锅炉用水等高级水质使用，除净化处理外，还必须进行软化处理，方可分质供水，优质优用。

2.2 矿井水处理要求

根据矿区及周边企业生产及生活用水要求，矿井水处理厂处理后的再生水，主要回用于矿井采掘用水、洗煤厂洗选用水、厂区绿化、道路洒水及坑口电厂、钢厂循环冷却水等，水质要求达到以下标准：工业循环冷却水处理设计规范，GB50050-95；《再生水质标准 》GB50050-2007。

3 建设规模及处理工艺

3.1 建设规模

肥城矿区查庄矿投资1000余万元，建设了一座处理能力为30000m3/d的矿井水处理厂，采用絮凝沉淀＋过滤＋消毒工艺，处理后出水水质达到《再生水质标准》GB50050-2007。

3.2 主要技术：网格混合絮凝池+斜板沉淀池＋普通快滤池＋消毒

其中，混凝单元去除的对象是水中呈胶体和微小悬浮状态的有机和无机物，同时混凝技术还可以去除水中的某些溶解性物质，如砷、汞等，也能够有效地去除能够导致缓流水体富营养化的氮、磷等。其基本技术原理就是将与作用机理相适应数量的混凝剂投入水中，经过充分混合、反应，使水中的微小悬浮物和胶体颗粒互相作用产生凝聚效应，成为颗粒较大，而且易于沉淀的絮凝体。

沉淀单元：主要作用是使带有大量煤粉、岩粉等悬浮物的絮体与矿井水分离，并使污泥得到一定程度的浓缩。

过滤单元：混凝沉淀后的污水为了进一步去除水中的悬浮颗粒有必要进行过滤处理。过滤过程是一个包含多种作用的复杂过程，它不仅对水中的悬浮颗粒有物理截留的作用，而且对其有附着吸附等物理化学作用，因此，混凝沉淀后污水经过过滤系统后，能进一步去除水中悬浮颗粒，是保障出水水质的一道屏障。

消毒单元：虽然水经混凝、沉淀和过滤可以去除大多数细菌和病毒，但消毒仍必不可少，它对水的细菌学指标起保证作用，是水质安全的最终保障。

3.3 工艺流程图

图1

4 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生产生活严重缺水，另一方面矿井开采废水处理后或未经处理直接外排，造成了大量水资源的浪费，并且污染环境，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，开发、处理、利用好矿井水资源，不仅具有广泛的社会效益和环境效益，而且对于企业自身和企业周边经济的发展也将起到重要推动作用。