宁东能源化工基地矿井涌水综合利用研究

杨 军

（宁夏环境科学设计研究院，银川750011）

根据《2008年宁夏水资源公报》显示，宁夏属典型的大陆性气候，2008年水资源总量为10.605亿m3，人均水资源量为706m3，不足全国平均值的1／3，干旱缺水是宁夏的基本区情。因此，在加大煤炭开发的同时又不增加水资源供求压力是宁夏回族自治区的当务之急。

宁夏目前矿井多以井工开采为主，为了确保井下安全生产，必须排出大量的矿井水。矿井水直接排放不仅浪费水资源，而且也污染环境。对矿井水进行处理并加以利用，不但可防止水资源流失，避免对水环境造成污染，而且对缓解矿区供水不足、改善矿区生态环境、最大限度地满足生产和生活需要具有重要意义。

1 宁东能源化工基地矿井水利用现状

宁东含煤区位于宁夏东部，包括灵武、鸳鸯湖、横城、马家滩、积家井、萌城、韦州等七个矿区和石沟驿一个独立井田，南北长130km，东西宽50km，含煤面积约2 000km2，探明地质储量273亿t，占全区探明储量的87%；远景预测储量1 394亿t。

通过对各煤矿矿井水水质监测，宁东能源化工基地矿井水中悬浮物含量均超出GB20426—2006《煤炭工业污染物排放标准》的要求限值；矿化度为3 024～11 435mg／L，普遍偏高，属含大量悬浮物的高矿化度矿井水。目前，宁东能源化工基地煤矿矿井水处理工艺以沉淀为主，必要时采用絮凝、过滤等处理工艺。该工艺可有效降低矿井水中悬浮物，但不能有效去除矿井水中矿化度。

宁东能源化工基地矿井水总的利用率仅为28.5%。其中，任家庄煤矿及石槽村煤矿的矿井水利用率较高，分别达到了65.6%及61.5%，其他煤矿矿井水利用率均在38.2%以下。由此可见宁东能源化工基地矿井水的总体利用水平较低，水资源浪费严重。同时，由任家庄煤矿及石槽村煤矿的矿井水利用情况可以看出，通过反渗透处理后，两矿矿井水利用率远远高于其他仅采取絮凝、沉淀、过滤处理工艺的煤矿。因此，采用深度处理工艺可提高矿井水利用率，节约水资源，宁东能源化工基地矿井水具有进一步综合利用的潜力。宁东能源化工基地各煤矿目前矿井水排放量、利用量及处理工艺统计见表1。

表1 宁东能源化工基地各矿矿井水利用现状情况

2 宁东地区矿井涌水量及规划用水情况

根据《宁东能源化工基地发展总体规划》，到2010年，预计宁东能源化工基地矿井水产生量为3 150万m3／a；到2015年，预计矿井水产生量为6 000万m3／a；到2020年，预计矿井水产生量为8 000万m3／a。

矿井水经处理后全部用于洗煤补充水、井下降尘和消防洒水、电厂用水和生态建设。到2010年，矿井水利用率达70%；到2015年，矿井水利用率达85%；到2020年，矿井水利用率达100%。

到2010年，宁东能源化工基地总用水量约1.1亿m3／a，其中利用矿井水2 200万m3／a。到2015年，宁东能源化工基地总用水量约2.2亿m3／a，其中利用矿井水5 100万m3／a。到2020年，宁东能源化工基地总用水量约3.8亿m3／a，其中利用矿井水8 000万m3／a。

3 矿井水深度处理工艺的选择

根据宁东能源化工基地矿井水含大量悬浮物、高矿化度的水质特性，宁东能源化工基地应在现有处理工艺，即絮凝、沉淀、过滤的基础上进行深度处理。本文选择用于处理高矿化度矿井水的离子交换法、蒸馏法、电渗析法及反渗透法进行比较分析，从而最终确定最适宜的矿井水深度处理方法。各种深度处理方法比较见表2。

反渗透法技术优越的价格性能比在高矿化度矿井水处理中具有极大的优势，无论其出水水质、电耗、脱盐效率、占地面积及自动化程度都是其他方法无法比的。而且，宁东能源化工基地矿井水矿化度普遍在3 024～11 435mg／L之间，综合考虑工艺操作难易程度、脱盐效率、适用范围等因素，并结合我国目前矿井水深度处理方法发展现状，本课题建议采用絮凝、沉淀、过滤预处理＋反渗透法深度处理宁东能源化工基地矿井水。

针对宁东能源化工基地矿井水水质特性，结合现有矿井水处理工艺，根据用途不同进行分质处理的原则，确定了宁东能源化工基地矿井水的处理方案。

（1）矿井水净化处理工艺流程

矿井水用于井下洒水、降尘、消防、冲洗道路等对水质要求不高的用途时，可经絮凝、沉淀、过滤后回用，该工艺可作为深度处理前的预处理工艺，净化处理工艺流程见图1。

表2 矿井水深度处理方法比较［1－2］

图1 矿井水净化处理工艺流程

（2）矿井水深度处理工艺流程

当矿井水用于生活、生态及电厂、煤化工生产用水时，经沉淀净化后必须采用反渗透法进行深度处理，反渗透处理流程见图2。

图2 矿井水深度处理工艺流程

4 矿井水集中处理设计布局设计

在宁东能源化工基地设计7座集中深度处理设施。具体布局如下：马莲台煤矿与临河综合项目区B区间建设一座集中深度处理设施，矿井水除煤矿自用外，经深度处理用于临河综合项目区B区项目；红石湾煤矿、任家庄煤矿与临河综合项目区A区间建设一座集中深度处理设施，矿井水除煤矿自用外，经深度处理用于临河综合项目区A区项目；丁家梁煤矿与马莲台电厂、灵州电厂间建设一座集中深度处理设施，矿井水除煤矿自用外，经深度处理用于电厂生产、生活及宁东镇生活、生态用水；清水营煤矿、梅花井煤矿与煤化工园区间建设一座集中深度处理设施，矿井水除煤矿自用外，经深度处理用于煤化工园区项目；灵新煤矿、羊场湾煤矿、石槽村煤矿与灵州综合项目区间建设一座集中深度处理设施，矿井水除煤矿自用外，经深度处理用于灵州综合项目区项目；枣泉煤矿与枣泉电厂间建设一座集中深度处理设施，矿井水除煤矿自用外，经深度处理用于电厂生产、生活；红柳煤矿与麦垛山煤矿间建设建设一座集中深度处理设施，矿井水除煤矿自用外，可用于区域生态用水。

5 结 语

宁东能源化工基地作为国家重要的大型煤炭基地、煤化工产业基地、‘西电东送’火电基地、国家第二批循环经济试点园区及宁夏回族自治区“一号工程”，能否充分利用矿井水资源将是决定基地产业能否突破水资源瓶颈，基地社会经济能否又好又快发展的因素之一。

［1］ 胡东东，杨云龙.高矿化度矿井水除盐方法的研究［J］.山西建筑，2008，34（8）：194－195.

［2］ 庞振东，程学丰.煤矿高矿化度矿井水处理技术［J］.矿业安全与环保，2005，32（4）：28－30.