煤矿污水资源化以实现近零排放的研究

张宝兰 霍国兵 韩关桥

摘 要：多年来矿井开采，引起矿区的地面沉降、裂隙，对水资源的影响非常大，地表水位下降，严重影响着我国的工业、农业可持续发展，影响民生。将煤矿污水处理资源化，回赠于煤矿及周边矿区，实现近零排放，有效保护环境，提高矿区民生环境质量，是我们矿井管理人员的职责所在。

关键词：煤矿污水 资源化 近零排放

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）11（a）-0109-02

1 煤矿污水的来源

1.1 矿井污水

矿井开采破坏了地下水原始赋存状态，采空区回填后造成沉降与裂隙，开采过程中的污水沿着原有的和新裂隙渗入井下采掘空间形成矿井水。矿井水是煤炭生产过程中排放量最多的废水，悬浮着煤泥，是不能直接使用的污水，若外排将发生煤泥沉积河道影响周边环境，是违反环保法的。据统计平均每开采1 t原煤需排放2 t左右的矿井水，地表水的下降造成了用水严重短缺。

1.2 生活污水

生活污水主要来自矿井生活区排水与矿区工业广场生活与设备冷却排水。设备冷却排水如矿井自备电厂冷却塔排污水以及重要设备开放式冷却水。

2 污水处理工艺

以下举例说明常见污水处理工艺。（见图1）

2.1 矿井污水处理

矿井污水的主要污染物为悬浮物，构成这些悬浮物的主要成份是煤尘、岩尘等细小颗粒物，尤其是煤尘，其主要特征是浓度高，所含固体颗粒细，灰分高。煤泥水性质复杂，不但有悬浮液的特性，还有胶体的某些性质，它集中了最细最难处理的微细粒级颗粒，因此需选择适合的工艺和处理设备。

PAC—— 聚合氯化铝使细小颗粒物的扩散层受到压缩、电动电位降低，脱粒脱稳而相互凝聚成细碎矾花。

PAM—— 聚丙烯酰胺的氢键作用和链状高分子的架桥絮凝作用，再将已凝聚的细碎矾花进一步吸附在周围，形成以若干细粉颗粒为核心的大块网络状密实矾花。

超滤—— 超精细液体过滤，是在压差推动力作用下进行的筛孔分离过程。在一定的压力作用下，当含有高分子溶质和低分子溶质的混合溶液流过膜表面时，溶剂和小于膜孔的低分子溶质（例如水、无机盐）透过超滤膜，成为渗透液被收集，即所需的成品水；大于膜孔的高分子溶质（例如细菌、病毒、有机胶体等）被超滤膜截留而成为浓缩水，一般被排掉，也可以被回收。

2.2 生活污水处理

生活污水经排水管网收集后，经过粗格栅去除污水中大的漂浮物和悬浮物，然后自流入集水池，污水经污水提升泵提升至旋转式细格栅，进一步去除污水中的细小悬浮物和大于1mm的粗砂和其他杂质，然后自流入配水井，经配水井配水后均匀流入ICEAS预反应区，在此污水中大部分可溶性BOD被活性污泥微生物吸附，然后进入主反应区，在主反应区内依照曝气、搅拌、沉淀、滗水程序周期运行，使污水在反复的好氧—缺氧和好氧—厌氧中完成脱氮、除磷。主反应区出水经深度处理及消毒后达标排放或回用。（见图2）

处理系统产生的剩余污泥用污泥回流泵打入预反应区，多余部分剩余污泥再由泵送入现有洗煤厂污泥脱水系统进行脱水处理。ICEAS主反应区需要的氧气由风机供给，预处理设施产生的机械杂物外运填埋处置。处理后的废水符合《城镇污染水处理厂污染物排放标准》一级B标准。水处理过程中产生的煤泥可以外售作燃料。

3 利用中水取代清水

（1）广泛应用于煤矿地面设备冷却。煤矿压风机房机房循环冷却水，洗煤厂设备冷却水，湿法氧化镁脱硫副产物提取工艺冷却水、脱硫设备冷却水。

（2）电厂制备锅炉软化水。矿井污水经过处理后，去除了悬浮物、胶体，可以作为电厂制备锅炉软化水的水源，节约了清水，降低发电成本。

（3）用作电厂汽轮发电机组冷却塔循环冷却水水源，实现综合利用。一座18MW的小型电厂其冷却塔水损失设计值157 t/h，一年用水量非常可观，电厂使用低价水，以降低发电成本。目前中水售价0.70元/m3左右，清水售价3.80元/m3左右，煤矿水处理厂实现了中水资源的增值，达到污水处理厂与用水企业双赢。

（4）生活、绿化与美化、农业灌溉。生活污水处理后用于灌溉矿区树木草坪，煤场喷淋降尘，楼房冲厕，为企业节约用水成本，并实现生活污水循环再利用，同时多余的处理水可以满足煤矿周边的农业灌溉。

（5）水源热泵技术是一项新兴的节能空调技术，利用中水和电厂余热实现办公楼冷暖空调 ，可达到节约投资及运行费用，节约能耗，节约用水，减少对环境影响的效果。

4 中水的梯级利用

大部分中水用于电厂凝汽器循环冷却塔和锅炉水制备，按照规程要求的排污水量，可进行梯级再利用。

4.1 用于洗煤厂洗煤

电厂凝汽器循环冷却塔排污水硬度比清水或中水硬度浓缩了2.5～3倍；电厂制备锅炉软化水的反渗透高盐浓水硬度比清水或中水硬度浓缩了4倍，均可做为选煤生产补充用水，有效改善煤泥的浓缩沉降作用，提高煤泥的沉降速度，减少了洗煤水处理药剂的用量，按照0.08 t/t原煤的水耗计算，一个原煤入洗量500万吨的洗煤厂每年可以节约清水用量42.4 Mt，每年可减少石膏粉用量2000 t。

4.2 用于井下注浆

矿井采用注浆技术填充采空区工艺置换原煤。电厂粉煤灰作为注浆材料掺加在水泥中，在贮存塔内加入电厂冷却塔排污水，使水、灰体积比为8∶1，利用渣浆泵经长距离管线输送到风井注浆站的沉淀池中沉淀储存，并经风井注浆站的过滤池过滤，过滤后的清水送回电厂重新利用，当井下需要罐浆时用高压水冲至罐浆站的搅拌池中，当达到需要的水灰比后，添加粉煤灰添加剂，搅拌达到规定的浓度后经注浆管路到达使用地点。矿产量300万吨/年的矿井其年利用粉煤灰约1.2万吨，注浆工艺解决了电厂粉煤灰污染问题同时排污水梯级再利用。

4.3 用于锅炉烟气脱硫系统

电厂冷却塔排污水用于锅炉烟气降温喷淋、脱硫溶药以及浆液池补充水。

5 结语

我国的水资源非常紧缺，保护水资源，保护环境已为全民关注，煤矿的污水治理及节约用水工作成为非常重要的课题。文章从煤矿污水处理与再利用研究最后得出：在以后的煤矿污水治理工作中，不断地改善污水处理工艺流程和技术方法，不断地提升中水再利用空间，使矿井污水处理资源化，实现近零排放，矿井建设要走绿色生产、生态循环经济发展产业链之路。

参考文献

[1] 祁明峰.百善煤矿井下污水净化工艺及效益评价[J].中国煤炭，2000（5）：33，36.

[2] 许长志，王杰.铁煤集团矿井废水零排放工程方案研究[J].铁法科技，2010（2）：26-31.

[3] 赵斌，史勇，崔树礼.关于污水零排放在大平煤矿中的应用[J].科技创业家，2013（4）：116.