煤矿矿井水处理工程存在的问题和解决对策

张振宇

(阳煤集团寿阳开元矿业有限责任公司,山西 阳泉 045400)

煤矿矿井水处理工程存在的问题和解决对策

张振宇

(阳煤集团寿阳开元矿业有限责任公司,山西 阳泉 045400)

在了解矿井水处理工艺现状的基础上，对我国不同地区多座矿井水处理站进行了调研分析，结果显示，目前我国对于主要的高悬浮物、高矿化度及酸性的矿井水处理工艺技术已基本成熟，但是矿井水处理工程良莠不齐，仍存在很多问题。针对矿井水处理工程中存在的各种问题，提出了相应的解决对策，希望可以有效改进和完善我国矿井水处理工程。

矿井水处理；存在问题；研究对策

我国矿山开采90%以上为地下开采，为了保障井下作业人员的生命安全，必须将大量的矿井水从井下排出，矿井水的直接排出不仅造成了水资源的流失，而且也会污染矿区的水环境。因此，矿井水的处理利用对我国煤炭工业的持续发展具有重要战略意义。近年来，在我国《矿井水利用专项规划》政策的指导下，我国不同矿区矿井水处理利用率都大大提高，但是在运行过程中，矿井水处理工程仍存在诸多问题亟待解决。本文通过对我国不同矿区的30多座矿井水处理站井水处理情况进行总结分析，针对具体问题，提出了有效的解决措施。

1 矿井水处理工艺现状分析

煤矿矿井水依据其中有害物质可以分为含悬浮物矿井水、高矿化度矿井水及酸性矿井水。含悬浮物矿井水又叫常规矿井水，它是在煤矿开采过程中，地下水与煤层发生一系列物理化学反应被排出的含煤粉、岩粉及黏土固体颗粒的混合水，其中的煤粉密度远小于其他颗粒密度，因此，矿井水中会有悬浮物颗粒。其处理工艺流程如图1所示。

高矿化度矿井水的处理工艺与悬浮矿井水相同，其关键环节是盐的去除，以往传统的盐类去除方法主要为电渗析法[1]，近几年来，反渗透技术越来越来受到广泛应用，其技术成熟、成本低的特点已逐渐取代电渗析法，其工艺流程如图2所示。

图1 矿井水处理工艺流程图

图2 反渗透处理工艺流程图

酸性矿井水是三者中危害最大的一种废水，它具有较强的腐蚀性，在进行排水过程中不仅会腐蚀设备，而且对地面上的一些水生动植物和农作物也会产生一定危害。所以，针对酸性矿井水的处理目前多采用石灰石或者石灰作为中和剂来中和酸性矿井水。其中，以石灰为中和剂的石灰乳中和法处理工艺相对简单，亦易操作，目前被广泛应用，其工艺流程如第127页图3所示。

通过对山西、河南、河北及内蒙古等地区的35座矿井水处理站进行调研分析，悬浮物去除构筑物选型情况如第127页表1和表2所示。

通过对表1和表2分析可知，矿井水处理工艺流程主要以反应、沉淀和过滤为主，具有经济实用性强的特征，较适宜一些小型矿井水处理，且整体工艺选用合理，技术也较成熟。

图3 石灰乳中和工艺流程图

项目反应沉淀过滤一体化净水器澄清过滤数量/座2159比例/%60.014.325.7

表2 反应池、沉淀池、澄清池、滤池选型情况

2 煤矿矿井水处理工程存在的主要问题

通过对调研数据的归纳分析可知，矿井水处理工程仍存在系列问题：

1) 调节池井水调节和预沉作用不良

受煤矿生产因素的影响，矿井所排出的水量和水质经常发生变化，且变化较大，此外，矿井排水的时间主要集中在日常用电的低峰期，排水时长约3 h～4 h，因此对矿井排出口的调节池要求较高。然而，实际矿井排水工程中现场的调节池设置不当，不仅容积小，而且排泥也不够通畅，这样大大降低了调节池的调节和预沉作用，影响了后序的稳定运行。

2) 一体化净水器运行效果不佳

一体化净水器综合了传统多级处理的大部分工艺流程，具有造价低、占地面积小、节能易操作的优点，但是部分煤矿由于缺乏对井水水质的特征分析，也没有有针对性地选取合适设计参数的净水器，而急于投入使用，进而使一体化净水器井水处理工艺未达到预期效果，通常只达到设计水量的50%左右，这样对井水资源及工程建设的投入资金都造成一定程度的浪费。在调研的5座矿井中，只有一家采取的一体化净水器发挥了良好的运行效果。

3) 消毒系统不重视

消毒系统是矿井水处理工艺流程中的最后一道工序，但是大多数煤矿并未实施该系统环节。由于矿井水处理后主要用作工业用水，因此很多矿井错误地认为没必要进行消毒处理。所以，建议矿井水处理回用于工业生产也应采取井水消毒，但如果井水处理回用于井下防尘的话，必须进行消毒工作。

4) 污泥的处理存在问题

污泥处理系统在矿井水处理工艺中起着关键的作用，但经过调研发现，很多矿井水处理站污泥系统的脱水设备存在严重问题[2]。矿井水处理系统的污泥主要是利用板框压滤机、带式压滤机和离心脱水机进行污泥脱水处理。这3种设备中离心脱水机的脱水污泥含水率比较高，且运输也十分困难，是3种设备中效果最差的；板框压滤机费用较低，应用也较广泛，但是其处理效率并不高，操作也较复杂。带式压滤机中的新型立毛带式应用效率较高，但是价格也比较昂贵，所以实际应用的不太广泛，因此，污泥处理应该根据矿井实际情况合理选择设备类型。

5) 矿井水处理工程管理存在问题

很多新建矿井水处理站的工作人员和管理人员都是刚来的新人，在上岗之前缺乏专业的知识培训，对水处理的工作原理认识得不够透彻，因此，会对井水处理系统的管理和运行效率产生一定的影响。此外，一些矿井水处理站由于缺乏一些对水质进行分析的先进设备，这样也会影响矿井水处理工程的运行管理效率。

3 改进措施

1) 增大预沉调节池池容，提高排污系统能力

根据矿井排水水质和水量的变化特征，在进行预沉调节池设计时应选取容积较大的预沉调节池。这样可以有效地增强整体水处理系统的耐冲击负荷能力。影响预沉调节池池容的因素很多，它与井下排水量、处理站处理水量和排水时间都有关系，其池容一般按式(1)来计算。

V=(Q1-Q2)t

(1)

式中:V为预沉调节池池容，m3；Q1为井下每小时排水量，m3/h；Q2为处理站每小时处理水量，m3/h；t为排水时间，h。

对于已经应用排泥系统的矿井水处理工程，要做好日常排泥工作，有效提高调节池的预沉效果。如若没有排泥系统的矿井水处理工程，可以采取池内曝气的方式来防止污泥的沉积，以此同时加强沉淀池的排泥工作，以确保整个系统的稳定运行[3]。

2) 加强矿井水处理工程的监管力度，保障工程质量

据调研统计，部分煤矿井水处理工程建设和安装的工程质量存在一定问题，究其原因主要是工程承包过程中存在转包，以及施工单位作业人员素质较差监管不到位等因素所致。因此，在工程建设过程中应加强对工程质量的监管力度，选择资质高的施工单位，以保障工程质量。

3) 加强职工培训工作，提高管理能力和水平

针对新建的一些矿井水处理站有必要邀请专业技术人员，对矿井水处理站的工作人员进行相关知识的培训工作，此外，还有建立分析化验室投入先进的水质化验分析设备，以更好地提高井水处理运行管理水平，努力实现井水处理的自动化控制；对于水处理工艺中的主要设备，如，消毒设备、矿井水污泥脱水设备等要定期进行检修维护。总之，要想改善矿井水处理站的运行效果，就一定要加强职工的技能培训，同时还要提高设备的自动化程度，且两者缺一不可。

4 结束语

近年来，国家对矿井水处理再利用十分重视，并出台了相关的规定及鼓励性政策，随着社会科学技术的不断发展，矿井水综合利用工艺技术也日渐成熟。但是，目前矿井水处理工艺中仍存在一些问题，所以各科研人员要不断改进和创新技术，根据不同矿区的水质情况采取有效的解决措施，提高矿井水资源的利用率。

[1] 王旭辉，邹元龙，赵锐锐，等.高矿化度矿井废水深度处理及回用[J].中国给水排水，2009，25(22):56-58.

[2] 王建兵，李亚男，蒋雯婷，等.混凝沉淀处理高浑浊高铁锰矿井水试验研究[J].中国矿业大学学报，2013，42(1)：141-146.

[3] 郭雷，张硌，胡婵娟，等.我国矿井水管理现状分析及对策[J].煤炭学报，2014(12)：194-199.

Existing problems in coal mine water treatment engineering and countermeasures

ZHANG Zhenyu

(Shouyang Kaiyuan Mining Co., Ltd., Yangquan Coal Industry Group, Yangquan Shanxi 045400, China)

Based on the understanding of the present status of the mine water treatment technology, research analysis of mine water treatment station in different areas of has been carried out. The results have proven that at present the mine water treatment technology for high suspended solids, high salinity and acidity in China is basically mature. But the development of mine water treatment engineering is uneven and there are still many problems. In view of the problems existing in mine water treatment engineering, corresponding countermeasures are put forward so as to effectively improve and perfect mine water treatment engineering in China.

mine water treatment; existing problem; research countermeasures

2017-03-28

张振宇，男，1985年出生，2008年毕业于太原理工大学阳泉学院，工程师，从事煤矿环保方面工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.04.44

X703

A

1004-7050(2017)04-0126-03

煤矿工程