礦井廢水井下處理新技術(shù)及工程應(yīng)用研究

馬文佳（兗礦集團濟三煤礦，山東濟寧272000）

礦井廢水井下處理新技術(shù)及工程應(yīng)用研究

馬文佳（兗礦集團濟三煤礦，山東濟寧272000）

隨著現(xiàn)代社會對可持續(xù)化發(fā)展建設(shè)越來越重視，水資源的合理利用也成為我國關(guān)注的重要問題。礦井廢水的處理利用能夠有效的節(jié)約水資源，提高經(jīng)濟效益，因而專家們也不斷對礦井廢水井下處理技術(shù)進行研究開發(fā)，逐漸提出各類新技術(shù)，并能夠有效的提高礦井廢水處理率。本文主要針對礦井廢水井下處理的各類新技術(shù)進行分析，闡述其工程應(yīng)用價值，以供讀者參考。

礦井廢水；井下水處理；廢水處理技術(shù)；工程應(yīng)用

礦井開采中排水工作必不可少，而由此帶來的大量水資源浪費及水污染對社會效益及經(jīng)濟效益都帶來較大影響，因此，需要對礦井中廢水進行再處理利用。傳統(tǒng)的礦井廢水處理技術(shù)大多存在投資建設(shè)費用、運行費用等較高的問題，而近年來，我國礦井廢水井下處理的新技術(shù)逐漸研發(fā)，不但能夠保證技術(shù)與礦井的工作環(huán)境及開采工作面的多變性等相適應(yīng)，更能與現(xiàn)代先進科技結(jié)合，實現(xiàn)模塊化、可移動化、拆卸組裝化，從而提高了經(jīng)濟效益及處理效率。

1 傳統(tǒng)礦井廢水處理技術(shù)及礦井水復(fù)用指標

1.1 傳統(tǒng)礦井廢水處理技術(shù)

由于我國大多煤礦富饒區(qū)域缺水情況嚴重，當(dāng)?shù)V井廢水未經(jīng)處理排放后不但造成水資源的浪費，也會對環(huán)境帶來較大的污染，礦區(qū)的廢水處理已成為我國的重要問題，因而需采用相應(yīng)的技術(shù)對礦井廢水進行井下處理后再利用，提高經(jīng)濟效益。傳統(tǒng)的礦井廢水處理技術(shù)主要是通過井下水倉將礦井水排出，并在地面設(shè)置調(diào)節(jié)池及相關(guān)處理設(shè)施，從而進行污水處理，當(dāng)廢水處理水質(zhì)達到復(fù)用指標后則能夠使其部分供地面使用，部分再次用于井下。但傳統(tǒng)的廢水處理辦法需耗費大量的資金建設(shè)廢水處理設(shè)施，運行處理的費用較大，且占地面積較廣，難以取得經(jīng)濟效益。

1.2 礦井水復(fù)用指標

由于在礦井工作中井下消防、灑水、設(shè)備冷卻、液壓支架等方面都需要用到水資源，而在進行廢水處理時則必須考慮其符合國家規(guī)定的《煤礦井下消防、灑水設(shè)計規(guī)范》相關(guān)指標。通常在礦水處理復(fù)用后其消防灑水中懸浮物粒度應(yīng)不超過300μm，而礦井中液壓支架等設(shè)備用水則需注意其相關(guān)懸浮物、溶解性總固體、碳酸鈣等符合《液壓支架（柱）用乳化油、濃縮物及其高含水液壓液》（MT76-2002）的水質(zhì)要求[1]。礦井水復(fù)用指標中其pH值必須達到6～9，從而保證水資源合理再利用。

2 礦井廢水井下處理新技術(shù)及工程應(yīng)用

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，礦井下大型綜采設(shè)備也不斷開發(fā)應(yīng)用，采用廢水井下處理新技術(shù)逐漸成為礦井廢水處理的重要發(fā)展方向，其能夠因地制宜，實現(xiàn)節(jié)約成本、土地的目標，并能提高廢水處理效率，取得良好的經(jīng)濟效益。

2.1 采空區(qū)礦井廢水處理技術(shù)

礦地開采后經(jīng)人為挖掘形成井下“空洞”，其采空區(qū)空間較大，且為防止采空區(qū)坍塌需通過矸石等填充物井下充填支撐。采空區(qū)處理礦井水技術(shù)則主要是在矸石填充的過程中利用其空間及填充物對礦井廢水進行過濾、沉淀，從而達到井下廢水處理凈化效果，能夠復(fù)用與礦井開采生產(chǎn)。首先選擇填充物矸石等作為載體對污水進行過濾凈化，之后將井下水排入采空區(qū)，從而處理凈化，使其達到礦井水復(fù)用指標。此外，在進行一次凈化后還可采用中速過濾罐進行再次處理，并將處理后的水排入蓄水池，之后利用加壓泵將水打入井下供水管網(wǎng)，從而取得良好的處理效果。由于此技術(shù)主要是通過采空區(qū)的空間進行，不占用地面土地資源，也降低了設(shè)施建筑成本，且其工藝技術(shù)簡單，降低了運行成本。但采用此技術(shù)對礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造有較高要求，不適用于大部分礦井廢水處理。

2.2 反滲透廢水井下處理技術(shù)

反滲透廢水井下處理技術(shù)主要是應(yīng)用于處理高礦化度礦井水，其設(shè)備由石英砂過濾器、活性炭過濾器、反滲透裝置組成，并采用不銹鋼材料制作管路、水箱等。其廢水處理后的復(fù)用目標中其礦化度需不超過1000，并保證其中Cl－含量低于200，而其CaCO3含量也不應(yīng)超過500[2]。反滲透處理后電導(dǎo)率較優(yōu)，能夠保證井下廢水處理的效果達到復(fù)用標準要求，用于井下的液壓支架用水、消防灑水、乳化油制作、設(shè)備冷卻等方面能夠取得良好的效果。但在采用反滲透廢水井下處理設(shè)備時必須保證其防爆、防潮，因而提高了投資成本與運行成本，只能用于水量較小的井下廢水處理。

2.3 廢水井下處理系統(tǒng)技術(shù)

礦井中廢水井下處理系統(tǒng)技術(shù)主要是利用廢水處理的沉淀、過濾、阻垢、供水的幾個步驟組成系統(tǒng)。其通過設(shè)置平流區(qū)與斜管區(qū)，從而組成復(fù)合型沉淀池，并通過初級過濾器及精處理過濾器設(shè)置過濾系統(tǒng)，同時設(shè)置有永磁型阻垢儀，進而對廢水進行處理。隨著現(xiàn)代科技進步，自動化設(shè)備發(fā)展，系統(tǒng)逐漸實現(xiàn)自動化控制，能夠有效的控制設(shè)備的啟動與停止，可實時監(jiān)測系統(tǒng)運行狀況與處理狀態(tài)，并對故障及突發(fā)事件進行報警。采用廢水井下處理系統(tǒng)技術(shù)能夠提高處理效率，、水質(zhì)標準較高，取得較好的處理效果。且其負荷能力較強，具有抗沖擊力，對于礦井中含有的懸浮物質(zhì)、鐵、錳等物質(zhì)能夠不需要使用絮凝劑則可有效處理。但由于此系統(tǒng)技術(shù)需要較大的過濾池處理，因而不宜應(yīng)用于水量較大時的井下處理[3]。

2.4 廢水井下超磁分離技術(shù)

超磁分離處理技術(shù)是目前礦井廢水井下處理的重要工藝新技術(shù)，其主要通過具有較強磁力的磁分離機械設(shè)備組成超磁分離處設(shè)備，能夠通過磁盤吸附水體懸浮物質(zhì)，且其磁盤轉(zhuǎn)速較高，能夠快速使懸浮物與水分離。其原理主要是利用稀土永磁材料產(chǎn)生較強的磁場，使得水中不具有磁性的懸浮物受到磁場影響而產(chǎn)生磁性，之后則通過磁場力的作用使得其懸浮物與水體分離開來，從而取得凈化作用，而當(dāng)懸浮物、泥渣等自廢水中分離后又能夠通過回收系統(tǒng)使磁種分散開，磁種繼續(xù)循環(huán)使用[4]。采用超磁分離處理技術(shù)處理礦井井下廢水時其分離速度較快，因而水力停留時間較小，且起步不需要占用較大面積，且能夠處理較大水量，大大增加了廢水井下處理效率及經(jīng)濟效益。而該技術(shù)能夠合理設(shè)計水處理量，并將處理后的水匯入設(shè)置好的水倉，而廢水凈化后能夠完全達到復(fù)用標準，因而能保證水處理后能供井下生產(chǎn)及地面復(fù)用，大大節(jié)省了水資源。而隨著現(xiàn)代科技發(fā)展，超磁分離處理技術(shù)設(shè)備逐漸實現(xiàn)了全套設(shè)備采用全自動化裝置進行控制，有效的提高了處理效率。

2.5 氣水相互沖洗濾池處理技術(shù)

氣水相互沖洗濾池處理技術(shù)主要是利用多個密閉的濾格形成相應(yīng)的濾池，并通過壓力方式放水及出水，從而形成壓力式的氣水相互沖洗濾池處理井下廢水。主要是設(shè)計好處理水量后從井下相應(yīng)區(qū)域出水，并采用2組濾池，從而進行沖洗處理，而反沖洗是則可通過氣的方式進行，再通過水進行反沖洗[5]。由于濾格的反沖洗水主要為其它濾格過濾后的水，因而大大提高了沖洗效率及水資源的利用率，且其沖洗能夠完全滿足井下水復(fù)用標準。

3 結(jié)束語

礦井廢水井下處理技術(shù)是現(xiàn)代水資源復(fù)用的重要技術(shù)，其不但能夠大大提高經(jīng)濟效益，也能有效的避免水資源浪費或是廢水對環(huán)境帶來污染。隨著現(xiàn)代新型處理技術(shù)的不斷研發(fā)，技術(shù)所適宜的應(yīng)用工程也大不相同，在實際礦井開采中應(yīng)合理選擇相應(yīng)的技術(shù)，提高技術(shù)應(yīng)用效果。

[1]李建紅.煤礦礦井水井下處理就地復(fù)用工藝研究[D].河北工程大學(xué)，2012.

[2]何緒文，李福勤.煤礦礦井水處理新技術(shù)及發(fā)展趨勢[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2010，11：17～22+52.

[3]馮晉紅.超磁分離技術(shù)處理礦井廢水在漳村煤礦井下的應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2012，04：146～147.

[4]宋 磊，江家京.提高礦井廢水處理能力配套技術(shù)的研究及工程應(yīng)用[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2011，26：194～197.

X752

A

2095-2066（2016）32-0101-02

2016-11-3