據(jù)統(tǒng)計我國40％的礦區(qū)嚴(yán)重缺水，已制約了煤炭生產(chǎn)的發(fā)展。西北礦區(qū)多處于山區(qū)，水資源更為缺乏，地表水又多為間歇性河流，枯洪水季節(jié)流量相當(dāng)懸殊，常年流量稀釋能力差，排入河流的污水造成嚴(yán)重污染。甘肅華亭礦區(qū)是我國十三個重要能源基地之一，上世紀(jì)八十年代，擁有很好的水生態(tài)環(huán)境，水資源較充沛，地表水系水質(zhì)也較好，基本上保證了當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉ詈凸まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水。但
據(jù)統(tǒng)計我國40％的礦區(qū)嚴(yán)重缺水，已制約了煤炭生產(chǎn)的發(fā)展。西北礦區(qū)多處于山區(qū)，水資源更為缺乏，地表水又多為間歇性河流，枯洪水季節(jié)流量相當(dāng)懸殊，常年流量稀釋能力差，排入河流的污水造成嚴(yán)重污染。甘肅華亭礦區(qū)是我國十三個重要能源基地之一，上世紀(jì)八十年代，擁有很好的水生態(tài)環(huán)境，水資源較充沛，地表水系水質(zhì)也較好，基本上保證了當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉ詈凸まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水。但隨著華亭礦區(qū)對煤炭資源大規(guī)模的開發(fā)，地下水嚴(yán)重超采，地下水為大幅下降，地表水系全面污染，五大河流（黃河二級支流涇河）的中下游河段幾乎全年都是濁流、黑水。因此，開發(fā)、管理、利用好煤礦水資源，對煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。礦井廢水經(jīng)治理后綜合利用，對礦區(qū)與華亭地區(qū)乃至甘肅省經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。 有些地方的礦井水未被污染的干凈地下水。基本符合生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)，有的含多種微量元素，可開發(fā)為礦泉水。
這類礦井水水質(zhì)較好，pH值為中性，低礦化度，不含有毒、有害離子(或者其含量低于生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)值)，低濁度，基本不含懸浮物，它的各項水質(zhì)指標(biāo)均符合國家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749--1985)。只要在源頭妥善截流，通過并下單獨布置的排水管道將其排出，稍加處理或消毒，即可回收利用。 含懸浮物礦井水 這里所指的含懸浮物礦井水系指除感官性指標(biāo)和細(xì)菌學(xué)指標(biāo)外，其余各項指標(biāo)均符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的礦井水．含懸浮物礦井水的主要污染物來自礦井水流經(jīng)采掘工作面時帶入的煤粒、煤粉、巖粒、巖粉等懸浮物(SS)，所以這類水中含有較多固體懸浮物。由于懸浮物中煤粉多呈黑色，故這類礦井水多顯灰黑色，并有一定的異味，混濁度也比較高，景觀性和感官性都較差。礦井水在井下水倉中自然沉淀了一段時間，較粗的煤、巖顆粒都已被沉淀下來，因而在正常情況下，礦井水中的懸浮物顆粒都是比較細(xì)的。礦井水中SS以煤粉為主，顆粒物的平均密度約為1.3～1.5g/cm3，僅為泥砂類密度的1／2。而且煤屬于有機(jī)物質(zhì)，具有一定的疏水性，不容易被水包覆，均為導(dǎo)致難以自然沉淀的原因。含懸浮物礦井水的另一個水質(zhì)特征是細(xì)菌含量較多，主要來自井下工人的生活、生產(chǎn)活動，所以消毒殺菌在礦井水處理中是非常必要的。 高礦化度礦井水 高礦化度礦井水是指溶解性總固體(含鹽量)大于1000mg／L的礦井水。這一類水主要分布在西北地區(qū)、黃淮海平原和東北、華北部分地區(qū)，水中含鹽量高而不適宜飲用。這類礦井水的含鹽豐要來源于Ca2+、Mg2+、Na+、K+，SO2-、HCO-、C1-等離予，其硬度往往較高，有些礦井水硬度含CaO可達(dá)1000mg／L。這類礦井水還含有較高的煤、巖粉等懸浮物，濁度大。因高礦化度礦井水鹽含量高，處理工藝除包括混凝、沉淀等工序外，其關(guān)鍵工作是脫鹽。 酸性礦井水 酸性礦井水是硫鐵礦在有氧、有水的條件下氧化彤成的，主要含有Fe2+’、Fe3+、Ca2+、Mg2+，SO2+以及其他金屬離了，如A13+，Zn2+．Mn2+，cu2+等。游離的硫酸極少，可以忽略不計。酸性礦井水的主要指標(biāo)是pH值、酸度、Fe2+等。水質(zhì)pH值小于5.5，當(dāng)開采含硫高的煤層時，硫化物受到氧化與升華作用產(chǎn)生硫酸，而使水呈酸性。目前酸性水一般處理后達(dá)標(biāo)排放或回用于一些對水質(zhì)要求較低的工業(yè)用水。 含特殊污染物礦井水 系指水中放射性指標(biāo)或毒理學(xué)指標(biāo)(如重金屬、氟、砷等)超過國家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的礦井水。這類礦井水主要指含氟礦井水、含微量有毒有害元素礦井水、含放射性元素礦井水或油類礦井水。 目前，我國的東北、華北北部、淮南等礦區(qū)有些礦井水含鐵、錳離子較多，同時還含有少量的重金屬離予，大部分均超過我國生活飲用水所規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值。重金屬不能被生物降解為無害物，無論采用何種方法處理重金屬廢水，都不能分解破壞重金屬，而只能轉(zhuǎn)移其存在的未知、物理和化學(xué)形態(tài)。我國絕大部分煤礦礦井水中均含有一定量的氟，但含量一般比較低，很少超過我國工業(yè)廢水所允許*高排放濃度(10rag／L)的礦井水。產(chǎn)生含氟礦井水的條件比較復(fù)雜，通常認(rèn)為主要受地理環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造等因素的影響。考慮到處理技術(shù)和成本，目前對含氟礦井水處理一般是處理到符合排放標(biāo)準(zhǔn)即可，很少將含氟礦井水用作生活水源。 設(shè)備參數(shù) |
礦井廢水由井下排水泵提升至灌漿水池，部分用于黃泥灌漿，其余廢水自流進(jìn)入曝氣池，氣浮除油后進(jìn)入斜板沉淀池進(jìn)行初步沉淀，由提升泵提升進(jìn)入混凝沉淀設(shè)備，同時加入混凝劑，經(jīng)過斜管沉淀后，將絮狀物沉淀到底部而被去除，清水從上部溢流出水自流進(jìn)入砂濾罐，出水自流進(jìn)入清水池，清水池前投加二氧化氯進(jìn)行殺菌消毒。砂濾罐的反沖冼水自流進(jìn)入污泥池，上清液自流進(jìn)入曝氣池，以提高礦井廢水資源的利用率。出水若用作生活用水，則砂濾罐出水進(jìn)入活性炭吸附裝置處理后流入清水池用作生活用水。 |
工藝配置 |
礦井廢水處理回用工藝的比較 礦井廢水處理回用工藝的比較，煤礦礦井廢水處理回用的綜合運行費用為：2.185-2.465元/噸。其中膜法的處理費用*低為:2.185元/噸。這樣的價格對干旱缺水的西北地區(qū)是很有吸引力的。
1、污水廢水資源化技術(shù)及應(yīng)用簡介 1．1連續(xù)膜過濾技術(shù)（CMC）
中空纖維膜由于比表面積大，膜組件的裝填密度大，所以設(shè)備緊湊；這種膜因紡制而成，工藝簡單，所以生產(chǎn)成本一般低于其它的膜：由于沒有支撐層均可以反向清洗，特別是一些耐污染性好，對氧化性清洗劑耐受性好的膜的出現(xiàn)，使得在大規(guī)模的污水處理工程中，中空纖維膜的應(yīng)用有獨特的優(yōu)勢。 CMF目前主要用于大型城市污水處理廠二沉池生水的深度處理回用，海水淡化或大型反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理。地表水地下水凈化、飲料澄清除濁等。 1．2膜生物反應(yīng)器（MBR） 膜生物反應(yīng)器是膜分離技術(shù)和生物技術(shù)結(jié)合的新工藝。用在污水廢水處理領(lǐng)域，利用膜件進(jìn)行固液分離，截留的污泥或雜質(zhì)回流至（或保留）在生物反應(yīng)器中，處理的清水透過膜排水，構(gòu)成了污水處理的膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)，膜組件的作用相當(dāng)于傳統(tǒng)污水生物處理系統(tǒng)中的二沉池。
MBR中使用的膜有平板膜、管式膜和中空纖維膜，目前主要以中空纖維膜為主。 1．3反滲透技術(shù)（RO）
反滲透技術(shù)是20世紀(jì)60年代初發(fā)展起來的以壓力為驅(qū)動力的膜分離技術(shù)。該技術(shù)是從海水、苦咸水淡化而發(fā)展起來的，通常稱為“淡化技術(shù)”。由于反滲透技術(shù)具有無相變，組件化、流程簡單，操作方便，占面積小、投資少，耗能低等優(yōu)點，發(fā)展十分迅速。RO技術(shù)已廣泛用于海水、苦咸水淡化，純水、超純水制備，化工分離、濃縮、提純，廢水資源化等領(lǐng)域。工程遍布電力、電子、化工、輕工、煤炭、環(huán)保、醫(yī)藥、食品等行業(yè)。 1．4集成膜過程污水深度處理方法 集成膜過程是將超濾/微濾與反滲透（或納濾）結(jié)合使用，形成能夠滿足各咱回用目的的污水深度處理工藝。超濾、微濾可以作為獨立的高級三級處理方法，也是反滲透過程理想的預(yù)處理工藝，抗污染能力強(qiáng)、性能優(yōu)越的超濾、微濾單元代替了復(fù)雜的傳統(tǒng)處理工藝，而且出水品質(zhì)遠(yuǎn)高于三級出水指標(biāo)，不但完全可以去除污水中的細(xì)菌和懸浮物，對COD、BOD也有一定的卻除效果。在超濾、微濾之后使用的反滲透膜，其清洗周期由采用傳統(tǒng)預(yù)處理工藝的3-4周增加到半年以上，膜壽命可延長到達(dá)-6年。膜集成污水再生工藝具有系統(tǒng)穩(wěn)定、維護(hù)少、占地小、化學(xué)品用量少、流程簡單和運行費用低等優(yōu)點。 新一代中空纖維超濾（微濾）膜與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，具有機(jī)械強(qiáng)度高、抗氧化、抗污染、高通量等特點，在運行工藝上，采用了低壓操作、反沖清洗、氣水沖洗等新技術(shù)，使得超濾膜裝置能夠在污染傾向極強(qiáng)的污水介質(zhì)中保持穩(wěn)定的性能，超濾膜的使用范圍因此擴(kuò)展到了能適應(yīng)于多種復(fù)雜的介質(zhì)環(huán)境，同時大大擴(kuò)展了反滲透技術(shù)的應(yīng)用范圍，新一代的超濾膜及其系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用范圍，新一代的超濾膜及其系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)將膜技術(shù)帶到了一個全新的時代，徹底改變了膜法水處理技術(shù)必須依托于復(fù)雜、精細(xì)的預(yù)處理系統(tǒng)的形象，使膜技術(shù)應(yīng)用于二級出水、三級出水以及多種原廢水等許多復(fù)雜的水質(zhì)體系的深度處理。 1．5 傳統(tǒng)處理方法 傳統(tǒng)污水三級處理工藝，主要的工藝單元有石灰澄清、重碳酸化、絮凝、沉降、過濾和氣浮等。根據(jù)具體污水排入物質(zhì)的成分的不同，處理方式有所差異。傳統(tǒng)處理工藝存在著工藝復(fù)雜、水利用率低、化學(xué)品消耗量大的弊病，而且由于無法徹底去除生物絮體及膠體物質(zhì)，致使清洗頻繁，影響了出水水質(zhì)。 2 、礦井廢水處理回用工藝比較
序號 方案1 方案2 方案3 3、礦井廢水處理回用工藝經(jīng)濟(jì)分析比較
序號 項目 方案1 (元/噸) 方案2 (元/噸) 方案3 (元/噸) 煤礦礦井水既是一種具有行業(yè)特點的污染源，又是一種寶貴的水資源。目前我國很多煤礦一方面嚴(yán)重缺水，另一方面未經(jīng)處理直接外排，造成大量水資源的浪費，并且污染環(huán)境，在相當(dāng)程度上制約了煤炭生產(chǎn)和礦區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，將煤礦礦井水處理后作為煤礦工業(yè)用水或生活用水，不僅解決了礦區(qū)缺水問題，而且充分利用了礦井水水資源，節(jié)省了地下水資源，具有明顯經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會效益。甘肅華亭礦區(qū)新柏煤礦礦井水處理技術(shù)經(jīng)過甘肅經(jīng)緯環(huán)境工程技術(shù)有限公司多年研究改進(jìn)，其處理技術(shù)在其它煤礦區(qū)應(yīng)用，會有廣闊的推廣前景。 由煤礦礦井廢水處理回用工藝的比較可知：
（1） 煤礦礦井廢水處理回用的綜合運行費用為：2.185-2.465元/噸。其中膜法的處理費用*低為:2.185元/噸。這樣的價格對干旱缺水的西北地區(qū)是很有吸引力的。
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