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舰船防化2009年第2期，48~51CHEMICALDEFENCEONSHIPSNo.2,48~51煤矿矿井废水处理回用工程实例尹晓峰，韩志强，陈现明，马艳玲（中国船舶重工集团公司第七一八研究所，河北邯郸，056027）摘要：介绍了某大型煤矿矿井废水处理回用工程实例，该实例采用传统工艺与反渗透技术处理矿井废水，使出水水质达到该企业生产用水的要求。该工艺处理煤矿矿井废水并回用，不但在技术上和经济上是可行的，而且环境效益和社会效益都非常显著。矿井废水回收再利用，不但可以减少废水排放量，又可以使废水资源化，是我国实现水资源可持续利用的有效途径之一。关键词：矿井废水；超滤；反渗透；回用中国分类号：X703文献标识码：AExampleofProjectforTreatingandRecyclingWastewaterfromCoalMineYinXiao-feng,HanZhi-qiang,ChenXian-ming,MaYan-ling（The718thResearchInstituteofCSIC,Handan056027,China）Abstract：Thispaperintroducesthetechnologydesignofthewastewatertreatmentengineeringfromonelarge-scalecoalmine,andthetreatedwatercansatisfythewaterstandardforcorporation’sproductiveusebyconventionaltechnologyandreverseosmosistreatment.Thewastewaterfromcoalminetreatedandrecycledbythistechnologyisfeasibleontechnologyandeconomic,andfurthermorehasobviousenvironmentalandsocialprofit.Treatmentandrecycleofwastewaterfromcoalminecouldnotonlyreducetheamountofdischargedfluxbutalsochangeittoberesource,whichisaneffectivewaythatourcountryimplementscontinuousavailabilityofwaterresource.Keywords:Wastewaterfromcoalmine,Hyperfiltration,Reverseosmosis,Reuse此将矿井废水处理后回收再利用具有明显经济效益、0引言环境效益和社会效益。我国是以煤炭为主要能源结构的国家，煤炭在开1矿井水分类采过程中产生大量废水，主要包括：煤炭开采过程中地下地质性涌水；为安全生产而排出的自然地下水；矿井废水的特性取决于成煤的地质环境和煤系井下采煤生产过程中洒水、降尘、灭火灌浆、消防及地层的矿物化学成分，其中煤田水文地质条件及充水[1]液压设备产生的含煤尘废水。矿井水是一种煤矿特因素对于矿井开采过程中废水的水质、水量有决定性色的污染源，同时又是一种宝贵的水资源。一方面，的影响。根据矿井水的物理化学性质，并从资源化（主大量的矿井水未经处理直接排放会污染周边环境，另要指利用矿井水作生产和生活用水）的技术角度考一方面，煤矿企业生产生活一般需要大量的用水，因虑，一般将矿井水划分为：洁净矿井水、含悬浮物矿n2009年第2期煤矿矿井废水处理回用工程实例·49·井水、高矿化度高硬度矿井水、酸性矿井水、含微量硫酸根离子及溶解性总固体等指标，其它指标达到国元素或放射性核素的矿井水、含有部分有机污染物的家生饮用水卫生标准GB5749-2006。具体水质指标如矿井水等六种。表1所示。该煤矿矿井废水处理后将作为该企业煤化工项2矿井水处理方法目生产用水，但原水中含有很多离子成分，根据该企目前国内矿井水处理采用传统的方法主要有混业煤化工项目用水的水质要求（超过国家饮用水标凝-沉淀、混凝-沉淀-过滤等,根据处理后排放去向、准），该煤矿的矿井废水进行传统的净化处理后，必水质要求不同采取不同技术或多种技术联用。处理后须再进行矿井水脱盐处理，即“矿井水深度处理”。直接排放的矿井水,通常采用沉淀-混凝沉淀-过滤设计的出水水质指标见表2。处理技术；处理后作为生活用水,过滤后必须再经过3.2工艺流程除酚等对人体有害的物质及消毒处理；有些矿井水含根据该煤矿矿井废水的水质水量及处理后的用盐量、金属离子较高，处理后作为较高要求的生产、途，设计的矿井废水处理回用工艺流程如图1所示。生活用水时还必须在净化后再经过反渗透除盐处理。3.3工艺说明及各构筑物参数煤矿在进行矿井废水的治理时应进行多工艺、多方案(1)净化处理系统比较与探索，选择适合自己煤矿水量、水质的处理工矿井废水首先进入初沉调节池，均和水质水量，艺和方案。承受不定量排水冲击负荷。初沉调节池有效容积为34000m，尺寸43m×25m×4m，分两格，每格各设一3工程实例台桁架刮泥机，将池底污泥刮到调节池的泥斗中去现以河北省某大型煤矿企业矿井废水处理回用除。废水在初沉调节池沉淀大颗粒煤泥后，在提升泵工程实例来进行矿井废水处理回用说明。该工程的工吸水管中加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺提升进入高艺流程是根据用户提供的当地环境条件、水质报告，效澄清池。结合该工程的具体情况而设计的，完全能够满足用户高效澄清池是集混合、絮凝、沉淀于一体的水处的要求，并能长期安全可靠运行。理构筑物，且在反应过程中有部分污泥回流，使水中3.1水质水量颗粒物质的浓度提高，有利于悬浮物质和絮体间的相3该煤矿矿井废水产生量为750m/h，主要污染物互碰撞，增大絮体的粒度，加快絮凝体的沉降速率，为悬浮物（煤粉）、色度、浑浊度、细菌、氯离子、可有效提高混凝、沉淀处理效果。高效澄清池分3座，表1矿井废水水质Tab.1Thequalityofwastewaterfromcoalmine-+2-指标pH色度Cl硬度Ca浊度SO4SS细菌个数平均值7.9超标34.9820230超标590200-600超标注：单位除pH值、色度、浊度（NTU）之外均为mg/L，硬度用CaCO3表示表2处理后出水水质Tab.2Thequalityoftreatedwater-+2-指标pH色度CL硬度Ca浊度SO4SS细菌个数平均值6.5～8.5≤15≤40.0≤200.0≤60.0≤5≤100.0≤5.0≤100注：单位除pH值、色度、浊度（NTU）之外均为mg/L，硬度用CaCO3表示n·50·舰船防化2009年第2期絮凝剂混凝剂矿井废水预沉调节池高效澄清池多介质过滤器中间水池沉淀污泥反洗排水煤泥压滤后外卖上清液溢流和压滤液煤泥水浓缩池集水池自清洗过滤器回调节池反洗排水清洗排水生产生活用水清水池反渗透装置超滤水池超滤装置浓水外排还原剂+阻垢剂+酸杀菌剂图1矿水处理回用工艺流程图Fig.1Theprocessflowdiagramoftreatmentandreuseofwastewaterfromcoalmine3池容积为1060m，直径12m，地面上高7m，地下1.2m，后续处理设备反渗透设备的安全运行提供了保障，减3设计流量为240m/h。少系统清洗频率，并相对延长了后续设备使用寿命。多介质过滤池采用石英砂和无烟煤作双层滤料，在超滤装置前每天间断性的投加适量杀菌剂（二氧化可以滤除废水中较小粒径的悬浮物、细小颗粒、全价氯）是为了防止预处理设备及超滤装置滤芯表面上细铁及胶体、菌藻类和有机物，使出水浊度小于3度，菌的繁殖增长而导致超滤装置及相关设备性能的下[2]3且具有自动反冲洗能力。该处理系统设计采用3座多降。超滤系统分4套，单套出力180m/h，回收率介质过滤池，单台外形为8m×4m×5m，处理水量90%，超滤采用膜元件为Hydracap60，该膜抗污染能3240m/h。力强，宜清洗，在正常维护情况下，可以达到3～5煤泥水浓缩池用于贮存和浓缩预沉调节池及高年的使用寿命。3效澄清池产生的煤泥，有效容积350m，直径10m，超滤出水在进入反渗透装置前，投加还原剂是为高5m，顶部加盖，设搅拌机一台。经浓缩后的煤泥了防止余氯对反渗透膜的损害。余氯的存在会使反渗经螺杆泵送入压滤车间的厢式自动拉板压滤机处理，透膜氧化降解，还原剂可以还原水中的余氯，使余氯2压滤机过滤面积为100m。压滤后的煤泥饼可以运出指标能够符合反渗透膜的进水要求。投加盐酸、阻垢外卖，压滤液和煤泥水浓缩池上清液送回集水池。剂（配合使用）是为了防止反渗透浓水端,出现(2)深度处理系统CaCO3、MgCO3、MgSO4、CaSO4、BaSO4、SrSO4、净化后的矿井水由中间水池进入自清洗过滤器，SiO2的化学性结垢而导致损坏膜元件的性能。还原剂水中的杂质被过滤器内的滤网拦截，经过一段时间，采用亚硫酸钠，阻垢剂选用美国ArgoAF150UL阻垢滤网表面积聚的杂质等到一定程度后，过滤即进水口剂，投加量2mg/L～4mg/L。该阻垢剂为高效分散剂，和出水口之间的压差达到设定的压差值时能有效控制碳酸钙、硫酸钙、硫酸锶结垢，在不加酸（0.05MPa），过滤器开始自动进行清洗排污工作。的条件下朗格利尔指数LSI最大允许值为2.5。33自清洗过滤器一台，出力800m/h，过滤精度50µm。反渗透装置为5套，每套出力100m/h。采用高超滤可以截流水中的有机物、胶体、毫米级的絮脱盐率的海德能公司反渗透膜PROC10。该反渗透膜体、细菌、病毒及微生物等，保证出水SDI值<1，为脱盐率高，单根膜脱盐率可达到99.5%，同时透水性n2009年第2期煤矿矿井废水处理回用工程实例·51·好，实现了脱盐率与透水性较佳的组合。反渗透淡水目前，全国有70％的煤矿缺水，其中40％的煤侧设置超压爆破膜，淡水背压超过限值，自动爆破，矿严重缺水。由于水资源的严重不足，影响了我国煤[3]防止膜元件损伤。高压泵选用丹麦GRUNDFOS生产炭工业的进一步发展。该工艺不但可以实现矿井水的CR系列立式高压泵，CR系列是立式、单吸、多级资源化，节约了宝贵的水资源，减少了外排水污染，分段式离心泵，材质为不锈钢。每组高压泵进水口设而且为企业节省了大量水费，可以取得良好的环境、置低压保护开关保护，当进水压力低于设置值社会和经济效益。矿井水资源化利用，不仅是推行煤（0.05MPa）时，高压泵停止运行，防止高压泵抽空炭行业清洁生产、发展循环经济的主要内容，也是煤损坏。同时每组高压泵进水口设置高压保护开关，当炭生产持续发展的需要。该矿井废水经上述工艺处理进水压力高于设置值（2.1MPa）时，高压泵停止运行，后，出水水质和出水量均达到设计要求，该工艺处理保护高压泵、膜组件不受到损坏。当RO投入运行时,效果较好，具有良好的推广应用价值。为了防止高压泵突然启动升压，产生对RO膜元件的参考文献高压冲击破坏反渗透膜，在RO装置的高压泵出口至[1]曹江文．浅议煤矿矿井废水的处理[J]．环境科学导刊，RO膜组件间设置一个慢开自动阀门，使膜元件逐渐2007，26(增刊)：1～3升压至一定的压力。在RO停止使用时，打开冲洗阀、[2]张葆宗．反渗透水处理应用技术[M]．北京：中国电力出浓水端排放阀和产水阀，使用产水对RO膜组件自动版社，2004冲洗10min左右，以避免浓水中的高浓度盐类在RO[3]秦树林，斯乾佐，等．发展循环经济实现矿井水资源化利膜表面沉积结垢而影响膜的性能。用[J]．能源保护，2005，19（6）：59～604综合效益分析作者简介：尹晓峰（1984～），男，现从事水污染控制及设备随着人民生活水平的提高和经济的高速发展，水的研究开发工作。资源已成为我国某些地区经济发展的瓶颈。企业矿井废水处理后回收利用对于节约水资源和促进区域经派瑞空气净化器产品介绍（八）济发展，起到积极的作用，具有良好的社会效益。派瑞空气净化器三大技术创新采用该工艺企业每年矿井废水处理回用的综合1．常温催化净化技术：“神舟”飞船用净化技运行费用为900多万（2.2元/吨），每年可少缴纳排污费450万元，节省生产用水成本650万元，处理后术，常温下可迅速催化分解甲醛、一氧化碳。的煤泥每年可收入100多万元，因此企业每年经济效2．改性碳滤料专利技术：利用大容量军用碳益为300多万元，具有良好的经济效益。为载体，经专利技术处理，可有效吸收常见的污矿井水中含有以煤屑为主的悬浮物，将矿井水深染物—氨气、苯、甲苯、二甲苯及其他挥发有机度处理后作为生产和生活用水，可减少对地表水体的污染，从而保护矿区的自然环境。该企业矿井废水物。SS平均浓度在400mg/L左右，处理后全部回用，每3．智能控制技术：通过多种传感器对环境污年可减少向地表水体排放悬浮物2600多吨；矿井水染情况进行实时监测，实现自动报警和智能运原水COD在80mg/L，处理后每年减少COD排放量行，并为用户提供友好的操作界面。约500多吨，环境效益明显。5结语