煤矿矿井水零排放处理技术与应用探析.pdf

理论探讨 161产 城 煤矿矿井水零排放处理技术与应用探析 徐桂萍 摘要在煤矿生产的过程中 ， 如果不采取相应的技术进行矿井水的 处理， 会导致其胡乱排放而污染周边环境。 本文结合实际案例对矿井 水的零排放处理进行分析， 探讨其各项技术在应用过程中的特点， 从 而实现煤矿矿井的零排放， 实现水资源的循环利用。 关键词煤矿； 矿井水； 零排放处理 对于煤矿矿井生产来说， 在进行矿井水零排放处理的过程中， 需要应 用多种技术进行处理。 在实际应用的过程中， 需要结合煤矿矿井水处理的 实际需求， 进行调控与整合， 以更加高效的完成对煤矿矿井水的循环， 使煤 矿工程项目的展开更加环保。 1 案例介绍 某煤矿项目总井田面积约为140平方公里， 建设规模约为150吨每年， 总可开采年限约为100年。 该煤矿在进行矿井水的抽排水时， 预期抽排量可 达600m/h， TDS质量浓度约为2500mg/L。 而且该矿井的矿井水主要为高矿 化度矿井水， 其自身在进行矿井水排放的过程中， 根据环保部门的要求， 应 用了一系列技术， 实现了矿井水的零排放， 并使矿井水能够回归于正常的生 产、 生活。 2 煤矿矿井水零排放处理技术与应用 2.1 零排放处理流程 在煤矿矿井水零排放处理的过程中， 在整体上大致可以划分为四个大 的单元步骤进行相应的处理。 首先为以去除煤矿矿井水中悬浮物为核心目的 的净化处理， 并且其自身的出水排放能够满足一般的回用要求， 并且不会进 行TDS限制。 其次， 是以脱盐回用为核心目的的深度处理， 在此过程中， 要求 产品水的TDS质量能够小于等于1000mg/L， 可以满足较高要求的生活与工业 用水。 再次， 是以减量为目的的浓缩处理， 而被浓缩后的浓盐水TDS质量浓 度通常会大于等于60000mg/L， 可以满足进行蒸发结晶的经济性要求， 产品 水的TDS浓度同样要小于等于1000mg/L。 最后， 是以溶解性固体固化为目的 的蒸发结晶处理， 以实现对结晶岩的综合利用， 并对混岩进行无害化处理。 2.2 净化处理 在进行矿井水净化处理的过程中， 其核心目的是为了降低煤矿矿井水 中的悬浮物， 并且没有具体的TDS处理要求。 而通常在进行煤矿矿井水处理 的过程中， 矿井悬浮物的浓度质量通常不会超过300mg/L， 并且在感官上主 要表现为黑灰色， 一般在进行净化处理后， 煤矿矿井水的悬浮物浓度质量 通常可以降低到50mg/L左右。 并且在现阶段的发展中， 煤矿矿井水净化处 理技术已经相对成熟。 比如， 在案例煤矿中， 采取构筑物式的混凝澄清过滤 工艺， 在整体上的运行更加稳定， 同时具有较强的抗冲击负荷能力。 在应用 此技术后， 该矿井的悬浮物浓度质量被控制在10mg/L左右、 浊度则在5NTU 以下。 而另一种较为常见的混凝土澄清/沉淀工艺在实际应用的过程中， 由 于自身缺少过滤环节， 导致自身的出水悬浮物浓度质量小于等于50mg/L， 但整体波动相对较大， 浊度在20NTU左右。 2.3 深度处理 通过对矿井水进行深度处理， 能够获得更加高品质的矿井水排放， 并且 可以使其满足大多数生产与生活的用水需求， 并在实际投入使用的过程中， 也能够作为一级浓缩处理单元。 而且深度处理后矿井水的回收率通常能够 达到5070， 并且出水后的TDS质量浓度小于等于1000mg/L， 同时根据矿 井水排放的具体需求可以将TDS浓度限制在200mg/L。 当前深度处理的相关 技术较为成熟， 应用的技术主要为以BWRO为主的超滤反渗透工艺以及传统 的多介质活性炭过滤反渗透工艺。 在案例矿井中， 由于其自身的净化处理 效果相对较好， 并且管理水平更高， 因此采用以BWRO为主的超滤反渗透工 艺， 该煤矿矿井水的UF回收率通常能够达到95以上， 出水浊度小于1NTU并 且污染指数同样小于5， 使后续的渗透处理获得良好的进水条件。 而传统的 多介质活性炭过滤反渗透工艺通常用于对一些净化处理效果一般以及铁、 锰、 油类含量相对较高的矿井水中， 整体操作较为复杂， 自动化水平较低。 在进行深度处理的过程中， 其抑制难溶物质结构主要是利用药剂阻垢的手 段进行实现， 而因为该技术的运行费用较低并且具有较高的回收率， 使这两 种技术的应用都具有良好的实践效果。 通常在进行矿井水回收的过程中， 根 据矿井水自身的水质差异， 能够达到近75的回收率。 2.4 浓缩处理技术 浓缩处理的应用主要是为了处理高矿化度矿井水在经过深度处理与 一级浓缩后产生的浓水。 为此， 需要浓缩处理进水的悬浮物浓度以及浊度 保持在一个较低的水平。 此项技术的应用技术难点主要在于使用节约且高 效的防结垢预处理技术和高倍浓缩技术， 而最为成熟的为BWROSWRO 工艺以及BWRO/SWRODTRO/STRO工艺。在该案例中， 使用的便为 BWROSWRO工艺， 其能够完成对TDS质量浓度在20000mg/L以下的浓缩 处理， 并且在完成后所生成的高浓盐水TDS质量浓度通常在60000mg/L以 上， 最高身体压力也可以达到8Mpa。 2.5 蒸发结晶技术 蒸发结晶技术主要是用于对高矿化度的矿井水溶解性总固体进行彻底 固化的一项技术， 也是煤矿矿井水零排放处理的最后一个环节。 在实际应 用的过程中， 较为常见的主要是MED工艺以及机械压缩蒸发工艺。 在进行煤 矿矿井水的处理时， MED工艺主要是通过利用蒸汽对物料进行加热， 并通 过其产生的二次蒸汽对最后一效的物料进行加热， 并不断进行循环。 经历 三效蒸发后的物料往往具有更高的性价比， 而且对各效的温度工作也更加 高效， 更利于进行分盐的操作。 机械压缩蒸发工艺， 一般相当于一效蒸发器 所产生的二次蒸汽， 并在经过压缩机进行压缩后产生的压力以及饱和温度 进行提高， 通过对热焓的增加， 使其可以回到蒸发器中作为热源， 以代替生 蒸汽进行循环利用， 实现节能生产 ， 但机械压缩蒸发工艺中所需使用的蒸汽 压缩机只能够依赖进口， 国内当前尚不存在生产能力， 因此整体投资相对较 高， 并且无法实现独立分盐操作。 一般认为在蒸汽价格较高的地方， 机械压 缩蒸发工艺较为经济， 在蒸汽价格较低的地方MED优势更加明显。 结语 在进行煤矿矿井水的零排放处理时， 需要根据自身发展的实际需求进 行处理技术的选择与应用。 在此过程中， 主要完成的流程为净化处理、 深度 处理、 浓缩处理以及蒸发结晶， 通过对这些技术的合理选用， 能够达成煤矿 矿井的零排放， 实现水资源的循环利用， 使煤矿工程项目展开更加环保。 作者简介 姓名 徐桂萍（1985.12） ， 性别 男， 民族 汉， 籍贯 山东 省栖霞市， 学历 本科， 毕业于河南城建学院， 现有职称 初级工程师， 研究 方向 环境工程。 参考文献 [1] 马剑， 马小真.煤矿矿井水资源化及综合利用的实践思考[J].中 国资源综合利用， 2019， 37 （12） 62-64. （青岛金源环境工程有限公司）