高矿化度矿井水资源化工程实践

煤矿矿井水的形成主要是由于巷道揭露和采空区塌陷小水源所致，其来源主要是大气降水、地表水、断层水、含水层水和采空区水。目前矿井水主要是经过简单沉淀后用于选煤、井下防尘等方面，利用率不到26%，而大部分未经处理直接排放。矿井水的大量排放不仅严重污染环境，而且造成资源浪费。高矿化度矿井水和酸性矿井水主要分布于北方严重缺水矿区，对其净化利用，已是解决水资源问题的一条捷径。高矿化度矿井水处理工艺除混凝、沉淀、过滤外，关键工序是脱盐。目前脱盐技术中反渗透（RO）优于电渗析。酸性矿井水基本上采用中和的方法，投加碱药剂或以石灰石、白云石为滤料进行过滤中和。人工湿地生态工程处理法处理酸性矿井水是近年来迅速发展起来的一种处理技术，但存在技术复杂、成本高及占地面积大等缺点[1]。1废水来源及水量水质某矿井水处理工程设计能力为2500m3·d-1，原水一部分为中性矿井水，水量为1500m3·d-1，另一部分为酸性矿井水，水量为1000m3·d-1，其水质见表1。从表1中可知，矿井水属于高浊度、高硬度、高含盐量的高矿化度矿井水。该工程设计出水水质要求达到GB5749－2006要求[2]。其中一部分供洗煤用水，另一部分供配乳站（配制乳化液）用水。乳化液是乳化油与水按一定比例配制而成，主要用于煤矿液压支架的液压液、液压电炉系统的传动介质、液压系统（液压水压机、液压机床）传动液。配乳用水的电导率要求在100μS·cm-1以下。2工艺设计2.1工艺流程根据矿井水处理相关文献，去除悬浮物主要采用混凝沉淀过滤工艺，除盐采用RO工艺[3-7]。拟定矿井水处理工艺流程见图1。酸性矿井水进入酸性水调节池后由一级提升泵进入混合调节池，同时中性矿井水进入混合调节池，与酸性矿井水充分混合后经二级提升泵进入pH调节池；在pH调节池进口处加入碱液，或聚合氯化铝（PAC）对矿井水进行中和调节（充分混合），在其出口处加入助凝剂聚丙烯酰胺（PAM）后由配水系统均匀进入斜管沉淀池，经沉淀后的清水流入中间水池，污泥则沿斜管滑入池底经集泥系统在排泥泵作用下进入污泥浓缩池进行浓缩；中间水池的水经表1矿井水水质（ρ/mg·L-1）Tab.1Thequalityofminewater（ρ/mg·L-1）水来源总硬度全盐TDS酸性水中性水2.41×1031.68×1038.12×1032.36×1038.37×1032.49×103SS硫酸盐钙镁铁全硅892535.98×1031.35×1036504601681148250.00213.28.11高矿化度矿井水资源化工程实践赵曙光1,2，李福勤3，候明刚4，何绪文2，刘双红1（1.衡水天鹰环境工程有限公司，河北衡水053000；2.中国矿业大学化环学院，北京100083；3.河北工程大学城建学院，河北邯郸056038；4.汾西矿业集团公司，山西介休032000）摘要：介绍了高矿化度矿井水处理工程的设计与运行参数。预处理采用中和絮凝沉淀及机械过滤工艺，其后采用反渗透除盐。实际运行结果表明，矿井水中加入25mg·L-1的PAC和0.6mg·L-1的PAM后，絮凝沉淀效果好，再经过滤及反渗透工艺处理，出水的电导率稳定在30μS·cm-1，可直接用于配乳用水。关键词：矿井水；高矿化度；混凝沉淀；机械过滤；反渗透中图分类号：X752文献标识码：B文章编号：1000-3770(2010)07-0129-003收稿日期：2010-03-08基金项目：国家自然科学基金（50678172）作者简介：赵曙光（1975－），博士研究生，主要从事矿井水处理及MBR技术的工程应用研究联系电话：010-51734349；E-mail：zsg2509@126.com第36卷第7期2010年7月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.36No.7Jul.,2010129过滤泵进入多介质过滤器后，一部分进入清水池供洗煤用水，另一部分经保安过滤器、高压泵进入RO系统；RO系统出水进入软化水池后作配乳用水，浓水可回到清水池供洗煤用。2.2设备主要设备参数见表2，其中一、二级提升泵为耐酸腐蚀自吸泵。2.3构筑物主要构筑物均为钢砼结构，设计参数见表3。其中酸性调节池、综合调节池、pH调节池及碱液池的内壁作玻璃钢防腐，防止酸腐蚀或碱腐蚀。在清水池和软化水池顶上建综合车间，节约了用地面积。综合车间包括RO车间、二氧化氯车间、配电室等。2.4处理系统2.4.1絮凝沉淀在酸性调节池及综合调节池底部设穿空曝气管系统，曝气一方面将水质调节均匀，另一方面为防止水中的悬浮物沉淀。用硬聚氯乙稀（UPVC）板按折流态的要求将pH调节池分为5格。控制碱液量，将矿井水的pH值从4.5～6调节至7～7.5。当只有中性水时，碱液池用作PAC溶药池，改加碱液为PAC。PAM从第4格底部加入