矿井洁净水闭路循环系统的探索与应用

胡佩东,徐兴民,刘仕磊

（山东能源新汶矿业集团翟镇煤矿,山东 新泰 271204）

矿井洁净水闭路循环系统的探索与应用

胡佩东,徐兴民,刘仕磊

（山东能源新汶矿业集团翟镇煤矿,山东 新泰 271204）

本文主要介绍了通过在煤矿井下建立矿井水处理系统，矿井水处理中心采用磁分离技术，采区工作面水处理中心采用反渗透技术，对矿井生产污水水进行回收循环利用，解决了矿井废水污水的净化回收问题，有效降低矿井生产成本，具有一定的参考和借鉴价值。

矿井污水；水处理中心；循环利用

1 概况

新汶矿业集团公司翟镇煤矿1993年投产，年设计生产能力120万吨，经过矿井系统和采掘设备的升级改造，2000年以来产量一直保持220万吨/年水平。矿井目前为单水平开采，开采水平为-400水平，-400水平有六采区、七采区、后组三采区3个采区，主要由地面自来水及奥灰水为矿井生产提供水源，平均日用水量在2000m3-2200m3之间。矿井污水经各采区汇入井底中央水仓，经中央排水泵输送至地面，通过地面水处理系统进行处理后排放，随着奥灰水水源枯竭，自来水购水资金逐年增长，而排水费用、排污费用一直居高不下，水质差造成的排水设备效率逐年降低。

通过在井底中央水仓前建成200m³/h的超磁矿井水处理中心，处理后的水质达到工业用水标准，用于大巷防尘、设备冷却等矿井生产用水。在采区工作面建成5m³/h的工作面反渗透深度水处理中心，处理后的水质达到纯净水标准，用于工作面液压支架乳化液配比用水。

2 水处理系统工作原理

2.1 矿井水处理中心

矿井水处理中心主要由预沉系统、加药系统、混凝系统、磁种投放装置，磁分离装置、污泥压滤系统组成。

矿井水经巷道内沟渠集水后，汇总至进水渠内，在进水端渠内设置人工格栅，去除来水中生活垃圾及漂浮物，自流进入预沉池，水中大颗粒及大比重物质在预沉池中沉积下来，预沉池设潜水渣浆泵，沉淀物定期排入污泥池，由污泥泵送至压滤机脱水，干泥外运。

经过预沉处理的水自流进入磁分离混凝系统，混凝系统通过投加磁种和混凝剂（PAC和PAM），使悬浮物在较短时间内（约3～6min）形成以磁种为载体的“微磁性絮团”。

经过混凝之后的水再自流进入磁分离机进行固液分离净化，磁分离机通过磁吸附打捞，使出水水质达到设计出水指标后，自流进入中央水仓。

磁分离机分离出的煤泥，由磁分离机自身的卸渣装置刮下进入磁分离磁鼓；在磁鼓的高速分散区将磁种和非磁性悬浮物分散，磁鼓对磁种进行吸附回收，回收磁种由泵打入前端的混凝投加系统循环使用；非磁性污泥排入污泥池，和预沉池污泥一起由泵打入板框压滤机进行脱水，脱水后的泥饼通过井下矿车外运。

2.2 工作面水处理中心

采区工作面水处理中心采用膜法反渗透工艺，经过矿井水处理中心处理过的达到工业用水标准的矿井水首先进入工作面水处理系统中的气水分离装置中，在该装置中，水中的气体在装置内聚集在除气设备的顶部，一定时间后通过排出阀门排除，使进入系统中的气体大大降低，保护精密过滤装置及膜的正常使用。

经过脱气后的水进入砂过滤器中进行过滤，过滤掉水中的SS，使进入后续过滤的水的SS小于5毫克/升，然后通过二三级过滤使水的SS小于3。

经过过滤系统后水的压力降低0.2-0.3Mpa，出水压力在1.4-1.5Mpa然后进入精密过滤器及RO 系统中，实现对矿井水的深度处理。

系统运行后，工作面、采区污水经大巷水沟流入矿井水处理中心，经过处理的水可达到工业用水标准。中央水仓作为清水蓄水池为井下各采区提供防尘用水，形成矿井水闭路循环系统。奥灰水仅作为补充水源，无需购买自来水，解决了需要通过地面向井下提供生产用水的窘状，使矿井水维持在平衡状态，无需向地面排水。工作面乳化泵站安装反渗透处理系统，深度处理后可达到纯净水标准，满足工作面液压支架乳化液用水需要。通过水处理闭路循环系统的运行进一步提高企业经济、社会、环境及安全效益。

矿井水循环利用流程图

3 运行效益分析

通过矿井水闭路循环系统的应用，解决了矿井废水污水的净化回收问题，降低中央泵房运行负荷，减轻对管路的磨损，降低运行维护费用。矿井水处理中心采用磁分离技术，采区工作面水处理中心采用反渗透技术，这两项技术的应用有效的提高了水处理能力，减小了环境压力，提高了矿井废水污水的回收率，具有巨大的经济和社会效益。

3.1 经济效益

3.1.1 原矿井水成本分析

使用自来水费用：1100m3/天×2.17元/m3×330天=85.9万元/年；泵房排水电力消耗费用：92777kwh/月×0.66元/kwh×12月=73.5万元/年；水仓清挖费用：8.5万元/年；排水设备维修费用：10万元/年；排污费用：2000m3×330天×0.8元/m3=52.8万元/年。年综合成本230.7万元

3.1.2水处理系统投用后成本分析

药剂投入：每天使用聚合氯化铝费用150kg×1.84元/kg=276元，每天使用聚丙烯酰胺费用3kg×16.67元/kg=50元，每天使用磁种费用：50kg×2.82元/kg=141元，药剂使用费用15.41万元/年；设备运行电费：90kw×0.7×24h×0.66元/kwh×330天=32.93万元/年；设备维修费用：10万元/年；煤泥回收：0.2t/包×12包/天×330天×200元/t=15.84万元。年综合成本42.5万元。

通过对比，水处理投入运行后，每年可创造经济效益：230.7 -42.5 =188.2万元。

3.2 社会效益

井下多级水处理工艺的采用，每日可为矿井井下生产提供充足的可利用水源，余量提升后供地面生产生活使用，减少了外购水量，保护了地区地表水的自然平衡；大大减少污染物的排放，有效地减少了原地面水处理过程中所带来的泥渣对环境的二次污染，环境效益显著，有利于改善煤矿的地企关系，促进了矿区的可持续、和谐发展。

4 应用前景

经在煤矿井下实践应用，取得了很好的经济效益和社会效益，对同类型行业的应用具有很好的推广借鉴价值。