煤矿矿井水处理及运行实践

赵俊杰， 李安龙， 孙冠军

(1.山西省吕梁市新区建设管理中心，山西 吕梁 033000； 2.山西司坦瑞蒙环保科技有限公司，山西 太原 030000)

所谓矿井水，是指矿区采煤层地下水渗流与煤层接触而受到污染的水[1]。矿井水中悬浮颗粒平均密度和粒径较小，平均密度为1.3 g/cm3～1.6 g/cm3，粒径大部分在50 μm 以下[2]。因此矿井水中悬浮物粒度小、比重轻、负电性强，不易沉降。矿井水主要来源包括：1、煤炭开采过程中涌入巷道内地下水，并被排到地表。2、井下洒水降尘、灭火、消防、井下生活等产生的废水[3]。矿井水水质的污染特性主要由所处区域的地质环境，以及煤层中所含的化学物质所决定的。根据污染物不同，污染型矿井水主要分为四种：高悬浮物矿井水、高铁锰矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水[4]。根据山西煤炭的特征，山西大部分的矿井水都属于高悬浮物矿井水，且水的硬度较高，水的颜色呈灰黑色。但在日常的煤矿生产过程中，矿井水多属于复合型矿井水，需要根据水质使用不同的方式对矿井水进行处理。

矿井水若不加以处理，任意排放不仅会造成水环境的污染而且会造成水资源的浪费。由于我国大部分煤矿开采地区缺水现象严重，特别是北方地区，矿井水的处理不仅能避免水环境的污染，又可以补充水资源，从而产生显著的环境、经济和社会效益[5]。综上矿井废水水处理技术很有必要。

双柳煤矿白家墕矿井水处理站位于位于吕梁市柳林县孟门镇白家墕村东侧，距柳林县城及307国道17 km。现矿井水一级处理设计处理规模为250 m3/h，深度处理设计规模为120 m3/h。

1 进水水质及排放标准

双柳煤矿矿井水由于采煤过程，水的颜色呈灰黑色。从表1结果可知道，矿井废水水质偏碱性，COD、悬浮物、浊度、氨氮指标超标严重，属于高悬浮物矿井水类型。其水质主要特征是：悬浮物含量高，浓度大且悬浮物颗粒粒径差异较大，密度小，不容易沉降；COD含量较高，远大于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类标准。

表1 双柳煤矿原矿井水水质分析

2 工艺流程

工艺流程的确定对矿井水处理站的技术经济性能有决定性因素，因此针对水站矿井水中的CODcr、SS、浊度较高的情况，本水站工艺环节主要是去除悬浮物，因而采用“格栅+调节池+水力循环沉清池+无阀滤池+多介质过滤器+保安过滤器+超滤”的矿井水处理工艺。工艺流程，如图1所示。

图1 矿井水处理工艺流程

3 工艺流程

矿井水进水先通过格栅，去除废水中的漂浮物；而后进入缓冲调节池，缓冲调节池内设置全自动泵式吸泥机；经泵吸式行车吸泥机除去水中大部分煤泥后，调节池出水提升至水力循环澄清池；废水在水力循环澄清池进行加药反应、沉淀，可去除大量的悬浮物和部分COD以及部分石油类物质；废水经水力循环沉清池后自流至无阀滤池进行进一步过滤，可进一步去除小颗粒态的煤泥；经无阀滤池过滤后的出水自流进入清水池，清水池溢流进入中间水池。矿井水经泵提升进入多介质过滤器(滤料为活性炭和石英砂)过滤后，并自流入中间水箱，多介质过滤器可对出水水中悬浮物、颗粒物及胶体、微量有机物、溶解性石油类进行进一步去除，同时对原水中的浊度、色度起到降低作用。矿井水在中间水箱经泵送提升依次进入保安过滤器和超滤装置，完成对矿井水的深度处理，最后排入淡水池；保安过滤器主要是防止多介质过滤器发生的砂砾泄漏进入超滤，损坏超滤膜；超滤可以去除废水中的胶体、石油类等大分子物质，从而对水中污染物质起到进一步降低的作用。最后淡水池中的水经多级离心泵提升至高山水池，通过高山水池将矿井水回用至各个用水点。

4 运行效果

双柳煤矿矿井水水处理系统运行一段时间后，出水水质稳定，出水全部回用于生产、生活，具体处理后水质，如表2所示。

由表2我们可以看出，经处理后的矿井水COD去除率达到了96.39%，BOD5去除率达到了79.07%，氨氮去除率达到了71.18%，各项指标均达到了《地表水环境质量标准》GB3838-2002中的Ⅲ类水质要求，完全可以满足井下消防，洒水等需求。

表2 双柳煤矿矿井水出水水质分析

5 结语

1) 双柳煤矿矿井水水质特征表现为：高悬浮物，COD、BOD5等指标超标严重，处理后作为煤矿生产用水具有优势。

2) 双柳煤矿矿井水经过“格栅+调节池+水力循环沉清池+无阀滤池+多介质过滤器+保安过滤器+超滤”处理工艺，可以达到地表水环境质量标准》GB3838-2002中的Ⅲ类水质要求，作为井下生产用水具有一定的优势，实现了矿井水的资源化。

3) 运行实践表明，工艺合理、出水水质较好，能产生经济效益，具有一定的推广价值。