王珂
陕西华雁工程设计咨询有限责任公司 710054
摘要：有效的处理和资源化利用矿井水，将极大的推动矿区的循环经济发展。矿井水的利用得到了越来越多的重视，但是目前矿井水处理工程仍存在许多问题，文章综述了矿井水的处理工艺，分析了矿井水处理工程中的常见问题，并提出了相应的解决对策。
关键词：矿井水；水处理；运行问题；解决对策
在我国相关政策和规章制度的引领和指导下，广大煤矿工作者通过对矿区实际情况的考察与研究，为不同矿区选择矿井水不同的利用途径，进而实现了矿井水处理利用率的较大程度提高，有些矿区的矿井水处理利用率甚至能达到90%以上。但是目前矿井水处理工程仍存在许多问题，如部分工程运行质量非常差，没有满足相应的设计要求。本文综述了矿井水的处理工艺，对部分矿井水处理工程的运行效果进行了分析，发现了其存在的问题，并提出了相应的改进措施。
1、矿井水的产生及特点
地下水和地表水因采矿活动对附近区域水文、地质系统和单元隔水结构造成的破坏而改变了途径和方向，最终聚集于采动区域，汇集于水仓，形成矿井水。在开拓和采煤过程中，大量煤粉和岩石粉尘等悬浮杂质及微生物进入水中，水呈灰黑色，在排水过程中部分溶解性杂质被氧化，有的物质被析出，化学性质有所改变。根据矿井水的特点，大致可分为五种类型：洁净矿井水，含一般悬浮物矿井水，高矿化度矿井水，酸性矿井水和其他类型矿井水。如果矿井水属于含一般悬浮物的矿井水，选择锰砂作为过滤器中的滤料，可以处理含有高铁锰的矿井水；如果矿井水属于高矿化度，在对其进行处理时，其预处理工艺和常规矿井水的处理相同，它的关键环节是采用反渗透技术去除盐分；矿井水如果属于酸性，其处理工艺采用石灰或氢氧化钠配合其他药剂进行中和。矿井水在处理结束后，通常采用混合气体消毒法实施消毒，一般采用二氧化钠和隔膜电解质对气体消毒。
2、矿井水处理工艺
常规矿井水通常含有悬浮物，本文就以处理含悬浮物矿井水为例介绍处理工艺。悬浮物的主要成份为粒径极为细小的煤粉和岩尘。因此，靠自然沉淀去除是困难的，必须借助混凝剂，采用混凝沉淀的处理方法以实现对悬浮物的去除。含悬浮物矿井水净化处理通常采用铝盐或铁盐混凝剂，絮凝剂主要采用聚丙稀酰胺（PAM）。部分矿区井下水处理站采用混凝技术，添加药剂为聚合氯化铝（PAC），从矿井水处理运行效果看，这种无机高分子混凝剂对矿井水的水温及pH的变化适应性很强，其去浊率有明显优势。
处理后的矿井水作为生产用水的矿井，一般采用反应、沉淀、过滤、消毒等工艺。例如，井下排水进入缓冲调节池后，经提升泵均匀抽升，投加聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺(PAM)进入絮凝反应池后进行絮凝，其中穿孔旋流或隔板类型是反应池的主要类型，反应成矾花的水进一步流入斜管沉淀池沉淀进行泥水分离处理，沉淀池出水自流进入过滤器进行初步过滤处理，过滤器出水进入折流墙消毒池投加二氧化氯进行消毒处理，其中过滤也可采用无阀滤池。消毒池出水溢流进入清水池储存，供井下生产使用，如果出现剩余水量作为生活杂用水回用。调节池、沉淀池的排泥均流入污泥浓缩池，在污泥浓缩池中进行污泥浓缩，污泥浓缩池中污泥经污泥泵将污泥送至污泥搅拌罐，在污泥搅拌罐中搅拌投加PAM以增强污泥的脱水性能，污泥搅拌罐中的污泥再经由污泥螺杆泵送入带式污泥浓缩脱水机进行污泥脱水，滤液重新排入调节池进行再处理，泥饼装袋外运。
3、矿井水处理工程的运行问题
通过进行调查发现，矿井水进行处理过程中具有以下问题：
3.1调节池对矿井水的调节以及预沉效果较差
由于煤矿在生产过程中的原因，排放矿井水时，需要在排出口设置一个比较大的调节池。但是大多数煤矿调节池容积不够大，部分煤矿没有设置排泥设施，部分煤矿排泥不畅，排泥系统运行效果直接影响了调节池的容积，长期以来污泥就会在调节池中积聚，占用了调节池的空间，调节池未起到良好的调节和预沉作用，耐冲击负荷能力较小，并因此影响到矿井水的后续处理。
3.2一体化净水器作用不明显
将反应技术、沉淀技术以及过滤技术集中在一起的就是一体化净水器，它的优点是占地面积小、工程建设快等。但是当一体化净水器在投入使用后会出现水质不稳定、波动大，斜管沉淀区出现悬浮物含量较高，且斜管沉淀污泥多，其滤料污堵严重，反冲洗频繁，且无法保证最终的产水量。一体化净水器没有混凝反应区，不能满足设计规范所要求的12—20min混凝反应时间，致使加药后的矿井水在沉淀区无法形成密实易沉降的矾花。同时，其配水区、污泥沉淀区和污泥区在结构上存在一定的缺陷，致使斜管沉淀区2/3面积的污泥滑落至配水区，又无法再配水区形成有效沉淀，最终上升至出水区，导致清水区悬浮物含量过高，不能满足出水要求，或是后续处理工序的进水要求。
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3.3土建以及安装工程质量非常差
经过调查发现，土建和安装施工在矿井水处理工程的建设中不能满足质量要求，由于池体严重渗水、构筑物表面不光滑以及不正确安装设备管道等问题，对矿井水的处理效果造成了直接影响。
3.4消毒系统没有正常运行
由于工业生产是矿井水经过处理后的主要用途，因此大部分处理工艺中都没有正常的运行消毒系统，这种观念是错误的，认为工业用水中不需要对矿井水进行消毒处理。但是矿井水经过处理后即使在工业生产中使用，也要对消毒问题进行考虑，如将处理后的矿井水用于井下防尘水，就应该对矿井水实施消毒。
3.5污泥处理过程中出现的问题
目前，污泥系统在将很多矿井水处理设施不能正常运行，其中出现最多的问题是脱水设备问题。依据矿井水的处理过程，矿井水处理结束后，对污泥进行脱水的主要设备包括三种：板框压滤机、带式压滤机以及离心脱水机。在三种设备中，效果最不理想的是离心脱水机，主要缺点是污泥经过脱水仍有较高的含水率，运输非常困难。而在煤炭洗选中运用最多的是板框压滤机，它的缺点是操作复杂，污泥脱水效率低。带式压滤机分为两种类型：一种是普通尼龙带式，另一种是新型立毛带式，效果比较差的是普通尼龙带式；而效果较好的是新型立毛带式，缺点是成本较高，应用比较少。
3.6自动化程度较低
当前由于矿井水处理过程中大部分都属于手动操作，提高了工人劳动强度，对运行效果造成了影响。如由于需要手动操作加药系统，因此不能很好的控制加药量，极大影响到矿井水的处理效果。同时由于部分矿井水处理工程属于新建，而新招入的工人操作技能不够熟练，没有深入的了解水处理的基本原理，因此导致处理效率较低。
4、矿井水处理工程常见问题的解决对策
4.1改进调节池排泥系统，提高预沉效果
在设计调节池排泥的过程中要依据矿井水的排水量进行，并依照原水的化验数据，计算出工艺系统产生的污泥量，保证所设计的调节池及排泥系统能够满足排水量及工艺系统产生污泥量的需要。针对已经投入运行的调节池工程，要对调节池中的排泥系统进行改善，提高调节池的排泥功效，保证改善之后的调节池能够体现出良好的调节和预沉作用。若工程中未对排泥系统进行设计，便应该采用其余措施，其中包括为了防止污泥沉积，采用调节池内曝气等方式。
4.2增强监理控制，确保工程质量
矿井水处理工程中，导致土建以及安装工程质量不理想的原因是工程经过了多次转手以及施工企业自身的施工技术水平较低，负责施工的企业没有进行严格的监理控制，因此在以后的工作中要增强施工管理力度，避免进行工程转包，要挑选施工技术过硬的施工单位，严格按照施工图设计文件要求施工，采取严格的监理控制，最终确保施工质量。
4.3加强员工培训，提高管理水平
针对新建成的矿井水处理工程，对于运行管理人员，煤矿企业要请设备厂家进行相应的培训，要建立分析化验室，这对矿井水的处理意义重大。建议如果煤矿企业条件允许，要尽可能全部实现自动控制，提高设备管理力度，如按时维护消毒设备，确保设备的完整，制定应对突发情况的相关预案。针对污泥脱水设备，条件允许尽可能使用最佳的矿井水污泥脱水的设备。污泥脱水设备的运行周期及频次要依据整个工艺系统产生的污泥量确定，避免应污泥脱水设备工作不及时、维护不到位等原因引起工艺系统中的调节池、污泥浓缩池等构筑物出现污泥沉积现象。
总之，要提高矿井水处理过程中的设备自动化程度以及人员的管理力度，从而保障矿井水处理工程的正常运行。
5、结语
对于矿井水的开发利用技术研究，在我国已经持续了应用了40年，因此积累了很多关于矿井水的处理工艺、技术经验，并且处理技术也取得了可喜的进展。但是，由于煤矿企业的技术水平良莠不齐，部分矿井水处理工程还是出现了很多问题。如调节池不能起到理想的调节以及预沉效果，一体化净水器的处理效果较差，土建和安装工程施工不规范，不能正常运行消毒系统和污泥脱水系统，自动化程度较低，管理水平较低等，为此采取了相应的解决措施：改进调节池的排泥系统，提高预沉效果；严格采取监理控制，确保工程质量；提高员工培训力度，增强企业管理水平。相信通过以上措施，煤矿矿井水处理工程总体质量可以得到提升。
参考文献：
[1]宋柯，煤矿矿井水处理工程中常见的问题与对策[J]，《中国高新技术企业》2014（7）
[2]张月梅，刘莹，煤矿矿井水处理与运行中存在的问题探讨[J]，《资源节约与环保》2014（4）
[3]肖华，浅析煤矿矿井水处理工程问题与对策[J]，《资源节约与环保》2015（6）
论文作者:王珂
论文发表刊物:《防护工程》2018年第9期
论文发表时间:2018/9/3
标签：矿井论文; 污泥论文; 水处理论文; 工程论文; 悬浮物论文; 煤矿论文; 系统论文; 《防护工程》2018年第9期论文;