摘要：目前煤矿污水多采用通过地面建造的污水处理站进行处理，加上配套的煤泥压滤车间和除氟车间，处理水的运行成本较高。通过对泊江海子矿矿井污水处理进行研究和分析，对其处理模式进行改进，利用井下采空区处理污水，可以降低运行成本，创造可观的经济效益以及社会效益。
关键词：矿井污水；处理模式；改进；效益
前言
水是宝贵的资源，但在煤矿开采中地下水是危害，需要在开采前采用探放水措施将大量的水资源排到地面，造成了极大的资源浪费。鄂尔多斯市泊江海子矿是年产300万t的国有大型煤矿，矿井污水处理能力为5000m3/d，因为其肩负着为国家级自然遗欧保护区供水补给的社会责任，矿井污水经处理后必须满足《地表水环境质量标准》3类，氟化物≤1mg/L。该矿现采用的是在地面建造污水处理站、除氟车间及其配套设施对井下污水进行处理，达到排放标准后方可外排。若合理利用井下采空区，将污水处理过程中的主要步骤在井下完成，降低成本，提高经济、社会和环境效益，我们可以做下改进性研究。
1 处理模式改进的必要性
该矿在原煤开采过程中，产生和排放大量的矿井废水，矿井废水主要由开采过程中地下地质性涌滲水到巷道为安全生产而排出的自然地下水和井下采煤生产过程中洒水、降尘、灭火灌浆、消防及液压设备冷却产生的含煤尘废水， 随着企业的发展，矿井水的排放量还将不断增多。矿井废排放量受矿区水文地质条件的影响较大，各地相差悬殊，季节不同也差别较大；由于部分煤尘与岩尘以胶体分散状态存在于水中，使矿井废水呈灰黑色，同时还受到人类废弃物的污染，细菌数量普遍超标。同时在采煤过程中，不但破坏煤层原有的地质条件，而且还提供了大量的氧气和水，在这种条件下，煤层或顶板底板中的硫铁矿及有机硫经过生物的、化学的作用而形成硫酸和金属离子，使矿井废水中含有金属离子和矿井废水酸化，造成排水PH超标；综上分析：矿井废水中排放到环境，对农业、土地、等资源造成不同程度的破坏。针对矿井废水的污染问题，目前该矿但由于现有设施存在处理能力小、设备老化等原因，造成处理效果低，不能满足矿井废水排放的需要，加之国家环保形势的发展、污水排放的要求越来越高，致使环保问题成了影响企业生存和发展的重要课题。对此必须高度重视，坚持经济建设和环境建设协调发展的理念，决定对现有污水处理模式进行改造。
2 国内矿井废水主要处理技术
我国煤矿矿井水处理技术起始于上世纪70年代末，大多污水治理工作都只停留在为排放而治理。然而回用才是当今污水治理发展的必然趋势，将防治污染和回用结合起来，既可缓解水源供需矛盾，又可减轻地表水体受到污染。现国内使用的处理技术主要有：沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀过滤等。处理后直接排放的矿井水，通常采用沉淀或混凝沉淀处理技术；处理后作为生产用水或其它用水的，通常采用混凝沉淀过滤处理技术；处理后作为生活用水，过滤后必须再经过除酚等对人体有害物质及消毒处理；有些含悬浮物的矿井水含盐量较高，处理后作为生活饮用水还必须在净化后再经过淡化处理。
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图1 现有处理模式的工艺流程
3 矿井现用污水处理模式
3.1该矿井下污水通过中央泵房排到地面预沉池，通过污水处理站高效澄清池，经过“混凝、沉淀→过滤→消毒→除氟”，水质合格后回用或外排到国际级自然遗欧保护区。具体如图1所示。
3.2矿井水处理工艺
混凝、沉淀→过滤→消毒→除氟。
3.2.1混凝、沉淀
主要使用碱式氯化铝及聚丙烯酰胺将矿井污水中的悬浮物加快集聚成絮状，这一反应过程在高效澄清池进行。当煤泥量累积到一定程度后，进行排污将煤泥水排至煤泥压滤车间进行压滤处理。
3.2.2过滤
矿井水经过高效澄清池后水中含有部分未及时沉淀的杂物，在高效澄清池后设计一套多介质滤池对矿井水进行过滤。
3.2.3消毒
采用盐酸与氯酸钠经二氧化氯发生器发生化学反应生成二氧化氯与氯气，再通过水射器吸入投加到矿井水中，起到消毒灭菌的作用。
3.2.4除氟
使用羟基磷灰石除氟滤料吸附水中氟离子，当羟基磷灰石吸附饱和后使用食品级氢氧化钠浸泡滤料使羟基磷灰石恢复吸附性。
4 矿井污水处理模式改进方案
井下综采工作面退采后会留下容积巨大的采空区，假设把采空区作为地面污水处理关键环节的“高效澄清池”，用泵将矿井污水排入采空区里，辅以加药泵注入PAC、PAM，污水在采空区里混凝、沉淀后排出的是清水。清水储存于水泵房，一部分用于井下生产，另一部分上排经除氟车间后回用或外排。具体如图2所示。
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图2 处理模式改进后的工艺流程
5 两种处理模式的比较
5.1从两种处理模式的工艺流程框图可以直观的看出，采用井下采空区替代地面的污水处理站，直接省去了预沉池、污水处理站和煤泥压滤车间的运行费用，附带节约了出煤泥的费用，每年可为企业节约的人工费、材料费、设备运行费、折旧费等，估算在百万元以上，能产生巨大的经济效益。
5.2井下处理的清水可以直接满足井下生产需求而不需要再从地面往井下供水，可以为企业节省了水费、排污费。
5.3采空区充水也可以起到支撑作用，降低因采煤导致的地面沉降发生几率，减轻地面的环境破坏。
6 小结
6.1矿井水综合利用可以缓解煤矿缺水，而且社会效益、环境效益以及经济效益都十分客观，煤矿应立足于自身，实现清污分流和分质供水，节约成本，增加效益。
6.2井下污水经处理达标后仅仅只是外排是一种极大的浪费，应结合周边企业用水情况，相互合作，相辅相成，以水为媒介，开发出一条共同发展生态用水的产业链格局。
参考文献：
[1]胡文容；煤矿矿井水及废水处理利用技术[M]. 煤炭工业出版社, 1998
论文作者:王祖华
论文发表刊物:《电力设备》2020年第2期
论文发表时间:2020/5/8