新汶矿业集团孙村煤矿
一、概况
山东能源新汶矿业集团孙村煤矿于 1948 年建矿投产，矿井设计生产能力 60 万吨，依靠科技进步，实施技术改造，生产能力不断提高，1982 年以来，原煤产量一直稳定在百万吨以上，目前生产能力120 万吨。井田面积 26平方公里。煤炭产品以低灰、低硫、高发热量而享誉国内外市场，主要产品有冶炼精煤、动力精煤、洗混煤和原煤等，精煤质量达到“双八”（灰分 8%，全硫 0.8%）以下。建矿六十多年来，孙村煤矿先后被命名为全国煤炭工业双十佳煤矿、环境保护优秀单位、科技兴煤优秀矿井、全国资源综合利用科技工作先进集体、集团公司节能环保突出贡献单位等荣誉称号，连续 12年保持了省级文明单位和思想政治工作优秀企业称号，是全国煤炭系统党风廉政建设先进单位。
2007年9月，原山东华源矿业有限公司因自然灾害闭坑停产，由于矿井井下涌水威胁相邻矿井的正常安全生产，自2008年10月中旬由新汶矿业集团孙村煤矿开始强排水，降低水位，将矿井水水位维持在+25m～+30m之间，以确保相邻矿井生产安全。
由于地质原因，矿井水水质受地下含水岩石层、岩石性质和地下水迁移流动的影响，矿井水属矿化度高、含铁锰量高、高硬度的苦咸水，直接排放会给柴汶河水体带来一定的环境污染，需进行深度处理才能达到环保排放标准。同时，矿区水资源相对贫乏，周边企业较多，其中临近用水大户新汶顶峰电厂，因此，处理后的矿井水可作为电厂生产用水水源，实现废水再利用，提高环境效益、社会效益和经济效益。
二、项目建设投资及规模
山东能源新汶矿业集团孙村煤矿投资1210万元，建设完成华源矿井水处理利用工程。规模：根据近几年最大涌水量30.19 m3/min，最小涌水量7.2 m3/min，平均涌水量11.25 m3/min，最终确定矿井水处理站规模为700 m3/h。
三、水处理工艺流程
工艺描述：由于矿井水中Fe2+含量随季节性变化大，经过多方案比选，拟采用曝气使水中Fe2+、Mn2+充分氧化，从而形成Fe(OH)3沉淀，从水中分离出来，达到去除铁除锰的目的。锰的氧化速度慢，不易被氧化，因此采用二氧化氯进行氧化，然后进行过滤，经过天然锰砂滤料的吸附氧化，完成除锰过程，确保输送电厂生产用水水质指标。
由水质分析报告可看出，矿井排水中铁、锰、悬浮物超标，致使排水偏红色，因此水处理的主要任务是去除水中的超标铁、锰、SS。根据矿井水水质特点以及排放标准和生产回用水水质的要求，矿井水处理站采用曝气氧化、絮凝沉淀、过滤处理工艺。矿井井下排水直接进入曝气池充分曝气氧化，曝气池出水自流至絮凝、沉淀池，同时加入絮凝剂、助凝剂，池内设斜板，提高沉淀效率，沉淀后的出水自流至V型锰砂滤池过滤，出水自流至清水池。除部分生产回用外，多余水从该池溢流达标排放。曝气池采用曝气头曝气；絮凝、沉淀池排泥进入污泥池，然后泵至带式浓缩脱水一体机处理，处理后的泥饼外运；污泥池溢流、V型锰砂滤池反冲洗水、带式浓缩脱水一体机滤液自流至废液池；废液池污水泵至曝气池循环处理，不外排。
水处理工艺流程如下：
本工程产生少量的污泥，约2600kg。对其进行脱水，去除煤泥中的大量水分，从而缩小其体积、减轻其重量。经过脱水、干化处理，污泥含水率从98%左右降到70%左右，有利于运输和后续处理。目前普遍采用的脱水机械为板框压滤机、带式压滤机和离心机。
离心脱水机具有处理量大，基建费用低，占地省，药剂费较低，操作简单等优点。其缺点是噪音大，动力耗能高，一次性投资大的缺点。
带式压滤机，进料适应能力强，可连续工作等特点，因此，该工程选用自动化程度高的全自动浓缩一体化带式脱水机。
该工艺的特点：
工艺技术可靠，维护管理方便，工程投资省，充分利用井下排水泵余压，中间提升环节少，运行成本低；
处理构筑物采用了高效絮凝沉淀池、恒速过滤的V型滤池，处理后水质稳定，占地少。
处理系统实现了自动加药、自动排泥、全过程监控，自动化程度高；
考虑了二氧化氯强氧化剂氧化除锰，确保处理后水质达到生产用水要求。
四、项目建成后取得成效显著
一期工程处理后，能符合环保排放标准，为柴汶河污染治理工作作出较大贡献，环境效益显著，但水质含盐量仍较高，不能满足泰安新汶顶峰热电有限公司生产使用。
为了进一步充分利用该水源，通过多方面分析和论证，决定对华源矿井水做进一步处理，以达到电厂生产用水标准。该项目得到了新汶矿业集团有限责任公司、孙村煤矿和兄弟单位的大力支持，编制完成《华源矿井水处理站二期工程可行性研究报告》，制订了实施方案，并进行了相关论述说明。并完成华源矿井水处理二期工程建设。
华源矿井水处理二期工程采用国内对含盐量去除方法比较成熟的膜渗透法和离子交换进一步深度除盐处理，总投资411余万元。购置新业公司两台机械过滤器、两台活性炭过滤器和两套反渗透设备，购置更换了四台过滤器的滤料、 反渗透膜元件和多项附件设备以及敷设了1600多米管道。
华源矿井水处理二期工程其工艺主要利用产水能力100 m3/h的反渗透系统配合机械过滤器、活性炭过滤器等设备进行处理。冬季时，处理后约30m3/h再经过电厂化水车间原离子交换器设备进行除盐处理后作为电厂锅炉补充水，剩余的约70 m3/h与一级出水40 m3/h混合后作为电厂循环冷却水和其他工业用水。
通过华源矿井水处理二期工程进一步深度处理不仅为电厂提供了符合标准的生产用水，而且每年可节省外购水及水处理费266.7万元，实现了矿井废水资源的综合治理和有效利用。经济、环境和社会效益显著。
论文作者:张灿明
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/5/10
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