寧東能源化工基地礦井涌水綜合利用研究

楊 軍

（寧夏環境科學設計研究院，銀川750011）

根據《2008年寧夏水資源公報》顯示，寧夏屬典型的大陸性氣候，2008年水資源總量為10.605億m3，人均水資源量為706m3，不足全國平均值的1／3，干旱缺水是寧夏的基本區情。因此，在加大煤炭開發的同時又不增加水資源供求壓力是寧夏回族自治區的當務之急。

寧夏目前礦井多以井工開采為主，為了確保井下安全生產，必須排出大量的礦井水。礦井水直接排放不僅浪費水資源，而且也污染環境。對礦井水進行處理并加以利用，不但可防止水資源流失，避免對水環境造成污染，而且對緩解礦區供水不足、改善礦區生態環境、最大限度地滿足生產和生活需要具有重要意義。

1 寧東能源化工基地礦井水利用現狀

寧東含煤區位于寧夏東部，包括靈武、鴛鴦湖、橫城、馬家灘、積家井、萌城、韋州等七個礦區和石溝驛一個獨立井田，南北長130km，東西寬50km，含煤面積約2 000km2，探明地質儲量273億t，占全區探明儲量的87%；遠景預測儲量1 394億t。

通過對各煤礦礦井水水質監測，寧東能源化工基地礦井水中懸浮物含量均超出GB20426—2006《煤炭工業污染物排放標準》的要求限值；礦化度為3 024～11 435mg／L，普遍偏高，屬含大量懸浮物的高礦化度礦井水。目前，寧東能源化工基地煤礦礦井水處理工藝以沉淀為主，必要時采用絮凝、過濾等處理工藝。該工藝可有效降低礦井水中懸浮物，但不能有效去除礦井水中礦化度。

寧東能源化工基地礦井水總的利用率僅為28.5%。其中，任家莊煤礦及石槽村煤礦的礦井水利用率較高，分別達到了65.6%及61.5%，其他煤礦礦井水利用率均在38.2%以下。由此可見寧東能源化工基地礦井水的總體利用水平較低，水資源浪費嚴重。同時，由任家莊煤礦及石槽村煤礦的礦井水利用情況可以看出，通過反滲透處理后，兩礦礦井水利用率遠遠高于其他僅采取絮凝、沉淀、過濾處理工藝的煤礦。因此，采用深度處理工藝可提高礦井水利用率，節約水資源，寧東能源化工基地礦井水具有進一步綜合利用的潛力。寧東能源化工基地各煤礦目前礦井水排放量、利用量及處理工藝統計見表1。

表1 寧東能源化工基地各礦礦井水利用現狀情況

2 寧東地區礦井涌水量及規劃用水情況

根據《寧東能源化工基地發展總體規劃》，到2010年，預計寧東能源化工基地礦井水產生量為3 150萬m3／a；到2015年，預計礦井水產生量為6 000萬m3／a；到2020年，預計礦井水產生量為8 000萬m3／a。

礦井水經處理后全部用于洗煤補充水、井下降塵和消防灑水、電廠用水和生態建設。到2010年，礦井水利用率達70%；到2015年，礦井水利用率達85%；到2020年，礦井水利用率達100%。

到2010年，寧東能源化工基地總用水量約1.1億m3／a，其中利用礦井水2 200萬m3／a。到2015年，寧東能源化工基地總用水量約2.2億m3／a，其中利用礦井水5 100萬m3／a。到2020年，寧東能源化工基地總用水量約3.8億m3／a，其中利用礦井水8 000萬m3／a。

3 礦井水深度處理工藝的選擇

根據寧東能源化工基地礦井水含大量懸浮物、高礦化度的水質特性，寧東能源化工基地應在現有處理工藝，即絮凝、沉淀、過濾的基礎上進行深度處理。本文選擇用于處理高礦化度礦井水的離子交換法、蒸餾法、電滲析法及反滲透法進行比較分析，從而最終確定最適宜的礦井水深度處理方法。各種深度處理方法比較見表2。

反滲透法技術優越的價格性能比在高礦化度礦井水處理中具有極大的優勢，無論其出水水質、電耗、脫鹽效率、占地面積及自動化程度都是其他方法無法比的。而且，寧東能源化工基地礦井水礦化度普遍在3 024～11 435mg／L之間，綜合考慮工藝操作難易程度、脫鹽效率、適用范圍等因素，并結合我國目前礦井水深度處理方法發展現狀，本課題建議采用絮凝、沉淀、過濾預處理＋反滲透法深度處理寧東能源化工基地礦井水。

針對寧東能源化工基地礦井水水質特性，結合現有礦井水處理工藝，根據用途不同進行分質處理的原則，確定了寧東能源化工基地礦井水的處理方案。

（1）礦井水凈化處理工藝流程

礦井水用于井下灑水、降塵、消防、沖洗道路等對水質要求不高的用途時，可經絮凝、沉淀、過濾后回用，該工藝可作為深度處理前的預處理工藝，凈化處理工藝流程見圖1。

表2 礦井水深度處理方法比較［1－2］

圖1 礦井水凈化處理工藝流程

（2）礦井水深度處理工藝流程

當礦井水用于生活、生態及電廠、煤化工生產用水時，經沉淀凈化后必須采用反滲透法進行深度處理，反滲透處理流程見圖2。

圖2 礦井水深度處理工藝流程

4 礦井水集中處理設計布局設計

在寧東能源化工基地設計7座集中深度處理設施。具體布局如下：馬蓮臺煤礦與臨河綜合項目區B區間建設一座集中深度處理設施，礦井水除煤礦自用外，經深度處理用于臨河綜合項目區B區項目；紅石灣煤礦、任家莊煤礦與臨河綜合項目區A區間建設一座集中深度處理設施，礦井水除煤礦自用外，經深度處理用于臨河綜合項目區A區項目；丁家梁煤礦與馬蓮臺電廠、靈州電廠間建設一座集中深度處理設施，礦井水除煤礦自用外，經深度處理用于電廠生產、生活及寧東鎮生活、生態用水；清水營煤礦、梅花井煤礦與煤化工園區間建設一座集中深度處理設施，礦井水除煤礦自用外，經深度處理用于煤化工園區項目；靈新煤礦、羊場灣煤礦、石槽村煤礦與靈州綜合項目區間建設一座集中深度處理設施，礦井水除煤礦自用外，經深度處理用于靈州綜合項目區項目；棗泉煤礦與棗泉電廠間建設一座集中深度處理設施，礦井水除煤礦自用外，經深度處理用于電廠生產、生活；紅柳煤礦與麥垛山煤礦間建設建設一座集中深度處理設施，礦井水除煤礦自用外，可用于區域生態用水。

5 結 語

寧東能源化工基地作為國家重要的大型煤炭基地、煤化工產業基地、‘西電東送’火電基地、國家第二批循環經濟試點園區及寧夏回族自治區“一號工程”，能否充分利用礦井水資源將是決定基地產業能否突破水資源瓶頸，基地社會經濟能否又好又快發展的因素之一。

［1］ 胡東東，楊云龍.高礦化度礦井水除鹽方法的研究［J］.山西建筑，2008，34（8）：194－195.

［2］ 龐振東，程學豐.煤礦高礦化度礦井水處理技術［J］.礦業安全與環保，2005，32（4）：28－30.