礦井潔凈水閉路循環系統的探索與應用

胡佩東,徐興民,劉仕磊

（山東能源新汶礦業集團翟鎮煤礦,山東 新泰 271204）

礦井潔凈水閉路循環系統的探索與應用

胡佩東,徐興民,劉仕磊

（山東能源新汶礦業集團翟鎮煤礦,山東 新泰 271204）

本文主要介紹了通過在煤礦井下建立礦井水處理系統，礦井水處理中心采用磁分離技術，采區工作面水處理中心采用反滲透技術，對礦井生產污水水進行回收循環利用，解決了礦井廢水污水的凈化回收問題，有效降低礦井生產成本，具有一定的參考和借鑒價值。

礦井污水；水處理中心；循環利用

1 概況

新汶礦業集團公司翟鎮煤礦1993年投產，年設計生產能力120萬噸，經過礦井系統和采掘設備的升級改造，2000年以來產量一直保持220萬噸/年水平。礦井目前為單水平開采，開采水平為-400水平，-400水平有六采區、七采區、后組三采區3個采區，主要由地面自來水及奧灰水為礦井生產提供水源，平均日用水量在2000m3-2200m3之間。礦井污水經各采區匯入井底中央水倉，經中央排水泵輸送至地面，通過地面水處理系統進行處理后排放，隨著奧灰水水源枯竭，自來水購水資金逐年增長，而排水費用、排污費用一直居高不下，水質差造成的排水設備效率逐年降低。

通過在井底中央水倉前建成200m3/h的超磁礦井水處理中心，處理后的水質達到工業用水標準，用于大巷防塵、設備冷卻等礦井生產用水。在采區工作面建成5m3/h的工作面反滲透深度水處理中心，處理后的水質達到純凈水標準，用于工作面液壓支架乳化液配比用水。

2 水處理系統工作原理

2.1 礦井水處理中心

礦井水處理中心主要由預沉系統、加藥系統、混凝系統、磁種投放裝置，磁分離裝置、污泥壓濾系統組成。

礦井水經巷道內溝渠集水后，匯總至進水渠內，在進水端渠內設置人工格柵，去除來水中生活垃圾及漂浮物，自流進入預沉池，水中大顆粒及大比重物質在預沉池中沉積下來，預沉池設潛水渣漿泵，沉淀物定期排入污泥池，由污泥泵送至壓濾機脫水，干泥外運。

經過預沉處理的水自流進入磁分離混凝系統，混凝系統通過投加磁種和混凝劑（PAC和PAM），使懸浮物在較短時間內（約3～6min）形成以磁種為載體的“微磁性絮團”。

經過混凝之后的水再自流進入磁分離機進行固液分離凈化，磁分離機通過磁吸附打撈，使出水水質達到設計出水指標后，自流進入中央水倉。

磁分離機分離出的煤泥，由磁分離機自身的卸渣裝置刮下進入磁分離磁鼓；在磁鼓的高速分散區將磁種和非磁性懸浮物分散，磁鼓對磁種進行吸附回收，回收磁種由泵打入前端的混凝投加系統循環使用；非磁性污泥排入污泥池，和預沉池污泥一起由泵打入板框壓濾機進行脫水，脫水后的泥餅通過井下礦車外運。

2.2 工作面水處理中心

采區工作面水處理中心采用膜法反滲透工藝，經過礦井水處理中心處理過的達到工業用水標準的礦井水首先進入工作面水處理系統中的氣水分離裝置中，在該裝置中，水中的氣體在裝置內聚集在除氣設備的頂部，一定時間后通過排出閥門排除，使進入系統中的氣體大大降低，保護精密過濾裝置及膜的正常使用。

經過脫氣后的水進入砂過濾器中進行過濾，過濾掉水中的SS，使進入后續過濾的水的SS小于5毫克/升，然后通過二三級過濾使水的SS小于3。

經過過濾系統后水的壓力降低0.2-0.3Mpa，出水壓力在1.4-1.5Mpa然后進入精密過濾器及RO 系統中，實現對礦井水的深度處理。

系統運行后，工作面、采區污水經大巷水溝流入礦井水處理中心，經過處理的水可達到工業用水標準。中央水倉作為清水蓄水池為井下各采區提供防塵用水，形成礦井水閉路循環系統。奧灰水僅作為補充水源，無需購買自來水，解決了需要通過地面向井下提供生產用水的窘狀，使礦井水維持在平衡狀態，無需向地面排水。工作面乳化泵站安裝反滲透處理系統，深度處理后可達到純凈水標準，滿足工作面液壓支架乳化液用水需要。通過水處理閉路循環系統的運行進一步提高企業經濟、社會、環境及安全效益。

礦井水循環利用流程圖

3 運行效益分析

通過礦井水閉路循環系統的應用，解決了礦井廢水污水的凈化回收問題，降低中央泵房運行負荷，減輕對管路的磨損，降低運行維護費用。礦井水處理中心采用磁分離技術，采區工作面水處理中心采用反滲透技術，這兩項技術的應用有效的提高了水處理能力，減小了環境壓力，提高了礦井廢水污水的回收率，具有巨大的經濟和社會效益。

3.1 經濟效益

3.1.1 原礦井水成本分析

使用自來水費用：1100m3/天×2.17元/m3×330天=85.9萬元/年；泵房排水電力消耗費用：92777kwh/月×0.66元/kwh×12月=73.5萬元/年；水倉清挖費用：8.5萬元/年；排水設備維修費用：10萬元/年；排污費用：2000m3×330天×0.8元/m3=52.8萬元/年。年綜合成本230.7萬元

3.1.2水處理系統投用后成本分析

藥劑投入：每天使用聚合氯化鋁費用150kg×1.84元/kg=276元，每天使用聚丙烯酰胺費用3kg×16.67元/kg=50元，每天使用磁種費用：50kg×2.82元/kg=141元，藥劑使用費用15.41萬元/年；設備運行電費：90kw×0.7×24h×0.66元/kwh×330天=32.93萬元/年；設備維修費用：10萬元/年；煤泥回收：0.2t/包×12包/天×330天×200元/t=15.84萬元。年綜合成本42.5萬元。

通過對比，水處理投入運行后，每年可創造經濟效益：230.7 -42.5 =188.2萬元。

3.2 社會效益

井下多級水處理工藝的采用，每日可為礦井井下生產提供充足的可利用水源，余量提升后供地面生產生活使用，減少了外購水量，保護了地區地表水的自然平衡；大大減少污染物的排放，有效地減少了原地面水處理過程中所帶來的泥渣對環境的二次污染，環境效益顯著，有利于改善煤礦的地企關系，促進了礦區的可持續、和諧發展。

4 應用前景

經在煤礦井下實踐應用，取得了很好的經濟效益和社會效益，對同類型行業的應用具有很好的推廣借鑒價值。