introductory

在相同地質條件下，礦井產能越高則礦井水排放量越大。但在相當長一段時期，受限于技術水平造成認識不足，礦井水一直被當作礦井生產中的一項災害加以預治，大多煤礦企業均采取直接排放的處理方法，這樣不僅嚴重破壞了區域水平衡、污染了環境，還造成了企業用水緊張。

1工程概況及存在的問題某礦井生產規模為1.5 Mt/a，礦井涌水量為250 m3/h（6 000 m3/d），井上下生產、生活用水合計約為2 600 m3/d，礦井涌水尚有富余，需合理處理剩余的涌水。由于井下涌水量大于生產用水，儲水壓力較大，因此，需要增加消耗量或外排。而井下水未經過處理，水質達不到生產用水標準和外排標準。需要對井下水進行水處理，以解決水質污染的問題，保證處理后的水能排往工作面直接使用，排放地面的水質達到地面綠化用水，其中一部分達到生活及鍋爐用水標準。

2井下礦井水處理的目的傳統的礦井水處理方式在礦井地面工業場地建立一套水處理系統，將井下涌水處理后再送往井上下用水點。因此礦井由地下抽排至地上再輸送至井下，存在往返耗能問題。若礦井涌水在井下處理后直接送往井下各用水點，則水流路徑最短，也最節能。剩余處理后的礦井水再排至地面使用，則不存在路徑折返問題，從而達到節能減排、增加效益的目的。

3井下礦井水處理工藝

（1）預處理預處理系統工藝原理是通過簡單的初步處理措施過濾掉水中漂浮的雜物，為后續深度處理工藝系統的正常運行提供保障，經過預處理后的礦井排水指標應滿足煤炭污染物排放標準。目前主要預處理方法有常規沉淀池、高效旋流工藝、微砂循環水處理工藝（重介速沉）。①常規沉淀池采用這種形式的優點：處理水量可大可小、操作簡單、便于系統管理、單位耗能小等。缺點：相關工藝設備占用空間大，抵抗負荷沖擊能力弱，經過沉淀之后的污泥也非常容易造成堵塞，從而導致淤泥排放不暢通，因此不適合用于井下。②高效旋流工藝高效旋流多級凈化工藝是一種先進的、技術集成度高的工藝。利用閃混技術、旋流＋離心分離、污泥層過濾、污泥旋流濃縮、輕質濾料動態過濾等的多種技術原理，將混凝反應、泥水分離沉淀和過濾、以及污泥濃縮的水處理環節融為一體，在相同的容器空間內可以用非常短的時間（20～35 min）完成污水的分級凈化，相比于回用和排放的標準，該工藝具有較大的優勢。③微砂循環水處理工藝（重介速沉）重介速沉水處理工藝基于微砂絮凝循環技術研發而成。微砂絮凝循環技術與傳統的水處理技術（混凝、絮凝和沉淀）原理很相似，均使用混凝劑混凝，聚合物絮凝劑收集懸浮固體，傾斜管（板）沉降除去懸浮物體，此技術改進是投加微砂，并快速地形成以微砂為核心的絮凝體，此絮凝體具備密度大、質量大、易沉降的特點。重介循環水處理設備集絮凝、沉淀、微砂循環、除油等功能于一體，具備體積小、處理效率高、高度集成和自動化程度高等特點，能夠適應高濁水和低濁水的處理，適用范圍廣。這種工藝通過投加微砂，使水中的顆粒物和膠體在高分子絮凝劑的作用下與微砂凝聚成為大顆粒的容易沉淀物體，加快沉淀池中污染物的沉淀速度；又結合斜管（板）沉淀的原理，沉淀面積及沉淀時間得到較大的縮減，可以獲得良好的出水效果。本文研究采用重介速沉工藝。

（2）深度處理該工程礦井水中含有膠體、懸浮物、噬鐵菌等有害微生物，采用超濾工藝可最大限度地截留該類物質，從而保證用水安全及后續工藝的正常工作。根據項目前期工作成果，采用無機陶瓷膜進行工程設計。該工程礦井原水水質較好，僅有含鹽量及Cl-離子等少量指標超出用水水質限值，因此對脫鹽膜選擇的標準是最大的透水量；采用較大的脫鹽率和最小的滲透壓，以節約電能，降低運行成本；具有最少的膜元件、最低的價格、最長的使用年限、最大的抗污染能力和最短的供貨周期。同時考慮到該系統設在井下，為使設備安裝維護方便，反滲透流程采用短管型，以縮短設備單個部件長度。

（3）消毒方式目前水處理消毒工藝種類繁多，將常見的幾種消毒方法進行比較，如表1所示。

綜合比較以上幾種消毒方法，其中采用化學方法消毒通常容易產生副產物，并且需要增加多套投加裝備和占地用房，并且也不宜在封閉的空間內設置具有揮發性的消毒設備；而紫外線消毒是唯一不會產生副產物的方法，不會造成二次污染問題，且占地面積節省，目前很多污水處理廠都采用了此種方法。因此，本文推薦井下消毒采用紫外線消毒，地面消毒采用ClO2。

4井下礦井水處理方案

（1）礦井水處理工藝流程根據來水水質及回用水質要求，經研究采用分質處理，工藝流程分為預處理、深度處理、污泥處理三部分。①預處理系統工藝路線預沉池→重介速沉裝置；②深度處理系統工藝路線自清洗過濾器→陶瓷膜超濾裝置→反滲透裝置，對預處理后的礦井水進行過濾并部分回用，少部分濾后水經反滲透處理后供地面生活用水；③污泥處理路線預沉池及重介裝置（排泥）→污泥暫存池→污泥濃縮機→廂式板框壓濾機。

（2）井下礦井水處理規模礦井正常涌水期水量為6 000 m3/d（250 m3/h）；處理規模為300 m3/h，可處理水量6 000 m3/d，正常工作20 h/d，可滿足礦井水回用要求。

（3）經濟指標礦井水治理工作按365 d計算，考慮人工費、電費、藥劑費、膜更新費、維護費、大修費、折舊費等費用后，水處理成本為4.956元/t。5結語利用井下水處理工藝系統處理后的礦井水可滿足礦井大部分生產及生活用水的需求，多余的水量可并入礦區水網，為其他企業及水用戶提供水源。井下水處理工藝技術不但解決了煤礦企業自身用水需求，還解決了礦井水抽排放問題，處理成本低，經濟效益高，即節能又環保，符合國家環保及資源綜合利用政策。通過井下礦井水處理方案研究，為煤礦生產企業提供了礦井水再利用與零排放的經驗。