矿井水处理技术在姚桥煤矿的应用
1矿井水处理技术现状
(1)凝结剂和混合形式。
铝盐或铁盐混凝剂通常用于净化含有悬浮固体的矿井水。目前常用的是聚合氯化铝，聚合铝铁也有用。絮凝剂主要使用聚丙烯酰胺。
矿井水处理中的混凝剂混合方式通常采用水泵混合、管道混合器混合和机械混合，其中水泵混合较为常用。？
(2)沉淀澄清。
矿井水净化处理采用沉淀池或澄清池作为主要处理单元。沉淀池采用卧式沉淀和斜管(板)沉淀，能耗低，但存在处理设施占地面积大，沉淀污泥易堵塞，排泥不畅等缺点。机械加速澄清池和水力循环澄清池都是集混凝反应和沉淀过程于一体的水处理设施。水力循环澄清池具有能耗低、抗负荷冲击能力强、设施维护简单、操作方便等优点。机械加速澄清池占地面积小，但能耗和设备维护量大，在实际应用中处理效果不如水力循环澄清池。气浮池也有使用，但很少使用。？
(3)过滤。
矿井水处理常用的过滤设施有快速过滤器和重力无阀过滤器。快滤池的管道和阀门系统复杂，反冲洗操作复杂；重力式无阀滤池可自动反冲洗，操作简单，管理维护方便。过滤器通常采用双层滤料，不含烟煤和石英砂。？将安全工程师网站添加到收藏夹。
(4)消毒。
矿井水净化后必须像生活用水一样进行消毒。一般用二氧化氯消毒，次氯酸钠和液氯用的比较少。？
(5)矿井水主要含有以煤尘为主的悬浮物，具有颜色黑色，加药后形成的矾花结构疏松，沉降速度慢的特点。许多含悬浮物的矿井水处理工程投产后，设计水量和水质达不到设计要求，主要是平流或斜管沉淀池反应不充分，表面负荷大。另一方面，由于提升泵、供水泵、加药设备、消毒设备、控制系统和附属建筑都是按照设计的水处理能力设计的，这将造成工程投资的巨大浪费。？
(6)不同煤矿矿井水中悬浮物浓度差异较大，决定了加入的混凝剂种类和数量也不尽相同。由于混凝剂选择和添加不当，部分煤矿水处理后达不到预期效果。由于无法及时监控进出水水质、处理流量、加药量和池位，很多矿井水处理工程只有水泵和简单的加药装置，矿井水处理后的水量和水质无法保证。？
(7)煤矿井下生产使用的采掘机械需要乳化油和机油，油类物质进入矿井水。常规混凝、斜管沉淀和过滤技术不能有效去除矿井水中的油类物质。？
2姚桥煤矿水净化处理工艺
姚桥煤矿水处理工程设计处理能力为9000t/d，处理后作为生产和洗浴用水，采用混合反应、澄清、过滤、消毒工艺。流程如图1所示。？
图1矿井水处理流程
矿井水由井下排水泵提升至预沉淀调节池，依靠重力流入吸水井，再由提升泵进入水力循环澄清池。凝结剂在泵之前加入，絮凝剂在泵之后加入。水力循环澄清池出水流入重力式无阀滤池，滤池出水靠重力流入清水池。在清水池前加入二氧化氯进行消毒。无阀滤池反冲洗水自流进入集水池，由潜污泵提升至预沉淀调节池，提高矿井水资源利用率。水力循环澄清池中泥斗内的煤泥水定期排至煤泥浓缩池，浓缩后由渣浆泵提升至压滤机系统进行处理。？
3矿井水处理工艺特点
根据矿井水质特点，确定了姚桥煤矿矿井水处理工程的技术参数，将其一次提升至水力循环澄清池，然后自流进入后续处理构筑物。出水水质稳定可靠，动力设备少，能耗低。
采用水力循环澄清池与重力无阀滤池相结合的技术，主要处理构筑物为钢筋混凝土结构，具有占地面积小、使用寿命长、工程投资低、工艺简单、运行管理方便、运行费用低等特点。
矿井水中的浮油在投加电解质混凝剂后不稳定，被水力循环澄清池中的大量回流污泥截留吸附，可有效去除。？
姚桥煤矿矿井水净化处理系统实现了自动加药、自动排泥、自动反冲洗的全过程监控，包括电气控制系统、上位监控系统、PLC系统和仪表检测系统。仪表检测系统包括连续自动检测加药流量、处理流量、水箱液位和加药箱液位、进出水浊度等。？
4效益分析？
4.1经济效益分析
姚桥煤矿矿井水处理工程实施前，全矿生产和生活用水主要依靠抽取地下深井水。矿井水处理项目实施后，每年可净化利用的矿井水量为324万t？
(1)地下水抽水费用和年抽水费用。深井水年抽水量324万t；年抽水费用为2061万元；抽水成本为0.636元/t。
计算依据为:水资源费0.23元/吨；电价0.52元/千瓦时；排污费0.08元/吨；水源井15口，投资28万元(其中打井15万元，土建、设备、安装13万元)，水源井使用年限20年。每口水源井提升水泵1台，功率15kW，日运行15h，流量40t/h；每口水源井2名操作工，人工工资900元/月；每口水源井年维护费用为65438万元。？
(2)矿井水处理费用和年矿井水净化利用费用。矿井水年处理能力为324万t；矿井水净化利用年费用74.5万元；水处理费用为0.19元/t(不含供水和电费)。
计算依据为:工程投资253万元，其中土建工程94万元，设备工程654.38+0.6万元，安装工程35万元，其他费用654.38+0.8万元；土建折旧40年，设备折旧20年；设备年维护费为设备投资的2%；电价0.52元/度，矿井水处理有效功率42kW，供水有效功率30kW；运营管理人员8名，人工工资900元/月；聚合氯化铝(PAC)2000元/t，用量30mg/L；聚丙烯酰胺(PAM)2万元/t，用量0.3mg/L；处理水量9000吨/天，年有效生产天数360天？
(3)年经济效益。
年经济效益=抽深井水年费+排污年费-矿井水净化利用年费=206.1+25.9(0.08元/t×324万t)-74.5 = 1.575万元。？
4.2环境效益分析
姚桥煤矿矿井水净化处理后，每年可减少悬浮物排放量630t，环境效益明显。
4.3社会效益分析
矿井水经净化后可作为生产和生活用水，可减少地下深井水的开采，节约地下水资源，保护矿区地下水与地表水的自然平衡。可以解决地下深井水过度开采带来的环境问题，改善煤矿企业与周边村庄的关系；可以解决日益增长的用水量与矿区水资源日益短缺的矛盾，保障煤矿企业的正常生产经营，提高煤矿企业的综合效益，促进矿区的可持续发展。？
5结论
我国矿井水年排放量约22亿吨，但矿井水的资源化利用率只有20%左右。大量未经处理的矿井水直接排放，不仅污染环境，而且浪费宝贵的矿井水资源。我国煤矿企业多分布在干旱半干旱地区，水资源相对贫乏。约三分之二的煤矿缺水严重，生产生活用水紧张，在一定程度上制约了煤炭生产和矿业经济的可持续发展。？
姚桥煤矿矿井水净化处理技术是“九五”期间的重点技术创新项目。它在其他煤矿领域的应用将有广阔的推广前景。