煤矿矿井废水处理方案设计

1一、煤矿矿井废水处理回用概况中国煤炭资源丰富，年产量居世界之首，一般情况下，每挖1吨煤，矿坑排水量约0.88m3，但大多数煤矿，每挖1吨煤可排放2-3m3的水，2005年山西煤炭产量约5.5亿吨，这就意味着有13亿吨水资源受到破坏，水量排放之大，水资源浪费之多触目惊心。煤矿开采，使原来水质良好的地下水受到污染，大量煤粉。岩石粉尘、悬浮物、人为污染和微生物进入水中，有的矿井水中悬浮物、化学需氧量、硫化物和总硬度等较高。所以，矿井排放大量超标废水不经处理直接排放，造成水质污染、地下水系统破坏，使很多煤矿生产、生活用水无源。水资源紧缺已成为我国可持续发展的“瓶颈”。由于产业特点，煤矿本身是用水大户，在井下消防防尘、洗煤、职工洗浴、绿化及生活都需要用大量的水。矿井废水是一种宝贵的资源，如何处理回用，多年来做了大量工作，取得了一定成绩。但是，目前国内采用的处理方法仍然是传统工艺，该工艺虽然处理回用水效果较好，但工艺落后，设备、设施复杂，工程投资大，占地面积多，运行费用高，操作管理不方便，所以，多年来没有在全国普遍推广应用。为了克服煤矿矿井废水处理回用传统工艺的不足，经过多次试验研究，反复改进终于研制成功《煤矿矿井废水处理回用设施》与高效水处理剂组合新技术，为煤矿矿井废水处理回用开创出一条新途径。对社会效益、经济效益和环境效益都有较好的回报。对煤炭行业、环境保护实现循环经济发展至关重要。具有重大的现实意义和深远的影响。矿井排放水在呻吟，重复利用势在必行。二、处理原理将矿井废水打入多功能水处理设施内，当水和水处理剂接触混合后，利用有机无机复合协同作用，使胶粒互相粘附，絮凝体由小变大而沉降，从而在一瞬间完成混凝全过程。三、工艺流程矿井废水打到多功能水处理设施的同时，将已配制好的水处理剂适量加入多功能水处理设施内，经自行推流、混合后，静置20-30分钟即可达到国家环保排放标准而排放或回用。四、实用新型煤矿矿井废水处理设施专利技术的特点1、工艺技术先进，处理效果好多功能水处理设施，设计了推流，搅拌，混凝、沉淀集多功能于一体的处理回用设施，一个处理池，取代了传统工艺的多个处理池和多台提升泵、反冲洗泵和净化设备。多功能水处理设施新技术，先后己在8个煤矿选用，经新技术处理后，使黑水变成白水，经有资质环保监测部门检测，8个煤矿矿井废水中的主要污染物均达到和小于国家《污水综合排放标准（GB8978-1996）表4中的一级标准》。2、工程投资少，占地面积小。煤矿矿井废水处理回用工程，采用多功能水处理设施和水处理剂新技术，在一般水质情况下，日处理回用矿井废水500-1000m3，工程投资仅为15-20万元左右（特殊水质另行设计）。主体工程占地面积约50m2左右。采用传统工艺处理回用同等数量的废水，工程投资约50-100万元左右，主体工程占地面积约500-1000m2左右。采用新技术，可以根据用户需要扩大处理规模。进行深度处理，使矿井浊水变甘泉，达到生活饮用水标准。3、操作管理方便，运行成本低。采用多功能水处理回用设施和水处理剂新技术，操作管理方便，日处理回用500-1000m3矿井废水，配备1-2名操作管理人员即可，处理回用1吨矿井废水运行成本费约为0.25-0.30元左右。该项新技术，是目前国内处理回用煤矿矿井废水投资最少，处理效果好，运行成本低，占地面积小，操作管理方便，是最理想的新型实用技术。五、市场转化潜力和经济效益分析1、市场转化潜力较大。2006年根据全国煤炭行业关小改中上大的资源整合原则，全国已颁发煤矿企业安全生产许可证6657个，占应发证矿井个数的26%，山西矿井总数从一万多个减少到3828个。可见煤矿数量之多，废水排放量之大，治理任务是很艰巨的，目前煤矿矿井废水治理己引起国家和有关省政府的重视，要求采取有效措施保护江、河、湖、海和饮用水源水质己成为发展经济关心人民健康的一件大事。如山西省人民政府1994年10月颁发了《山西省水环境功能划分（DB14/67-94）文件、晋政发[1999]34号文件《关于印发汾河流域水污染防2治实施方案的通知》，晋政发[1999]50号文件《关于下达山西省工业污染源限期治理任务的通知》、晋政发[2006]15号文件《关于实施蓝天碧水工程的决定》、《山西省煤炭开采环境管理暂行规定（草案）》等，这些文件的颁发对《煤矿矿井废水处理回用设施》专利技术的推广、应用、转让创造了有力的市场环境和条件。2、经济效益较好全国煤矿整合后，每个煤矿年产量最低为60万吨以上，这样的煤矿目前全国还有2万多个，如果全国2万多个煤矿，治理总数按四分之一估算，即治理5000个，每个煤矿净利润按3万元计算，可获利1.5亿元，经济效益是比较可观的，而且新的煤矿正在相续开采，所以该专利技术投资前景较好。煤矿矿井废水处理问题的分析与解决方法一、概述煤炭在我国能源结构中占70％以上，煤炭开采过程中排放大量废水，若不经处理直接排放，势必对环境造成严重污染，同时造成水资源的大量浪费，无法实现循环经济的目标。据统计我国40％的矿区严重缺水，已制约了煤炭生产的发展。西北矿区多处于山区，水资源更为缺乏，地表水又多为间歇性河流，枯洪水季节流量相当悬殊，常年流量稀释能力差，排入河流的污水造成严重污染。因此，开发、管理、利用好煤矿水资源，对煤炭工业可持续发展具有重要意义。1、煤废水污染严重据包括10多位院士在内的专家学者鉴定通过的一项课题研究表明，山西每年挖5亿吨煤，使12亿立方米的水资源受到破坏。这相当于山西省整个引黄河水入晋工程的总引水量。专家呼吁，应当从技术、人才、资金投入和经营机制等多方面解决这一世纪难题，帮助山西省等煤炭主产区摆脱“产煤致旱、因煤致渴”的困扰。这项关于山西省煤炭产业可持续发展的研究表明，山西省采煤造成严重的水资源破坏，加剧了水资源短缺问题。这项课题研究表明，山西每挖１吨煤损耗2.48吨的水资源。每年挖5亿吨煤，使12亿立方米的水资源受到破坏。这相当于山西省整个引黄工程的总引水量。因此，这对于山西这个人均水资源量仅占全国平均水平不到五分之一的地区来说是个非常严重的问题。目前，由于煤炭开采对地下水系破坏非常严重。据统计，山西采煤对水资源的破坏面积已达20352平方公里，占全省总面积的13％。山西省大部分农村人畜吃水靠煤系裂隙水，而煤矿开采恰好破坏了该层段的含水层。据统计，全省由于采煤排水引起矿区水位下降，导致泉水流量下降或断流，使近600万人及几十万头大牲畜饮水严重困难。2、煤炭采掘业废水治理技术问题99%的采煤项目废水没有进行治理，从主观上应该说是环保监管不力。从客观上说是我们环保部门对采煤项目废水治理技术持谨慎态度。采煤废水治理技术多如牛毛，那种技术最适用、工艺最成熟、操作管理最方便、投资最省、运行费用最低，一直是我们环保部门在寻求的。由于采煤废水复杂多变，在同一矿井废水中，同时含有铁、锰等重金属，硫、氟、氯等非金属及有机污染物和悬浮物，有的矿井废水呈弱酸性（如织金县珠藏、凤凰山等），再就是即使是同一矿井，所采层不同，废水性质也不同，甚至是差别很大。这就给煤矿废水治理技术的选用带来很大的困难。通常情况是某一技术只能有效处理某一污染物，不可能把所有超标的污染物都处理好。一个煤矿不可能投入很多资金对污染物进行单项处理，这就是采煤废水治理在技术上的难点。有的业主自行修了一两个池子，把矿井废水往池子一放，就是对废水进行处理了。事实上不是这样简单，可能连悬浮物也处理不了，金属和非金属就更不可能处理了。3、煤矿废水处理要求31.1、煤矿废水包括矿井涌水、煤场和矸石场淋溶废水等。在进行处理前，应先委托地区环境监测站进行监测，以监测资料作为废水处理工程设计的依据。DFMC煤矿废水治理技术和成套设备是目前经实践证明的实用技术，50万吨以下、小时涌水量50m3以下的煤矿可采用此技术和设备。对于酸性煤矿废水还需新增设备和药剂。煤矿废水经处理达标后尽可能循环使用，循环使用率不低于50％，经处理后排放的废水列为总量控制指标进行考核。1.2、新建煤矿必须执行“三同时”规定，试产三个月必须申请地区环保局验收，验收达标的发给排污许可证，不达标的停产治理。1.3、原有煤矿分期分批进行治理，2005年50%左右的原有煤矿治理完工并通过达标验收。列入家2005年治理计划的煤矿不治理的，依法予以处罚；治理不达标的，停产治理。治理计划由各县市环保局商煤炭局提出，报地区环保局综合平衡后以治理计划下达执行。表1某A煤矿废水处理监测结果单位：mg/l指标排放标准处理前浓度超标倍数（倍）处理后浓度比排放标准低（%）悬浮物702582.711.583.6铁12.581.60.6832硫化物12.81.80.550COD100281.91.8793锰20.13未超标0.1—表2某B煤矿废水处理监测结果单位：mg/l1.4、煤矿废水中铁含量高，如浓度大于100mg/l，其处理设备投资和运行费用将要增加。因为铁含量过高，要达到1mg/l的排放标准，一级除铁是不行的，必须三至四级除铁。1.5、酸度高的煤矿废水应使达标（6～9）。1.6、煤矿要对煤场、矸石场进行硬化处理，建导流沟，把因大气降水产生的这一部分淋溶水引入废水处理系统进行处理。指标排放标准处理前浓度超标倍数（倍）处理后浓度比排放标准低（%）悬浮物703183.54.593.6铁12.281.30.7426硫化物13.212.20.550COD100228.41.318.881.2锰20.37未超标0.18—41.7、预防事故和自然因素引起的非正常排放为预防因降暴雨致使废水次理池溢流，工程设计必须考虑废水处理池有足够的容积。为防止事故性排放，必须建事故调节池。四、煤矿生活废水处理要求洗煤厂和煤矿生活废水处理采用深圳开发研制的微型生活废水处理装置进行处理。生活废水经处理达标后可排放。五、煤矿废水治理技术选用实践证明是可行的DFMC煤矿废水治理技术和成套设备可选用。未经试点的技术只能试点，不能推广。经试点并由A地区环境监测站监测、提出监测报告，从治理效果、投资、运行费用等全面评价后由地区环保局决定是否推广。二、废水主要处理技术我国煤矿矿井水处理技术起始于上世纪70年代末，大多污水治理工作都只停留在为排放而治理。然而回用才是当今污水治理发展的必然趋势，将防治污染和回用结合起来，既可缓解水源供需矛盾，又可减轻地表水体受到污染。现国内使用的处理技术主要有：沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀过滤等。处理后直接排放的矿井水，通常采用沉淀或混凝沉淀处理技术；处理后作为生产用水或其它用水的，通常采用混凝沉淀过滤处理技术；处理后作为生活用水，过滤后必须再经过除酚等对人体有害物质及消毒处理；有些含悬浮物的矿井水含盐量较高，处理后作为生活饮用水还必须在净化后再经过淡化处理。三、矿井水处理回用的条件1、矿井废水的产生及特点煤矿矿井废水包括：煤炭开采过程中地下地质性涌渗水到巷道为安全生产而排出的自然地下水，井下采煤生产过程中洒水、降尘、灭火灌浆、消防及液压设备产生的含煤尘废水。因此，它既具有地下水特征，但又受到人为污染。矿井废水的特性取决于成煤的地质环境和煤系低层的矿物化学成分，其中井田水文地质条件及充水因素对于矿井开采过程矿井废水的水质、水量有决定性的影响。因此，对矿井废水处理要考虑开采过程中水质、水量的变化。某矿区M煤矿矿井废水水质取矿井正常排水时井口水样，结果见表1。M煤矿矿井废水污染物监测表表1单位：mg/L序号监测项目日均值浓度范围序号监测项目日均值浓度范围1肉眼可见物微粒悬浮物9总氮5.600～5.8542PH值8.41～8.5510砷(ng/L)3.4～5.23CODcr66.4～131.711总磷0.085～0.1044硫化物1.09～1.6712粪大肠菌260～3935悬浮物360～50013铜0.0207～0.02946酚0.006～0.05114铅--7BOD514.10～24.7315镉--8LAS0.198～0.22016锌0.0381～0.04075通过网络调查和资料查找，收集了多年来某矿区有关矿井水和地下水的化验数据资料，以及环境监测