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關鍵詞:礦井水;處理技術;發展趨勢
Pick to: in the management of coal mine, mine water management is vital, and can serve as a kind of good water use, make full use of coal mine water is to improve the economic benefits of the effective way. This paper mainly in the analysis of the current situation of the mine water, based on relevant problems and puts forward some constructive Suggestions. Finally, summarizes its future development trends. In the treatment of related problems, the scientific theoretical knowledge and practical situation, and the combination of the scheme formulated to have better effect, and the economic benefit of coal mining enterprises to maximize.
Keywords: mine water; Processing technology; Development trend
中圖分類號:O741+.2文獻標識碼:A 文章編號:
目前,我國的煤礦企業快速的發展,對國家的經濟發展起著直觀重要的作用,加強煤礦的管理是,當下最主要的責任,無論是企業的本身還是對于社會的利益,都是不容被忽視的。煤礦礦井水既是一種具有行業特點的污染源,又是一種寶貴的水資源,對于全世界而言都是非常重要的不可再生資源,因此對礦井水進行經濟合理的處理,并使其實現資源化,所以,充分利用相關的資源,具有重要的環境價值和顯著的經濟、社會效益。
一、礦井水被充分利用的可行性
由于我國的技術對礦水的處理問題不是特別的發達,以至于很多企業不重視其利用價值,使水資源的利用率大大降低,對于煤礦的可持續發展是不利的。
1、多數礦區工業經濟不發達,對開采淺層地下水不是特別多,有很多地下水尚未被開采,同時,主要的原因在于,礦業本身沒有用水緊張的急迫感。科學技術水平與國際相比有很大的差距,也不能很好的采用水資源。
2、因為不與安全和生產直接相關,許多煤礦對礦井水處理不重視,缺乏專業的科學人員,礦井水處理效果不好,使一些領導認為礦井水不能復用。
3、盡管國家提高了抽取淺層地下水的水資源費價格,但由于當地水利部門執法力度不強,一些違法行為的存在,會增加抽取地下水的成本,機械設備老化嚴重,沒有資金更換設備。
4、由于直接參與了井下的生產活動,對實際采取水資源的過程清晰的了解,導致職工對礦井水處理后作飲用水一直心存疑慮,對干凈的水資源沒有信心,進而降低了水資源生活用水。
二、礦井水處理的相關技術
1、礦井水中懸浮物的去除
處理的程序為將礦井水引入預沉調節池—提升泵—沉淀或澄清池—濾池—清水池—供水泵—生產用水。在預沉調節池之后加藥,在濾池時要進行反沖洗,在濾池與清水池中間的過程要消毒。
處理工藝與自來水廠的給水處理基本相同,通過對煤礦礦井水中的懸浮顆粒的觀察發現,主要包含的有煤屑、巖粉和少量黏土組成,煤屑占的比重比較大,所以采用了此種技術。值得注意的是,為了提高其使用效率,適當的加入除硬藥劑,利用化學反應原理,進而去除鈣、鎂離子,最終改善出水水質。此種方法的使用,降低了出水硬度,大大增加了水資源的生活用水,更好的服務于人類,順利實現了與城市自來水供水管路并網,節約水資源。
2、沉淀和澄清處理懸浮物
礦井水凈化處理通常采用沉淀或澄清作為主要處理工藝。沉淀一般采用斜管(板)沉淀,其處理能耗小,占地面積小,但需加強沉淀池的排泥,防止排泥不暢。機械加速澄清池、水力循環澄清池都是集混凝反應和沉淀過程于一體的水處理設施,水力循環澄清池具有處理過程中動力消耗低、耐沖擊負荷能力強、設施維護相對簡單,操作方便等優點。機械加速澄清池占地面積較小,處理效果好,但處理能耗大、設備檢修維護工作量大。
3、過濾法處理懸浮物
礦井水凈化處理常用的過濾設施有普通快濾池和重力式無閥濾池。普通快濾池管路、閥門系統復雜,反沖洗操作繁瑣,處理能耗大,設備維護工作量大;重力式無閥濾池能自動反沖洗,操作簡便,管理和維護方便。濾池通常采用無煙煤和石英砂雙層濾料。
4、混凝劑和助凝劑復合配方
采用混凝、沉淀、過濾、消毒工藝,減少了環境污染的同時,節省了資源的浪費。混凝劑的配方及用量,采用在井下處理的方案, 在水溝處(距水倉入口處5m) 投加堿式氯化鋁或聚硫酸鐵,使用時要注意比例的調和要適量,否則處理效果達不到預期值。還可以在水倉入口處斜坡段投加聚丙烯酰胺,進而更有效的降低了懸浮物的含量,在實踐工作中,認真研究分析這種方法,對工作效率會有很大的提高,同時,節省了資源。
5、采用硫酸鋁和聚合氯化鋁混凝劑
采用聚合氯化鋁鐵,對礦井水進行處理實驗結果表明,這種無機高分子混凝劑對礦井水的水溫及pH的變化適應性很強,其去濁率比硫酸鋁有明顯優勢。而對于聚丙烯酰胺這類有機高分子劑,由于其價格昂貴和毒性,在礦井水作生活飲用水源處理中較少采用。
6、高礦化度礦井水(苦咸水)中溶解性鹽類的去除
約有38%的礦井水中的溶解性鹽類大于1000mg /L,超過了國家飲用水標準所規定的限值。目前的科技技術還尚未達到完全凈化的目標,即便是經過嚴格的程序處理,仍然無法達到居民生活應用的目標,但是可以用于工業用途,也是利用資源一種常規途徑。
膜法對于苦咸水中鹽類的去除非常有效,此種方法已經經過多年的實踐實驗,得到了很好的成果。以往采用電滲析的占多數,近年來隨著反滲透技術的成熟及其投資和運行成本的降低,使用反滲透法的企業越來越多,也是先進科學技術的一種完美體現,大有替代電滲析法的趨勢。
三、礦井水處理未來發展趨勢
近年來,在政府機構的調控下,將礦井水簡單處理后直接排放的做法已經逐漸的廢除,采用將水資源重新處理利用。所以,水處理的工藝技術必須提高,組織科學家小組,進行深入的研究和探討。同時,借鑒國外的先進技術,比如利用計算機技術和生物化學技術等先進研究成果,把科學技術作為礦水處理的第一生產力。
總結:
通過本文的論述,使我們詳細的了解到解決礦井水問題的科學治理手段,針對礦井水的水質特征和來源,圍繞其特性,結合專業的科學知識,組織專業的研究小組,進行深入的研究和探討,制定正確的治理計劃是關鍵,只有這樣,才能保證煤礦企業的快速穩步發展。并且相關的工作人員,要在實踐工作中,不斷的總結經驗和教訓,開拓創新更好的治理方案。
參考資料:
[1]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.
[2]崔玉川,楊云龍,謝鋒.煤炭礦井水處理利用技術進展[J].工業用水與廢水,2010.
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[4]袁存忠,陳錦如.水資源與礦井水處理利用[J].合肥工業大學學報,2000.
企業采礦是為了獲得礦藏資源,但是采礦的過程中必然會影響礦井水文,不同的采礦方法、地質構造的差異等都會為礦井水文狀況帶來不同的影響,而這些影響也會進一步影響到采礦工作。本文首先對采礦工程帶來的水文方面的影響進行分析,然后探討具體的防治水策略。
關鍵詞:
采礦工程;礦井水文;防治水策略
1采礦工程對礦井水文帶來的影響
1.1有利的影響
煤頂板的砂巖在采礦進行過程中幾乎一直保持著疏干狀態,所以在開采過程中水害方面是幾乎不會有問題產生的;采礦工程的推進會大幅度的降低第四系下組的下段水位,可以有效的將煤層開采上限提升上去,同時對于開采防水煤柱壓滯煤炭來說有很大的幫助;采礦活動還會對十灰以及十四灰水位產生影響,造成其大量降低的情況,采掘工作面水量的水壓因此而降低,承壓含水層的水壓也會受到影響,這樣一來突水事故出現的可能性就減少了很多。
1.2不利的影響
采礦活動的面積過大的話,采空區內會出現大量的積水,既會影響企業生產,還會帶來安全隱患;采礦活動會對第四系“三含”含水層造成影響,使其水位明顯下降,巨大的垂向壓力會施加在井壁上,最終無法承受后井壁就會破裂。針對這些不利影響我們可以采取一些針對性的對策來解決,例如排查采空區的積水并對其進行分析,預先排放這些積水;動態性的去監測地下水水位并進行分析,以此為依據來有效的避免或者防治水害的發生;在開礦前嚴格執行探查分析等工作,保證分析結果的可行性以后再進行開采,將斷水層導水導致的突發事故出現的可能性降到最低,盡可能地規避這些風險。
2具體的防治水策略
2.1對砂礫層的滲透系數使用流量測井法來進行測定
目前我國對砂礫層滲透系數進行測試的時候,通常采用的方法為抽水試驗法以及室內滲透試驗法,均有一定缺陷存在,所以應該使用準確程度更高的流量測井法來對砂礫層的滲透系數進行測定,保證水文地質勘查工作的準確性。在測量井液流速的時候我們使用的儀器是XY-Ⅱ(L)多功能流速儀,每隔一米布置一個測點,然后使用點測法反復對每個測點進行測量,并且要保證這些測量值之間具有5%以下的誤差。該測點的流速值就是將各點流速值乘以包網過濾器內截面積所得的結果。在自然狀態下孔內的水以軸向在各個水層之間進行交換的狀況,就是我們測量到的孔內流量數據,并且是在開始注水工作之間的,各層的滲透系數就可以以水頭的抬高值為依據來進行計算了。這種方法不僅準確的劃分了含水層、隔水層等,還將每層的滲透系數計算了出來,相比起抽水試驗法來說具有更高的精準度和可靠性。
2.2防治底板突水問題的具體措施
煤礦下組尤其是水文地質,一般勘探程度都比較低,獲得的資料與設計和生產方面的要求相差還比較遠。為了可以對下組煤層的賦存條件以及水文地質條件有更好的了解,保證勘查工作的效果,首先需要對十灰巖、十四灰巖以及奧陶系灰巖等進行研究,確定它們的水文地質特征,對水位以及十四灰水和奧灰水之間的聯系掌握清楚。一些礦區十四灰水沉缺,因為其底板隔水巖組的強度不足,沒有辦法作為骨架發揮作用,所以該地層是非常薄弱的,我們需要采取措施進行防治以后才能開始采礦,避免突水事故發生,下面是具體的防治措施:
2.2.1井下探放水
如果有含水層位于煤層頂板的倒水縫隙范圍內的話,按照“礦井水文地質規程”中的規定,必須要對探頂板水進行預防。地下組煤的十灰巖含水層恰好就是十六煤層的頂板,處于開采煤層冒落帶的范圍之內,所以要盡量結合地質構造條件來設置放水孔,并且保證設置的部位具有良好的疏水效果。因為以往有過裁決過程中出現突水事故的經歷,所以在斷層、裂隙發育地段或者破碎帶進行采掘工程的時候,探水以及打鉆防水的工作必須超前進行。
2.2.2合理地疏放十四灰水
如果某點面在疏水的時候越疏越大,那么必然有越流補給的情況出現在該點面附近,必須將出水通道找出來并將水源頭堵上才能解決這個問題,然后再疏放水流。疏水降壓工作必須要保證其合理性,只要將水壓降至安全值以下,否則過猶不及。
2.2.3解決奧灰水
如果發現了奧灰水的出水點或者通道,首先要將其原因查明,保證不會出現安全隱患、不會帶來經濟損失并且技術可行性高的情況下,封堵其注漿或者不觸動煤巖柱,將奧灰水問題從根源上得到解決。
3結束語
采礦工程對礦井水文帶來的影響是深遠的,所以在施工過程中,企業必須將各方面的影響因素都綜合的考慮進來,將采礦工程有利于礦井水文的影響提高,而不利的影響降低。在防治水工作上采取有效的措施充分的做好保護,為企業安全高效的生產打好基礎。
作者:白浩然 單位:扎賚諾爾煤業有限責任公司靈露礦
參考文獻:
[1]武強.我國礦井水防控與資源化利用的研究進展、問題和展望[J].煤炭學報,2014(05):795-805.
關鍵詞:礦井水;高礦化度;反滲透技術;脫鹽處理技術;水質特征 文獻標識碼:A
中圖分類號:O741 文章編號:1009-2374(2015)23-0167-03 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.23.084
1 高礦化度礦井水的水質特征
礦井水是煤礦生產中排放的主要污染源,煤礦產生的礦井水受到采煤作業、天氣條件、煤系地層等因素的影響,含有一定量的鹽分,當鹽的質量濃度大于1000mg/L時,即為高礦化度礦井水。我國大多數煤礦排放的礦井水是以懸浮物為主的常規礦井水和含鐵錳的酸性礦井水,但在我國較為缺水的西北及北方礦區往往排出高礦化度的礦井水,在陜西、甘肅、寧夏、新疆、內蒙古、山西以及兩淮、徐州、新汶、撫順、阜新等地區都有高礦化度礦井水分布。據調查,高礦化度礦井水水量約占我國北方重點煤礦礦井涌水量的30%,例如淮南礦區排放高礦化度礦井水的數量占到礦區煤礦的50%以上,這些地區煤礦礦井水的礦化度一般為1000~10000mg/L,個別煤礦的礦井水礦化度則高達10000mg/L以上。由于高礦化水礦井水的危害較大,我國內蒙古等地區都嚴格限制高礦化水礦井水的排放,對其進行有效處理利用,是今后這些地區煤礦開采過程中必須十分重視的煤礦環保之一。
2 高礦化度礦井水處理技術
我國高礦化度礦井水主要分布在水資源比較缺乏的地區,對這部分高礦化度礦井水進行處理利用,不但可以避免礦井水外排造成的環境污染,還可解決礦區用水緊張的問題。同一般的礦井水水質相比較,煤礦排放的高礦化度礦井水除具有高含鹽量特征外,也含有懸浮物等這些常見的污染物,懸浮物等通過常規的混凝沉淀和過濾即可去除,但其中的各種離子則必須通過其他途徑進行脫除,脫鹽是處理高礦化度礦井水的關鍵工序,也可以稱為深度處理。常用的脫鹽深度處理技術有離子交換、蒸餾、電滲析、反滲透等。
2.1 離子交換法
離子交換法是采用離子交換機,使交換劑和水溶液的可交換離子之間發生等物質的可逆換,導致水質改善二離子交換劑的結構不發生實質性變化的水處理方式。離子交換法主要存在的問題是定期需對離子交換劑進行再生,再生過程控制麻煩。目前離子交換主要用在鍋爐軟化水末端處理等方面,在高礦化度礦井水的脫鹽深度處理工藝工程中基本沒有使用該方法。
2.2 蒸餾法
蒸餾法是目前海水淡化工業中成熟的技術。蒸餾法是以消耗熱能為代價,進行熱力脫鹽淡化處理的方法。有一些技術文獻提出,從熱源價格方面考慮,蒸餾法適用于處理含鹽量超過3000mg/L的高礦化度礦井水,且為了降低成本,蒸餾法可考慮用煤矸石作為廉價燃料,來淡化高礦化度礦井水。但從目前實際現狀來看,煤矸石熱值低、含硫量較高,用煤矸石作為燃料,既不符合現有越發嚴格的大氣防治控制政策要求,能獲取的熱量也少,專門采用煤矸石作為燃料的煤礦基本沒有,要想獲取穩定的熱源,就需要通過燃煤、用電的方式來解決,就需要很高的經濟代價。由于這些現實的條件限制,基本未見有將蒸餾法應用于高礦化度礦井水脫鹽深度處理的工程實例,可以預見,在今后的高礦化度礦井水處理工程,該方法的應用范圍也將十分狹小,只有在該煤礦可以低價穩定地獲得大量的熱源,該方法才可能得到
應用。
2.3 電滲析法
電滲析法是我國一項傳統的高礦化度礦井水處理工藝,在前些年,我國主要使用電滲析技術來處理高礦化度礦井水,一些煤礦應用電滲析設備淡化含鹽礦井水,以解決礦區生活飲用水和有關工業用水問題。電滲析除鹽法的優點是不需再生、可連續出水、系統簡單、設備少,但缺點也很明顯,表現在:不能去除水中有機物和細菌,電耗大,運行不穩定,結垢嚴重,脫鹽率在50%左右,設備龐雜,一般只適合原水含鹽量小于1500mg/L的礦井水脫鹽。從我國目前已投入使用的礦井水深度處理工程來看,存在的問題也比較多,主要原因是工藝流程普遍單一,工程設計參數選擇缺少依據,對礦井水的水質、水型缺乏分析,電滲析淡化工程工藝設計中普遍沒有充分考慮礦井水的特征,一些煤礦采用濃水不循環直接排放、積水全部利用清水的方式,造成水資源浪費很大,水回收率普遍只有45%左右,有些礦井水深度處理工程中沒有設計防垢技術措施,導致電滲析的電極、離子交換膜嚴重結垢,堵塞膜道,壓力升高,電流效率下降,脫鹽率降低,設備解體清洗頻繁,操作惡化,淡化成本大幅度上升,從而使不少工程不能正常生產,有些電滲析工程已停用或久停報廢,如龍口礦務局北皂煤礦、靈武礦區靈新煤礦和淮北礦務局的童亭煤礦等。隨著目前反滲透膜等技術的不斷發展,電滲析法本身存在的問題使其劣勢更為明顯,該方法已不能滿足礦井水處理技術朝自動化、模塊化方向發展的需要,電滲析法在高礦化度處理工程中應用受到較大限制,近些年,廣泛建立的高礦化度礦井水處理工程中使用電滲析法進行脫鹽處理的實例已較為少見。
2.4 反滲透技術
反滲透(RO)指的是在膜的原水一側施加比溶液滲透壓高的外界壓力,原水透過半透膜時,只允許水透過,其他物質不能透過而被截留在膜表面的過程。
反滲透是最精密的膜法液體分離技術,將溶劑和溶劑中離子范圍的溶質分開,它能阻擋幾乎所有溶解性鹽,只允許水溶劑通過,可脫除水中絕大部分的懸浮物、膠體、有機物及鹽分。
反滲透膜分離過程的主要特點是:(1)處理介質不發生相變,與熱法蒸餾相比能耗大大降低;(2)只用壓力作為反滲透分離的推動力,裝置操作簡單,便于自控和維修;(3)脫鹽過程中不消耗酸堿,除濃水中鹽分高外不生成其他污染物質,與離子交換工藝相比,符合環保要求;(4)裝置模塊化設計,規模大小靈活。可提供幾百升/天的家庭用純水設備、實驗室設備以及成千上萬噸/天的大型工業除鹽設備;(5)與傳統脫鹽工藝比較,系統占地面積明顯減少;(6)自動化水平較高,人工操作、勞動強度降低;(7)作為目前水處理工業領先的脫鹽技術具有廣泛的發展前景。
目前反滲透技術已成為海水、苦咸水淡化的主要手段,是超純水和純水制備的優選技術,反滲透已被利用于食品、醫藥的濃縮、凈化、水軟化、污染控制以及水再生和廢液的回收利用等多個方面。在我國高礦化度礦井水深度處理工藝應用中,反滲透技術憑借其能耗低、運行成本低、結構合理、占地面積少、水利用率、自動化程度高等諸多特點,應用最多、效果最好,且應用前景良好。
3 反滲透技術在高礦化度礦井水處理中的應用現狀
3.1 反滲透技術在華東地區高礦化度礦井水處理中的應用情況
安徽淮南礦區的謝橋煤礦礦井水深度處理采用了反滲透過濾工藝,經預處理后的礦井水含鹽量為3000~3800mg/L,反滲透膜采用管式聚酰胺復合膜,具有酸堿適應范圍大、處理量大、除鹽效率高、化學穩定性好等優點,系統回收率為70%左右,產水電導率為30~70μs/m,產水量5000m3/d,符合生活飲用水衛生標準要求,反滲透裝置出水中產水進入純水池供工業場地生產和生活,濃水進入集水池供選煤廠生產和矸石山沖擴堆,提高了礦井水的綜合利用率,節約了水資源,經濟和環境效益明顯。
2011年,兗礦集團的菏澤能化有限公司趙樓煤礦建設了1座礦井水深度處理站,采用超濾+反滲透過濾工藝,進水量為110m3/h,反滲透主體設備采用美國海德能公司生產的CPA3低壓復合膜,配套RO專用壓力容器,反滲透系統出力為80m3/h,水回收率為75%,反滲透系統脫鹽效率>98%,出水一部分供生活用水,剩余部分供給附近電廠使用,目前該系統運行良好。
3.2 反滲透技術在山西省高礦化度礦井水處理的應用情況
山西亞美大寧煤礦利用反滲透裝置將礦井水深度處理后作為飲用水,自2008年投入使用以來,一直運行正常,平均每年節約用水14.4萬元,收到了令人滿意的效果,也為其他煤礦企業的水資源利用起到了很好的帶頭示范作用。2008年,山西汾西礦業集團的曙光煤礦建成產水量為20m3/h的礦井水深度處理站,采用反滲透過濾工藝,脫鹽率高達99.3%,出水水質指標為:濁度≤0.3NTU,溶解性總固體33mg/L,總大腸菌群和糞大腸菌群均未檢出,每噸水處理費用為1.60元,作為礦井生活用水后,每年可節約自來水成本15.77萬元。2009年,山西平朔井工一礦太西區建成礦井水深度處理規模為300m3/h的處理站,針對礦井水中具有氯離子、硫酸根和含鹽量高的特點,經常規處理后,深度處理設采用疊片過濾+超濾+反滲透的處理工藝,設計采用2套超濾裝置,水回收率90%,超濾膜過濾通量≤70L/m2?h,2套反滲透裝置的單套產水量為75m3/h,水回收率70%,經兩年多的運行實踐,表明礦井水深度處理工藝合理、穩定可靠、出水水質好,具有較好的推廣應用前景;大同達子溝、大同青磁窯礦、大同白洞礦、太原東山礦、陽泉蔭營礦靈石縣紅杏礦和鄧家莊煤礦都采用了反滲透工藝處理礦井水,噸水投資在1500~3500元/噸,制水成本在1~3元/噸,可以看出,不同煤礦采用該技術處理礦井水的噸水投資和制水成本差別較大。
3.3 反滲透技術在河北、寧夏等地高礦化度礦井水處理中的應用情況
河北的范各莊煤礦高礦化度礦井水深度處理回用項目設計處理規模為3000m3/d,采用混凝沉沉+過濾的常規處理+反滲透深度處理工藝。2010年建成,經過1年的調試和使用,水的回收率一直穩定在70%以上,產水量達110m3/h以上,脫鹽率在92.9%~98.0%,反滲透系統的運行工況良好,水體中的色度為5.5~9.5,pH穩定在7左右,并且出水無臭味、沒有肉眼可見物,出水指標均達到國家生活飲用水衛生標準。
寧夏寧東煤田河東規劃區的石槽村煤礦的礦井水為超高鹽量苦咸水,含鹽量達12293mg/L,不僅人畜不能飲用,而且不可直接排放。2006年7月,寧煤集團開始對高含鹽礦井水回收技術進行研討和論證,于2007年4月開始建設2×50m3/h的反滲透模塊系統,日產水量2000m3/d,2008年12月建成投產,采用了預沉調節+絮凝斜管沉淀+過濾+瓷砂過濾+反滲透+消毒的處理工藝,該工藝對超高鹽量礦井水處理效果良好,通過對產品水的檢測分析,經反滲透處理后的礦井水完全能夠滿足生活飲用水水質要求,提高了礦井水回收利用率,節約了水資源,具有明顯的經濟效益、社會效益和環保效益。
從以上可以看出,采用反滲透對高礦化度礦井水進行脫鹽深度處理將是今后在我國高礦化度礦井水處理工程的發展趨勢。
4 結語
綜上所述,高礦化度礦井水的水質較為復雜、對生態環境影響危害較大,高礦化度礦井水的處理關鍵是脫鹽,高礦化度礦井水脫鹽處理的傳統工藝是電滲析法,但該方法脫鹽率較低、產水率較低、設備較為復雜,同其反滲透技術比較缺點較為明顯。隨著近些年反滲透膜材料工業和技術的大力發展,反滲透技術已成為我國高礦化度礦井水脫鹽處理技術的發展方向,并得到了大量應用。需要注意的是高礦化度礦井水經膜分離處理后將產生一部分比原水更高的高含鹽量濃水,對于煤礦而言,濃鹽水需盡量避免采取自然蒸發、深井注射的處理方式,在有利用條件時,可將濃鹽水用于選煤廠生產用水,不可利用時,與處理后的生活污水進行混合排放是一種比較可行的處理方式。
參考文獻
[1] 郭忠權.高礦化度礦井水處理技術及應用[J].礦業安全與環保,2012,39(3).
[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).
關鍵詞:礦井水;利用;循環經濟
1概述
煤炭行業礦井水是煤礦開采、生產掘進從巖層中涌出來的地下水系,煤炭和水同屬資源。礦井水實際上是煤礦生產中排放的地下水,它是煤礦生產過程中的副產品,具有污染才環境和資源化利用的雙重性。因為礦井水是生產過程中產生的因此礦井水含有大量懸浮物,未經處理排放后對所流入的河流造成了嚴重污染。
2礦井水資源
煤炭開采過程產生的礦井水具有行業特點的污染源,又是一種水資源。我國北方地區多數地區缺少,而礦井水未經處理直接外排,造成大量水資源的浪費,又污染環境;將礦井水處理后作為工業用水或生活飲用水,即能解決了當地缺水問題,又能充分利用了礦井水水資源,節省了地下水資源,具有明顯經濟、環境和社會效益。多年的實測數據表明,礦井水在開采過程中排放量相對穩定,作為水資源其水量是有保證的。礦井水水質狀況隨礦山開采的品種、類型、方式以及礦山所處的區域和地質構造等的不同有較大的差異。
3資源再利用與循環經濟的關系
目前地下煤炭和水資源經過大量開采,已接近枯竭。廢棄物的再循環(Recycle)原則,即最大限度地減少廢棄物排放,力爭做到排放的無害化,實現資源再循環。循環經濟簡單從三方面循環,一是企業內部的小循環,二是企業集中區企業之間的中循環,企業集中區內的物質循環為載體,構筑企業之間、產業之間、生產之間的中循環,三是企業與社會之間的大循環,在產業縱向與橫向上建立企業間能流、物流和資源之間形成的循環利用,如資源綜合利用、廢物交換,實現生產廢物的污染物低排放或“零排放,形成循環型產業集約群與社會的能源流、物源流的循環經濟,實現資源、能流、物流在不同企業之間和不同產業之間的充分利用,形成大的循環經濟產業體系。循環經濟是在可持續發展的思想指導下,按照清潔生產的方式,對資源及其廢棄物實行綜合利用的生產活動過程。如煤炭開采———煤———礦井水利用———水資源。礦井水開發利用不僅能在環保、節約水資源、降低用水成本上取得良好的社會效益和經濟效益,同時還能節省一筆數量可觀的水源建設工程投資。
4礦井水資源與利用
4.1礦井水資源
雞西是以煤礦為主的礦產資源型城市。煤礦的礦井水是礦井開采過程中產生的地下涌水。為了保障礦井生產和安全,礦山企業投入大量人力、物力將礦井水排出地面。礦井水在開采過程中會受到粉塵和巖塵的污染,是煤礦及其它礦山具有行業特點的廢水,這部分廢水經處理后,可作為生產、生活和生態用水。我國礦產資源豐富,礦井開采以井工開采為主,為了確保井下安全生產,必須排出大量的礦井水。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,而且對于緩解礦區供水不足、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。
4.2龍煤雞西礦業集團礦井水處理技術方法與利用
4.2.1礦井水處理技術方法
目前對礦井水的利用必須與礦區及周圍生產、生活用水結合起來,因需而用,因地制宜。礦區新建項目如電廠、化工、冶金等高耗水行業首先要考慮利用礦井水,替代地下水或地表水,保護有限的水資源。礦井水主要污染物是懸浮物的主要成份是粒徑極為細小的煤粉和巖塵。含有懸浮物的礦井水,占東北三省煤礦礦井涌水量的60%以上,水質呈中性,經簡單處理煤粉、巖粒等懸浮物可以用于生產、生活和生態用水,采用混凝沉淀的處理方法以實現對懸浮物的去除。目前,對于礦化度不高而懸浮物含量較高的礦井水處理工藝,有較成熟可行的經驗,一般采用混凝、沉淀(或浮升)以及過濾、消毒等工序處理后,其出水水質即能達到生產使用和生活飲用標準的要求。水處理主體是以工業用水為方向,部分生活用水需上軟化處理設施。瀑氣池將水中的沼氣、CO2、H2S等有害氣體去除,同時將原水中的低價鐵、錳氧化成不溶性高價鐵、錳等作用,原水池起到集中儲存瀑氣后的礦井水;凈水器則選用KJII型一體化設備,即是集混合、反應、沉淀、過濾等凈化工藝為一體的凈水器,具有獨特的自身沖洗、排污功能,不用另配沖洗水泵,操作管理簡便,對原水濃度,水量變化有較好的適應性,進水懸浮物含量一般不超過1000mg/L,最大不宜超過2000mg/L。凈化后出水濁度1mg/L,最大不超過3mg/L,經消毒后可達生活飲用水標準;旋流式煤泥池是起到回收濃縮凈水器反沖洗、排污濃煤泥水;多功能池是專用季溫上浮水兼原水儲水池。目前我公司礦井水涌水量為2857m3/a,礦井水涌水資源十分豐富,經不同工藝的凈水過濾處理就可以達到《生活飲用水衛生標準》GB5749-2006標準要求。
4.2.2礦井水利用
新發礦礦井水經過處理后用于大唐雞西第二熱電廠有限公司,大唐雞西二熱煤矸石熱電聯產新建工程是集煤矸石、供熱、發電、建材綜合開發利用一體化的“大型環保節能示范工程采用雞西市礦區的煤矸石和洗中煤摻燒;工程設計年取水量809萬m3/a,首先利用礦井水,不足部分由水庫和河水補充。雞西礦業集團新發煤礦礦井水產生量約330萬m3/a,經處理后達到工業用水標準,用于發電用水,礦井水的價格比工業用水的價格低,每噸相差0.2元,每年利用礦井水可節約成本66萬元。礦井水的有效利用不僅節約水資源并且減少礦井廢水的排放,從中實現了資源、社會、經濟多贏。
4.2.3礦井水利用的前景
我國淡水資源嚴重短缺,而礦井水是一種很好的水資源。要解決這些結構性問題,必須通過調整資源結構的辦法來實現。其中,大幅度地利用礦井水,既保護淡水資源,又可騰出淡水用于生活與農業用水的更大空間,從而促進水資源結構的優化。此外,這也是企業降低用水成本、提高經濟效益、增強競爭力的有效措施。由于各地區礦井水資源情況及礦井水利用的基礎和條件不同,對礦井水利用采取不同區域,不同礦區因地制宜地選擇礦井水利用發展方向,以最大限度地提高礦井水利用率,增加經濟效益,保護礦區生態環境,保護用水安全。
5結論
礦井水在原有處理工藝的基礎上,進行深度處理,使其符合一定的水質標準,然后回用于對水質要求不高、需求量又很大的行業,既可以節省大量的潔凈水,緩解了用水的供需矛盾,又可以減少排污,實現污水資源化,在經濟、社會、環境效益方面都具有現實和長遠意義。
參考文獻
[1]中華人民共和國循環經濟促進法》.
【關鍵詞】 反滲透技術 礦井 展望
水資源對于生物來說是必不可少的,但同時其自身又是不可再生的,面對著越來越大的工業與生活用水需求,我們應該采取怎樣的有效措施來緩解這一巨大壓力來滿足人們的用水需要成為了人們關注的焦點。對礦井進行水處理能夠有效的降低地下水的使用量,從而極大的改善了水資源緊缺現狀。反滲透處理技術在煤礦礦井水處理中扮演著十分重要的角色,本文將對反滲透水處理技術在煤礦礦井處理中的應用進行研究。
1 反滲透水處理技術
反滲透技術隸屬于膜分離技術,同時它也是現今應用范圍最大的膜分離技術之一。反滲透技術的主要原理就是向鹽溶液內施加高于自然滲透壓力的壓力,從而改變滲透的方向,將原水中的水分子流向膜的另一側,這樣一來就獲得了潔凈水,同時還實現了清除水中雜質與鹽分的目標[1]。借助反滲透膜所具有的分離特性,能夠清除水中的多種雜志,包括溶解鹽與細菌等。反滲透水處理技術具有多種優勢,例如脫鹽效果好、經濟性、占用空間小以及管理方便等,也正是因為如此,它在反滲透膜分離技術中占據著重要的地位,特別是制造純水行業。反滲透膜中有著大量的十分細小的孔,這些孔的作用就是過濾雜質,如微生物以及有機物等。在煤礦礦井中引入反滲透水處理技術實際上就是把經過處理之后的含鹽礦井水進行脫鹽,以此來滿足飲用水的需求。
2 應用反滲透技術的注意事項
2.1 確定反滲透裝置的使用臺數
飲用水量在礦井處理水中所占的比較非常小,因此大部分企業都只需安裝一臺反滲透裝置。如果處理水的數量增加,那么就需要增加一臺或更多的反滲透裝置。(我礦安裝了兩臺RO-S-120型,)在此過程中需要注意的是,必須要為所有的反滲透裝置安裝進水管與高壓泵,以此來作為備用[2]。這樣一來就為日常管理提供極大的便利,也就是當任何一趟進水管出現事故之后,反滲透裝置都能不受其影響而繼續工作。不僅如此,反滲透裝置安裝之后還能夠在第一時間內切換閥門,從而從其他進水管進行供水。除此之外,還需要注意高壓泵應選用同型號的變頻控制泵,這樣一來就保證了其中一臺進行檢修時另一臺能夠正常使用。
2.2 反滲透裝置必須設有清洗裝置
現今人們比較常用的的反滲透裝置都會安裝自動反沖洗水泵,也有少部分會安裝定時反沖洗裝置。反滲透裝置工作一段時間后,反滲透膜的表面通常會出現結垢與堵塞情況,有時甚至會受到雜質的污染,之后不僅僅是進水壓力,連帶濃水壓力都會有很大程度的增加,最終使得跨膜壓差擴大,而產水量則會顯著降低。不僅如此,如果水質出現了變化同樣也會導致上述現象的出現[3]。當發生這種情況時,需要在第一時間內仔細清洗膜,必要時還需要做殺菌處理。如果處理不及時或者處理不當就必須要更換膜,這樣一來就必然會增加經濟成本。
2.3 反滲透膜的選擇
在反滲透裝置的構成中膜是其中一個十分重要的部分,而且其成本往往也是十分安規的,所以在選擇膜的問題上必須要進行多方面的考慮。膜的選擇應盡可能滿足的條件包括能夠保證水處理工藝的壽命,經濟性以及資源的節約等。如果選用了不同的膜,那么反滲透預處理方式也就會相應的不同,因此在成品水相同的條件下,所耗費的資金大小同樣也會不同[4]。除此之外,現階段人們使用最多的反滲透膜就是醋酸纖維素膜與TFC復合膜,膜的選擇還需要根據礦井的實際情況來看上述兩種膜各自的特點與其對進水pH值及預處理的要求如下表1所示。
2.4 膜的介理維護
上述已經講到,選擇的膜不同,所選用的預處理方式也會有所不同,這是因為必須要考慮到膜元件的水質這一因素。煤礦水處理工作中必須要遵守膜元件生產廠家所提出的設計導則,并設計出實用性強、經濟性高的操作規程,從而保證膜的順利工作與使用壽命[5]。除此之外,當設備投入使用之后,還需要實時了解過濾器的運行情況,一經出現故障,如過濾器濾芯失效等就要在第一時間內進行解決,以此來增加膜的使用壽命,同時也為企業減少了成本的投入。
3 結語
總之,在使用反滲透裝置時預處理與日常維護是兩個時間重要的環節。進水的預處理運行安全與日常維護工作質量高都是反滲透裝置得以正常使用的重要保障。不僅如此,站在煤礦企業的角度來看,究竟是不是要借助反滲透水處理技術以及如何使用這一技術都必須要提前按照實際的水源水質情況制定出相應的水處理方案。憑借著反滲透水處理技術的巨大優勢,相信在未來的發展力這一技術將會在煤礦礦井水處理中發揮著更加重要的作用。
參考文獻:
[1]陳淑秀.礦井水處理技術在煤礦中的應用[J].科教園地,2010(01):39.
[2]趙虎群,王庚平,劉莉.反滲透水處理技術在煤礦礦井廢水處理回用中的應用[J].甘肅科技,2009(04):39-41.
[3]胡文榮.煤礦礦井水及廢水處理利用技術(第2版)[M].北京:煤炭工業出版社,1998.