煤礦礦井水處理中煤泥量怎么測(cè)算

【專家解說】：一、 概述 煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中占70％以上，煤炭開采過程中排放大量廢水，若不經(jīng)處理直接排放，勢(shì)必對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，同時(shí)造成水資源的大量浪費(fèi)，無法實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國40％的礦區(qū)嚴(yán)重缺水，已制約了煤炭生產(chǎn)的發(fā)展。西北礦區(qū)多處于山區(qū)，水資源更為缺乏，地表水又多為間歇性河流，枯洪水季節(jié)流量相當(dāng)懸殊，常年流量稀釋能力差，排入河流的污水造成嚴(yán)重污染。因此，開發(fā)、管理、利用好煤礦水資源，對(duì)煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。 1、煤廢水污染嚴(yán)重 據(jù)包括10多位院士在內(nèi)的專家學(xué)者鑒定通過的一項(xiàng)課題研究表明，山西每年挖5億噸煤，使12億立方米的水資源受到破壞。這相當(dāng)于山西省整個(gè)引黃河水入晉工程的總引水量。專家呼吁，應(yīng)當(dāng)從技術(shù)、人才、資金投入和經(jīng)營機(jī)制等多方面解決這一世紀(jì)難題，幫助山西省等煤炭主產(chǎn)區(qū)擺脫“產(chǎn)煤致旱、因煤致渴”的困擾。 這項(xiàng)關(guān)于山西省煤炭產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的研究表明，山西省采煤造成嚴(yán)重的水資源破壞，加劇了水資源短缺問題。這項(xiàng)課題研究表明，山西每挖１噸煤損耗2.48噸的水資源。每年挖5億噸煤，使12億立方米的水資源受到破壞。這相當(dāng)于山西省整個(gè)引黃工程的總引水量。因此，這對(duì)于山西這個(gè)人均水資源量?jī)H占全國平均水平不到五分之一的地區(qū)來說是個(gè)非常嚴(yán)重的問題。 目前，由于煤炭開采對(duì)地下水系破壞非常嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，山西采煤對(duì)水資源的破壞面積已達(dá)20352平方公里，占全省總面積的13％。山西省大部分農(nóng)村人畜吃水靠煤系裂隙水，而煤礦開采恰好破壞了該層段的含水層。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全省由于采煤排水引起礦區(qū)水位下降，導(dǎo)致泉水流量下降或斷流，使近600萬人及幾十萬頭大牲畜飲水嚴(yán)重困難。 2、煤炭采掘業(yè)廢水治理技術(shù)問題 99%的采煤項(xiàng)目廢水沒有進(jìn)行治理，從主觀上應(yīng)該說是環(huán)保監(jiān)管不力。從客觀上說是我們環(huán)保部門對(duì)采煤項(xiàng)目廢水治理技術(shù)持謹(jǐn)慎態(tài)度。采煤廢水治理技術(shù)多如牛毛，那種技術(shù)最適用、工藝最成熟、操作管理最方便、投資最省、運(yùn)行費(fèi)用最低，一直是我們環(huán)保部門在尋求的。由于采煤廢水復(fù)雜多變，在同一礦井廢水中，同時(shí)含有鐵、錳等重金屬，硫、氟、氯等非金屬及有機(jī)污染物和懸浮物，有的礦井廢水呈弱酸性（如織金縣珠藏、鳳凰山等），再就是即使是同一礦井，所采層不同，廢水性質(zhì)也不同，甚至是差別很大。這就給煤礦廢水治理技術(shù)的選用帶來很大的困難。通常情況是某一技術(shù)只能有效處理某一污染物，不可能把所有超標(biāo)的污染物都處理好。一個(gè)煤礦不可能投入很多資金對(duì)污染物進(jìn)行單項(xiàng)處理，這就是采煤廢水治理在技術(shù)上的難點(diǎn)。有的業(yè)主自行修了一兩個(gè)池子，把礦井廢水往池子一放，就是對(duì)廢水進(jìn)行處理了。事實(shí)上不是這樣簡(jiǎn)單，可能連懸浮物也處理不了，金屬和非金屬就更不可能處理了。 3、煤礦廢水處理要求 1.1煤礦廢水包括礦井涌水、煤場(chǎng)和矸石場(chǎng)淋溶廢水等。在進(jìn)行處理前，應(yīng)先委托地區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以監(jiān)測(cè)資料作為廢水處理工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。DFMC煤礦廢水治理技術(shù)和成套設(shè)備是目前經(jīng)實(shí)踐證明的實(shí)用技術(shù)，50萬噸以下、小時(shí)涌水量50m3以下的煤礦可采用此技術(shù)和設(shè)備。對(duì)于酸性煤礦廢水還需新增設(shè)備和藥劑。煤礦廢水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后盡可能循環(huán)使用，循環(huán)使用率不低于50％，經(jīng)處理后排放的廢水列為總量控制指標(biāo)進(jìn)行考核。 1.2新建煤礦必須執(zhí)行“三同時(shí)”規(guī)定，試產(chǎn)三個(gè)月必須申請(qǐng)地區(qū)環(huán)保局驗(yàn)收，驗(yàn)收達(dá)標(biāo)的發(fā)給排污許可證，不達(dá)標(biāo)的停產(chǎn)治理。 1.3原有煤礦分期分批進(jìn)行治理，2005年50%左右的原有煤礦治理完工并通過達(dá)標(biāo)驗(yàn)收。列入家2005年治理計(jì)劃的煤礦不治理的，依法予以處罰；治理不達(dá)標(biāo)的，停產(chǎn)治理。治理計(jì)劃由各縣市環(huán)保局商煤炭局提出，報(bào)地區(qū)環(huán)保局綜合平衡后以治理計(jì)劃下達(dá)執(zhí)行。 表1 某A煤礦廢水處理監(jiān)測(cè)結(jié)果 單位：mg/l 指標(biāo) 排放 標(biāo)準(zhǔn) 處理前 濃度 超標(biāo)倍數(shù)（倍） 處理后 濃度 比排放標(biāo)準(zhǔn)低（%） 懸浮物 70 258 2.7 11.5 83.6 鐵 1 2.58 1.6 0.68 32 硫化物 1 2.8 1.8 0.5 50 COD 100 281.9 1.8 7 93 錳 2 0.13 未超標(biāo) 0.1 — 表2某B煤礦廢水處理監(jiān)測(cè)結(jié)果單位：mg/ l 指標(biāo) 排放 標(biāo)準(zhǔn) 處理前 濃度 超標(biāo) 倍數(shù) （倍） 處理后 濃度 比排放標(biāo)準(zhǔn)低（%） 懸浮物 70 318 3.5 4.5 93.6 鐵 1 2.28 1.3 0.74 26 硫化物 1 3.21 2.2 0.5 50 COD 100 228.4 1.3 18.8 81.2 錳 2 0.37 未超標(biāo) 0.18 — 1.4、煤礦廢水中鐵含量高，如濃度大于100mg/l，其處理設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用將要增加。因?yàn)殍F含量過高，要達(dá)到1mg/l的排放標(biāo)準(zhǔn)，一級(jí)除鐵是不行的，必須三至四級(jí)除鐵。 1.5、酸度高的煤礦廢水應(yīng)使達(dá)標(biāo)（6～9）。 1.6、煤礦要對(duì)煤場(chǎng)、矸石場(chǎng)進(jìn)行硬化處理，建導(dǎo)流溝，把因大氣降水產(chǎn)生的這一部分淋溶水引入廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。 1.7、 預(yù)防事故和自然因素引起的非正常排放 為預(yù)防因降暴雨致使廢水次理池溢流，工程設(shè)計(jì)必須考慮廢水處理池有足夠的容積。為防止事故性排放，必須建事故調(diào)節(jié)池。四、煤礦生活廢水處理要求洗煤廠和煤礦生活廢水處理采用深圳開發(fā)研制的微型生活廢水處理裝置進(jìn)行處理。生活廢水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后可排放。五、煤礦廢水治理技術(shù)選用 實(shí)踐證明是可行的 DFMC煤礦廢水治理技術(shù)和成套設(shè)備可選用。未經(jīng)試點(diǎn)的技術(shù)只能試點(diǎn)，不能推廣。經(jīng)試點(diǎn)并由A地區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)、提出監(jiān)測(cè)報(bào)告，從治理效果、投資、運(yùn)行費(fèi)用等全面評(píng)價(jià)后由地區(qū)環(huán)保局決定是否推廣。 二、廢水主要處理技術(shù) 　　我國煤礦礦井水處理技術(shù)起始于上世紀(jì)70年代末，大多污水治理工作都只停留在為排放而治理。然而回用才是當(dāng)今污水治理發(fā)展的必然趨勢(shì)，將防治污染和回用結(jié)合起來，既可緩解水源供需矛盾，又可減輕地表水體受到污染?，F(xiàn)國內(nèi)使用的處理技術(shù)主要有：沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀過濾等。處理后直接排放的礦井水，通常采用沉淀或混凝沉淀處理技術(shù)；處理后作為生產(chǎn)用水或其它用水的，通常采用混凝沉淀過濾處理技術(shù)；處理后作為生活用水，過濾后必須再經(jīng)過除酚等對(duì)人體有害物質(zhì)及消毒處理；有些含懸浮物的礦井水含鹽量較高 ，處理后作為生活飲用水還必須在凈化后再經(jīng)過淡化處理。 　　 三、礦井水處理回用的條件 1、礦井廢水的產(chǎn)生及特點(diǎn) 　　煤礦礦井廢水包括：煤炭開采過程中地下地質(zhì)性涌滲水到巷道為安全生產(chǎn)而排出的自然地下水，井下采煤生產(chǎn)過程中灑水、降塵、滅火灌漿、消防及液壓設(shè)備產(chǎn)生的含煤塵廢水。因此，它既具有地下水特征，但又受到人為污染。礦井廢水的特性取決于成煤的地質(zhì)環(huán)境和煤系低層的礦物化學(xué)成分，其中井田水文地質(zhì)條件及充水因素對(duì)于礦井開采過程礦井廢水的水質(zhì)、水量有決定性的影響。因此，對(duì)礦井廢水處理要考慮開采過程中水質(zhì)、水量的變化。某礦區(qū)M煤礦礦井廢水水質(zhì)取礦井正常排水時(shí)井口水樣，結(jié)果見表1。 M煤礦礦井廢水污染物監(jiān)測(cè)表 表1 單位：mg/L 序號(hào) 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目 日均值濃度范圍 序號(hào) 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目 日均值濃度范圍 1 肉眼可見物 微粒懸浮物 9 總氮 5.600～5.854 2 PH值 8.41～8.55 10 砷(ng/L) 3.4～5.2 3 CODcr 66.4～131.7 11 總磷 0.085～0.104 4 硫化物 1.09～1.67 12 糞大腸菌 260～393 5 懸浮物 360～500 13 銅 0.0207～0.0294 6 酚 0.006～0.051 14 鉛 -- 7 BOD5 14.10～24.73 15 鎘 -- 8 LAS 0.198～0.220 16 鋅 0.0381～0.0407 　　通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)查和資料查找，收集了多年來某礦區(qū)有關(guān)礦井水和地下水的化驗(yàn)數(shù)據(jù)資料，以及環(huán)境監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（表1）綜合分析，該煤礦礦井廢水含煤泥為主要懸浮物，有機(jī)物略有超標(biāo)，糞大腸菌群超標(biāo)，揮發(fā)酚超標(biāo)。 2、礦井廢水回用途徑 　　煤礦礦井水處理后可作生產(chǎn)用水或生活用水，礦井生產(chǎn)用水主要是井下采掘設(shè)備液壓用水、消防降塵灑水，生活用水主要是沖廁、洗浴水以及深度處理后用于飲用水。水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)分別為： 　　a、防塵灑水《煤礦工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50215－94） 　　SS≤150mg/L，粒徑d<0.3mm；PH值為6～9；大腸菌群≤3個(gè)/L。 b、空壓機(jī)、液壓支柱用水水質(zhì)SS≤10～200mg/L，粒徑d <0.15mm；硬度（碳酸鹽）2～7mg/L；pH值為6.5～9；濁度<20。 　　c、礦井洗浴水水質(zhì)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）的Ⅲ類水體標(biāo)準(zhǔn)。 　　d、中水水質(zhì)達(dá)到《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ/T 48-1999）。 5、生活飲用水達(dá)到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-85）。 四、處理工藝 　　從上表可知，M煤礦礦井廢水處理工程的設(shè)計(jì)處理能力為800～1000m3/d，處理后作為生產(chǎn)和生活用水，采用混凝反應(yīng)、過濾、活性炭吸附及消毒工藝，流程見圖1。 　　圖1　礦井廢水處理工藝流程 礦井廢水由井下排水泵提升至灌漿水池，部分用于黃泥灌漿，其余廢水自流進(jìn)入曝氣池，氣浮除油后進(jìn)入斜板沉淀池進(jìn)行初步沉淀，由提升泵提升進(jìn)入混凝沉淀設(shè)備，同時(shí)加入混凝劑，經(jīng)過斜管沉淀后，將絮狀物沉淀到底部而被去除，清水從上部溢流出水自流進(jìn)入砂濾罐，出水自流進(jìn)入清水池，清水池前投加二氧化氯進(jìn)行殺菌消毒。砂濾罐的反沖冼水自流進(jìn)入污泥池，上清液自流進(jìn)入曝氣池，以提高礦井廢水資源的利用率。出水若用作生活用水，則砂濾罐出水進(jìn)入活性炭吸附裝置處理后流入清水池用作生活用水。 五、主要處理單元 1、預(yù)沉池曝氣 　　礦井廢水中含有少量的有機(jī)物，通過曝氣接觸氧化去除廢水中的有機(jī)物。另外，井下液壓支柱等設(shè)備產(chǎn)生少量油類，通過氣浮除油，使廢水中油類達(dá)標(biāo)。 2、混凝沉淀 　　煤礦礦井水主要污染物為懸浮物，處理懸浮物主要采用混凝沉淀法，用鋁鹽或鐵鹽做混凝劑，混凝劑混合方式采用管道混合器混合?；炷恋硌b置采用倒喇叭口作為反應(yīng)區(qū)，水流在反應(yīng)區(qū)中流速逐漸降低，使廢水和混凝劑藥液的反應(yīng)在反應(yīng)器中逐漸全部完成。完全反應(yīng)的廢水流出反應(yīng)區(qū)后開始形成混凝狀物質(zhì)，經(jīng)過布水區(qū)進(jìn)入斜管填料，由于斜管填料采用PVC六角峰窩狀填料，利用多層多格淺層沉淀，提高了沉淀效率。將絮狀物沉淀到底部而被去除，清水從上部溢流排出。 3、砂濾凈化 　　礦井廢水經(jīng)混凝沉淀后，水中還含有較小顆粒的懸浮物和膠體，利用砂濾設(shè)備將懸浮顆粒和膠體截留在濾料的表面和內(nèi)部空隙中，它是混凝沉淀裝置的后處理過程，同時(shí)也是活性炭吸附深度處理過程的預(yù)處理。砂濾罐為重力式無閥濾池，采用自動(dòng)虹吸原理達(dá)到反沖洗，不需要人工單獨(dú)管理，操作簡(jiǎn)便，管理和維護(hù)方便。砂濾罐通常采用不同等級(jí)的石英砂多層濾料。 4、活性炭吸附 　　該煤礦礦井廢水主要含有揮發(fā)酚，酚類屬于高毒物質(zhì)，它可以通過皮膚、粘膜、口腔進(jìn)入人體內(nèi)，低濃度可使細(xì)胞蛋白變性，高濃度可使蛋白質(zhì)沉淀。長期飲用被酚污染的水源，會(huì)引起蛋白質(zhì)變性和凝固，引起頭暈、出疹、貧血及各種神經(jīng)癥狀，甚至中毒。處理中水用作生活飲用水，必須用活性炭吸附裝置處理?；钚蕴康谋缺砻娣e可達(dá)800～2000m2/g，具有很強(qiáng)的吸附能力。該裝置采用連續(xù)式固定床吸附操作方式，活性炭吸附劑總厚度達(dá)3.5m，廢水從上向下過濾，過濾速度在4～15m/h，接觸時(shí)間一般不大于30～60min。隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，活性炭吸附了大量的吸附質(zhì)，達(dá)到飽和喪失吸附能力，活性炭需更換或再生。 5、消毒 廢水中含有一定的病菌、大腸菌群，處理后回用于洗浴時(shí)，若不經(jīng)過消毒，對(duì)人體皮膚傷害嚴(yán)重。所以礦井廢水處理后作為生活用水必須經(jīng)過消毒處理，本工藝采用二氧化氯消毒，現(xiàn)場(chǎng)用鹽酸和氯酸鈉反應(yīng)產(chǎn)生二氧化氯，二氧化氯無毒、穩(wěn)定、高效、殺菌能力是氯的5倍以上。 六、處理工藝特點(diǎn) 　　1、以上可知A煤礦礦井廢水處理工程是根據(jù)礦井水水質(zhì)特點(diǎn)確定工藝技術(shù)參數(shù)，采用一次提升到混凝沉淀裝置，再自流進(jìn)入后續(xù)各處理構(gòu)筑物，出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠，動(dòng)力設(shè)備較少，能耗較低。 　　2、采用混凝沉淀裝置與砂濾罐相結(jié)合的工藝技術(shù)，主要處理構(gòu)筑物采用組合式鋼結(jié)構(gòu)，具有占地面積小、使用壽命長、工程投資省、工藝簡(jiǎn)單、操作管理方便、運(yùn)行成本低等特點(diǎn)。砂濾罐設(shè)計(jì)采用重力式無閥濾池，反沖洗完全自動(dòng)，操作管理方便。 3、該煤礦礦井廢水處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)加藥、自動(dòng)反沖洗的全過程監(jiān)控，包括電控系統(tǒng)、上位監(jiān)控系統(tǒng)和儀表檢測(cè)系統(tǒng)。儀表檢測(cè)系統(tǒng)包括加藥流量、處理流量 、水池液位和加藥箱液位、進(jìn)水和出水濁度等連續(xù)自動(dòng)檢測(cè)。