我國(guó)礦井水凈化處理技術(shù)起始于上世紀(jì)70年代末，目前用于處理能力在每天幾萬t以下的，處理地表江河、湖泊水的凈化處理構(gòu)筑物，在煤礦礦井水處理工藝中大部分被 采 用過，如預(yù)沉調(diào)節(jié)池、反應(yīng)沉淀池（或澄清池）、過濾池等。礦井水凈化處理后可作工業(yè) 用水或生活用水。已投入使用的凈化處理技術(shù)主要有：沉淀、混凝沉淀、混凝 沉淀過濾（混凝澄清過濾）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（混凝澄清過濾）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。?
　　1　礦井水處理技術(shù)現(xiàn)狀
　　（1）混凝劑和混合形式。
含懸浮物礦井水凈化處理通常采用鋁鹽或鐵鹽混凝劑。目前聚合氯化鋁較為常用，也有用 聚合鋁鐵的。絮凝劑主要采用聚丙烯酰胺。
礦井水處理中混凝劑混合方式通常采用水泵混合、管道混合器混合和機(jī)械混合，其中水泵混 合較常采用。?
　　（2）沉淀和澄清。
礦井水凈化處理采用沉淀池或澄清池作為主要處理單元。沉淀池采用平流式沉淀、斜管（板）沉淀，其處理能耗小，但存在處理設(shè)施占地面積大，沉淀污泥易堵塞造成排泥不 暢等缺點(diǎn)。機(jī)械加速澄清池、水力循環(huán)澄清池都是集混凝反應(yīng)和沉淀過程于一體的水處理設(shè) 施，水力循環(huán)澄清池具有處理過程中動(dòng)力消耗低、耐負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)、設(shè)施維護(hù)簡(jiǎn)單和 操作方便等優(yōu)點(diǎn)。機(jī)械加速澄清池占地面積較小，但處理能耗大、設(shè)備維護(hù)工作量大，實(shí)際 應(yīng)用中處理效果不如水力循環(huán)澄清池好。氣浮池也有應(yīng)用，但應(yīng)用較少。?
　　（3）過濾。
礦井水處理常用的過濾設(shè)施有快濾池和重力式無閥濾池。快濾池管路、閥門系統(tǒng)復(fù)雜，反沖 洗操作繁瑣；重力式無閥濾池能自動(dòng)反沖洗，操作簡(jiǎn)便，管理和維護(hù)方便。濾池通常采用無 煙煤和石英砂雙層濾料。?
　　（4）消毒。
礦井水凈化處理后作為生活用水必須經(jīng)過消毒處理，一般采用二氧化氯消毒，次氯酸鈉 和液氯采用較少。?
　　（5)礦井水中主要含有以煤屑為主的懸浮物，具有色黑、加藥后 形成的 礬花結(jié)構(gòu)松散、沉降速度慢等特點(diǎn)。許多含懸浮物礦井水處理工程，投入運(yùn)行后，設(shè)計(jì)水量 和水質(zhì)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，主要是因?yàn)榉磻?yīng)不充分、平流或斜管沉淀池表面負(fù)荷取值較大所 致。另一方面，由于提升泵、供水泵、加藥設(shè)備、消毒設(shè)備、控制系統(tǒng)和附屬建（構(gòu)）筑等 均按設(shè)計(jì)處理水量設(shè)計(jì)，這就造成工程投資的巨大浪費(fèi)。?
　　（6)不同煤礦的礦井水中所含懸浮物的濃度差異較大，決定了投加混凝劑種類和數(shù)量不盡相 同。由于混凝藥劑選擇和投加不當(dāng)，使得一些煤礦礦井水處理后達(dá)不到預(yù)期效果。由于不能 及時(shí)對(duì)進(jìn)水和出水水質(zhì)、處理流量、加藥量、水池液位等進(jìn)行監(jiān)控，許多礦井水處理工程 只有水泵和簡(jiǎn)易的加藥裝置，因此，礦井水處理后的水量和水質(zhì)無法得到保證。?
　　（7)煤礦井下生產(chǎn)使用的采掘機(jī)械需要使用乳化油和機(jī)油，油類物質(zhì)進(jìn)入礦井 水中，采用常規(guī)混凝、斜管沉淀和過濾技術(shù)不能有效去除礦井水中的油類物質(zhì)。?
　　2　姚橋煤礦礦井水凈化處理工藝
　　姚橋煤礦礦井水處理工程的設(shè)計(jì)處理能力為9000t/d，處理后作為生產(chǎn)和洗澡用水，采用混 凝反應(yīng)、澄清、過濾及消毒工藝，流程見圖1。?
　　圖1　礦井水處理工藝流程
　　礦井水由井下排水泵提升至預(yù)沉調(diào)節(jié)池，自流進(jìn)入吸水井，由提升泵提升進(jìn)入水 力循環(huán)澄清池，泵前加入混凝劑、泵后加入絮凝劑，水力循環(huán)澄清池出水自流進(jìn)入重力式無 閥濾池，濾池出水自流進(jìn)入清水池，清水池前投加二氧化氯進(jìn)行殺菌消毒。無閥濾池的反沖 冼水自流進(jìn)入集水池，由潛污泵提升進(jìn)入預(yù)沉調(diào)節(jié)池，以提高礦井水資源的利用率。水力循 環(huán)澄清池內(nèi)泥斗中的煤泥水定時(shí)排放至煤泥濃縮池，濃縮后經(jīng)渣漿泵提升進(jìn)入壓濾系統(tǒng)處理 。?
　　3　礦井水處理工藝特點(diǎn)
　　姚橋煤礦礦井水處理工程根據(jù)礦井水水質(zhì)特點(diǎn)確定工藝技術(shù)參數(shù)，采用一次提升到水力循環(huán) 澄清池，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。
　　采用水力循環(huán)澄清池與重力式無閥濾池相結(jié)合的工藝技術(shù)，主要處理構(gòu)筑物采用鋼筋混凝土 結(jié)構(gòu)，具有占地面積小、使用壽命長(zhǎng)、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)。?
　　礦井水中浮化油在投入電解質(zhì)混凝劑后脫穩(wěn)，被水力循環(huán)澄清池內(nèi)大量的回流泥渣截留和吸 附，得以有效去除。?
　　姚橋煤礦礦井水凈化處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)加藥、自動(dòng)排泥、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)、PLC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)。?
　　4　效益分析?
　　4.1　 經(jīng)濟(jì)效益分析
　　姚橋煤礦礦井水處理工程實(shí)施之前，全礦生產(chǎn)和生活用水主要靠抽取地下深井水，礦井水處 理工程實(shí)施以后每年可凈化利用的礦井水量為324萬t。?
　　（1） 抽取地下水成本和年抽水費(fèi)用。深井水每年抽取量324萬t；年抽水費(fèi)用206.1萬元； 抽水成本0.636元/t。
計(jì)算依據(jù)是：水資源費(fèi)0.23元/t；電價(jià)0.52元/度；排污費(fèi)0.08元/t；現(xiàn)有水源井15個(gè)，水 源 井投資28萬元/個(gè)（其中打井費(fèi)用15萬元/個(gè)，土建、設(shè)備及安裝13萬元/個(gè)），水源井使用 壽命20年；每個(gè)水源井提升泵1臺(tái)，功率15kW，每日運(yùn)行15h，流量40t/h；每個(gè)水源井操作 人員2人，人工工資900元/月；每個(gè)水源井年維護(hù)費(fèi)用1萬元。?
　　（2） 礦井水處理成本和年凈化利用礦井水費(fèi)用。 礦井水年處理水量324萬t；年凈化利用礦井水費(fèi)用74.5萬元；水處理成本0.19元/t（不包括 供水電費(fèi)）。
　　計(jì)算依據(jù)是：工程投資253萬元，其中土建工程94萬元，設(shè)備工程106萬元，安裝工程35萬元 ， 其它費(fèi)用18萬元；土建折舊按40年，設(shè)備折舊按20年；設(shè)備年維修費(fèi)按設(shè)備投資的2%；電價(jià) 0.52元/度，礦井水處理有效功率42kW，供水有效功率30kW；操作管理人員8人，人工工資900元/月；聚合氯化鋁（PAC）2000元/t，投加量30mg/l；聚丙烯酰胺（PAM）20000元/t，投 加量0.3 mg/l；處理水量9000t/d，年有效生產(chǎn)天數(shù)360d。??（3）年經(jīng)濟(jì)效益。
年經(jīng)濟(jì)效益=年免抽取深井水費(fèi)用+年免交排污費(fèi)-年凈化利用礦井水費(fèi)用=206.1+25.9（0.08 元/t×324萬t)-74.5=157.5萬元。?
　　4.2　 環(huán)境效益分析
姚橋煤礦礦井水凈化處理后，每年可減少排放懸浮物630t，環(huán)境效益明顯。
　　4.3　 社會(huì)效益分析
礦井水凈化處理后作為生產(chǎn)和生活用水可以減少地下深井水的開采量，節(jié)約地下水資源，保 護(hù)礦區(qū)地下水和地表水的自然平衡；可以解決過度開采地下深井水帶來的環(huán)境問題，改善煤 礦企業(yè)和周圍村莊之間的關(guān)系；可以解決礦區(qū)用水量日益增加和水資源越來越短缺的矛盾， 保證煤礦企業(yè)的正常生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)，提高煤礦企業(yè)的綜合效益，促進(jìn)礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。?
　　5　結(jié)語
我國(guó)煤礦礦井水年排放量約為22億t，而礦井水的資源化利用率僅在20%左右，大量未經(jīng)處理 的礦井水直接排放，不僅污染了環(huán)境，而且還浪費(fèi)了寶貴的礦井水資源。我國(guó)煤礦企業(yè)多分 布在干旱和半干旱地區(qū)，水資源較貧乏，約2/3的煤礦缺水和嚴(yán)重缺水，生產(chǎn)和生活用水 緊張，在相當(dāng)程度上制約了煤炭生產(chǎn)和礦區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。?
姚橋煤礦礦井水凈化處理技術(shù)為國(guó)家“九五”期間重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目，其處理技術(shù) 在其它煤礦區(qū)應(yīng)用，會(huì)有廣闊的推廣前景。