矿井废水井下处理新技术及工程应用研究

马文佳（兖矿集团济三煤矿，山东济宁272000）

矿井废水井下处理新技术及工程应用研究

马文佳（兖矿集团济三煤矿，山东济宁272000）

随着现代社会对可持续化发展建设越来越重视，水资源的合理利用也成为我国关注的重要问题。矿井废水的处理利用能够有效的节约水资源，提高经济效益，因而专家们也不断对矿井废水井下处理技术进行研究开发，逐渐提出各类新技术，并能够有效的提高矿井废水处理率。本文主要针对矿井废水井下处理的各类新技术进行分析，阐述其工程应用价值，以供读者参考。

矿井废水；井下水处理；废水处理技术；工程应用

矿井开采中排水工作必不可少，而由此带来的大量水资源浪费及水污染对社会效益及经济效益都带来较大影响，因此，需要对矿井中废水进行再处理利用。传统的矿井废水处理技术大多存在投资建设费用、运行费用等较高的问题，而近年来，我国矿井废水井下处理的新技术逐渐研发，不但能够保证技术与矿井的工作环境及开采工作面的多变性等相适应，更能与现代先进科技结合，实现模块化、可移动化、拆卸组装化，从而提高了经济效益及处理效率。

1 传统矿井废水处理技术及矿井水复用指标

1.1 传统矿井废水处理技术

由于我国大多煤矿富饶区域缺水情况严重，当矿井废水未经处理排放后不但造成水资源的浪费，也会对环境带来较大的污染，矿区的废水处理已成为我国的重要问题，因而需采用相应的技术对矿井废水进行井下处理后再利用，提高经济效益。传统的矿井废水处理技术主要是通过井下水仓将矿井水排出，并在地面设置调节池及相关处理设施，从而进行污水处理，当废水处理水质达到复用指标后则能够使其部分供地面使用，部分再次用于井下。但传统的废水处理办法需耗费大量的资金建设废水处理设施，运行处理的费用较大，且占地面积较广，难以取得经济效益。

1.2 矿井水复用指标

由于在矿井工作中井下消防、洒水、设备冷却、液压支架等方面都需要用到水资源，而在进行废水处理时则必须考虑其符合国家规定的《煤矿井下消防、洒水设计规范》相关指标。通常在矿水处理复用后其消防洒水中悬浮物粒度应不超过300μm，而矿井中液压支架等设备用水则需注意其相关悬浮物、溶解性总固体、碳酸钙等符合《液压支架（柱）用乳化油、浓缩物及其高含水液压液》（MT76-2002）的水质要求[1]。矿井水复用指标中其pH值必须达到6～9，从而保证水资源合理再利用。

2 矿井废水井下处理新技术及工程应用

随着现代科学技术的不断发展，矿井下大型综采设备也不断开发应用，采用废水井下处理新技术逐渐成为矿井废水处理的重要发展方向，其能够因地制宜，实现节约成本、土地的目标，并能提高废水处理效率，取得良好的经济效益。

2.1 采空区矿井废水处理技术

矿地开采后经人为挖掘形成井下“空洞”，其采空区空间较大，且为防止采空区坍塌需通过矸石等填充物井下充填支撑。采空区处理矿井水技术则主要是在矸石填充的过程中利用其空间及填充物对矿井废水进行过滤、沉淀，从而达到井下废水处理净化效果，能够复用与矿井开采生产。首先选择填充物矸石等作为载体对污水进行过滤净化，之后将井下水排入采空区，从而处理净化，使其达到矿井水复用指标。此外，在进行一次净化后还可采用中速过滤罐进行再次处理，并将处理后的水排入蓄水池，之后利用加压泵将水打入井下供水管网，从而取得良好的处理效果。由于此技术主要是通过采空区的空间进行，不占用地面土地资源，也降低了设施建筑成本，且其工艺技术简单，降低了运行成本。但采用此技术对矿区地质构造有较高要求，不适用于大部分矿井废水处理。

2.2 反渗透废水井下处理技术

反渗透废水井下处理技术主要是应用于处理高矿化度矿井水，其设备由石英砂过滤器、活性炭过滤器、反渗透装置组成，并采用不锈钢材料制作管路、水箱等。其废水处理后的复用目标中其矿化度需不超过1000，并保证其中Cl－含量低于200，而其CaCO3含量也不应超过500[2]。反渗透处理后电导率较优，能够保证井下废水处理的效果达到复用标准要求，用于井下的液压支架用水、消防洒水、乳化油制作、设备冷却等方面能够取得良好的效果。但在采用反渗透废水井下处理设备时必须保证其防爆、防潮，因而提高了投资成本与运行成本，只能用于水量较小的井下废水处理。

2.3 废水井下处理系统技术

矿井中废水井下处理系统技术主要是利用废水处理的沉淀、过滤、阻垢、供水的几个步骤组成系统。其通过设置平流区与斜管区，从而组成复合型沉淀池，并通过初级过滤器及精处理过滤器设置过滤系统，同时设置有永磁型阻垢仪，进而对废水进行处理。随着现代科技进步，自动化设备发展，系统逐渐实现自动化控制，能够有效的控制设备的启动与停止，可实时监测系统运行状况与处理状态，并对故障及突发事件进行报警。采用废水井下处理系统技术能够提高处理效率，、水质标准较高，取得较好的处理效果。且其负荷能力较强，具有抗冲击力，对于矿井中含有的悬浮物质、铁、锰等物质能够不需要使用絮凝剂则可有效处理。但由于此系统技术需要较大的过滤池处理，因而不宜应用于水量较大时的井下处理[3]。

2.4 废水井下超磁分离技术

超磁分离处理技术是目前矿井废水井下处理的重要工艺新技术，其主要通过具有较强磁力的磁分离机械设备组成超磁分离处设备，能够通过磁盘吸附水体悬浮物质，且其磁盘转速较高，能够快速使悬浮物与水分离。其原理主要是利用稀土永磁材料产生较强的磁场，使得水中不具有磁性的悬浮物受到磁场影响而产生磁性，之后则通过磁场力的作用使得其悬浮物与水体分离开来，从而取得净化作用，而当悬浮物、泥渣等自废水中分离后又能够通过回收系统使磁种分散开，磁种继续循环使用[4]。采用超磁分离处理技术处理矿井井下废水时其分离速度较快，因而水力停留时间较小，且起步不需要占用较大面积，且能够处理较大水量，大大增加了废水井下处理效率及经济效益。而该技术能够合理设计水处理量，并将处理后的水汇入设置好的水仓，而废水净化后能够完全达到复用标准，因而能保证水处理后能供井下生产及地面复用，大大节省了水资源。而随着现代科技发展，超磁分离处理技术设备逐渐实现了全套设备采用全自动化装置进行控制，有效的提高了处理效率。

2.5 气水相互冲洗滤池处理技术

气水相互冲洗滤池处理技术主要是利用多个密闭的滤格形成相应的滤池，并通过压力方式放水及出水，从而形成压力式的气水相互冲洗滤池处理井下废水。主要是设计好处理水量后从井下相应区域出水，并采用2组滤池，从而进行冲洗处理，而反冲洗是则可通过气的方式进行，再通过水进行反冲洗[5]。由于滤格的反冲洗水主要为其它滤格过滤后的水，因而大大提高了冲洗效率及水资源的利用率，且其冲洗能够完全满足井下水复用标准。

3 结束语

矿井废水井下处理技术是现代水资源复用的重要技术，其不但能够大大提高经济效益，也能有效的避免水资源浪费或是废水对环境带来污染。随着现代新型处理技术的不断研发，技术所适宜的应用工程也大不相同，在实际矿井开采中应合理选择相应的技术，提高技术应用效果。

[1]李建红.煤矿矿井水井下处理就地复用工艺研究[D].河北工程大学，2012.

[2]何绪文，李福勤.煤矿矿井水处理新技术及发展趋势[J].煤炭科学技术，2010，11：17～22+52.

[3]冯晋红.超磁分离技术处理矿井废水在漳村煤矿井下的应用[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2012，04：146～147.

[4]宋 磊，江家京.提高矿井废水处理能力配套技术的研究及工程应用[J].科技情报开发与经济，2011，26：194～197.

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2095-2066（2016）32-0101-02

2016-11-3