煤矿井下污水处理介绍

煤矿井下污水处理介绍..第一页，共23页。Presentsituation煤矿水现状壹Existingproblems

存在问题贰Solution解决方案叁Economicbenefits

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应用举例伍肆第二页，共23页。我国煤炭产量位居世界第一，煤矿矿井水的产生量和排放量也是位居全国工业废水的第一，据统计和测算，目前全国煤炭矿井水的产生量达到每年45~50亿m3，随着矿井水越来越多地作为水资源开发利用，全国煤矿矿井水的排放量仅占产生量的一半以下，即每年排放25亿m3左右。一、煤矿水现状1、我国煤矿水现状第三页，共23页。3、矿井水的性质由于各地煤系地层的水文地质条件不同，矿井水从涌出到集中水仓再提升到地面的途径不同，各个矿区、各个煤矿的矿井水水质差别很大，在煤炭行业水处理和环境保护界，一般根据矿井水杂质的数量和性质，划分为清洁矿井水、高悬浮物矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水和含重金属及放射性矿井水等五类，有些矿井水兼有上述五类中的两类甚至四类污染物。2、矿井水处理我国大规模、普遍地进行煤矿矿井水处理始于20世纪80年代中期，至今仅有二十多年的历史，但是推广普及的速度和技术进步的速度很快，可以说，目前全国一万余家正规在册的煤矿中，除西北地区极少数无涌水煤矿外，都建设了并运行着矿井水处理系统。据我们近期调查和测算，全国煤矿矿井水的总处理能力超过20亿m3/年。第四页，共23页。4、矿井水处理技术：根据矿井水处理的技术特征，可以划分为一般处理技术、特殊处理技术和深度处理技术。主要目的是去除矿井水中的煤粉、岩粉等颗粒物和悬浮物，主要技术手段是：预沉淀→混凝-絮凝→沉淀→过滤。矿井水一般处理技术的应用范围最广，占矿井水处理工程总量的90%以上。同时，一般处理技术还是特殊处理技术和深度处理技术必需的前端处理环节。①一般处理技术②特殊处理技术主要目的是去除矿井水中过高的酸性、溶解性盐类、铁锰离子等主要污染成分，部分矿井水中还有COD、NH、油类等污染物。主要技术手段是物理化学法和化学法，通过中和、氧化、沉淀、反渗透等化学反应和物理化学作用，把超过标准有害物质从水中分离出去。矿井水特殊处理技术的用户较少但地域分布相对集中。③深度处理技术主要指为使处理后的矿井水达到生活饮用水卫生标准以及冷却循环水及锅炉内水等，对经过一般处理或特殊处理的煤矿矿井水进一步进行消毒、活性炭吸附等处理，目的是去除水中病原微生物、微量有机污染物和重金属离子的组合技术。矿井水深度处理属于要求严格的水处理技术之一。第五页，共23页。Existingproblems存在问题贰Solution

解决方案叁Economicbenefits

经济效益Applicationexample应用举例伍肆壹Presentsituation煤矿水现状第六页，共23页。二、存在问题1、从排放到利用以前，煤矿矿井水处理的主要目的是满足达标排放的环保要求，随着煤炭矿区水资源日益紧缺和用水量大的煤炭循环经济产业快速发展，矿井水的资源价值越来越受到重视，特别是在缺水矿区，矿井水已经成为主要的工业、生活用水水源，并明确写入行业技术政策和设计规范。目前煤矿矿井水处理技术中的排水处理与给水处理已经紧密不可分的系统工程，为资源化利用已经成为矿井水处理的首要目标。2、传统矿井水处理弊端传统的矿井水处理是将井下水仓集中的矿井水提升到地面，在地面建设矿井水处理厂对矿井污水进行集中处理。然而，在实际运行中却存在几大弊端。1）占地面积大2）设备维护成本高3）井下清挖劳动强度大、易出现工伤事故；4）受环境气候影响大，严重影响处理效果；5）对地面环境影响较大，成为环保、安全等政府职能部门的关注对象。第七页，共23页。Solution解决方案叁Economicbenefits

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应用举例伍肆壹Presentsituation煤矿水现状贰Existingproblems存在问题第八页，共23页。三、解决方案1、井下重介加载磁分离水处理系统山东环能环保科技有限公司经过多年对煤矿井下的硐室、巷道参数、通风、温度、湿度、水量水质、水仓参数、供配电、设备防爆等具体技术点进行了详细的论证和研究，根据煤矿井下工况特点，联合研发出适合于井下的磁分离水体净化工艺、设备，并于2010年2月，在协庄煤矿-300水仓前，建成12000m3/d的矿井水井下处理项目，成功做到了清水入仓、提高了水仓有效容积、减少水仓清淤的安全风险及费用，减少矿井排水系统的维护维修量、节约了提升电费，以及煤泥资源的最大化回收。出水指标达到SS≤10-20mg/L,同时对于铁锰、COD等污染物的去除率达到80-95%。出水供热电厂作为冷却循环水、洗煤补水、职工澡堂洗浴用水及生活杂用水等。属于资源综合利用及节能减排的示范项目。本项目是国内首家采用此工艺的矿井水处理项目。磁分离井下水处理工艺及设备替代了了井工煤矿矿井水提升到地面处理的传统工艺，是煤炭行业三废治理的技术的一大革命，也是煤矿配套生产工艺的一次变革。此后，在总结成功经验的基础上，又先后在龙固煤矿、赵官煤矿、内蒙古鲁新煤矿、福城煤矿、长城煤矿等建成了以磁分离技术为关键设备的矿井水井下机械化净化处理系统，目前在线运行6套，日处理污水50万吨，运行状况良好。在建项目11个。

第九页，共23页。2、磁分离设备工作原理磁分离净化设备是由一组强磁力稀土磁盘打捞分离机械组成。当流体流经磁盘之间的流道时，流体中所含的磁性悬浮絮团受到强磁场力的作用，吸附在磁盘盘面上，随着磁盘的转动，逐渐从水体中分离出来。待悬浮物脱去大部份水份，运转到刮渣条时，形成隔磁卸渣带，由刮渣刨条刮入“螺旋输送机”，产生的废渣输入渣池。被刮去渣的磁盘又重新转入水体，形成周而复始的磁分离净化水体的全过程(如图所示)。第十页，共23页。3、微磁凝聚技术和磁种回收技术1）微磁凝聚技术矿井水中的悬浮物本身是不带磁性的，要利用磁分离净化设备净化出水，必须将水中的煤粉及岩粉、胶体物等非磁性悬浮物带上磁性。微磁凝聚技术就是向原水中投加专用磁种，使磁种在凝聚剂和絮凝剂的作用下与原水中的悬浮物形成絮团。形成的絮团是以磁种作为核的磁种与悬浮物的混合体。因磁种带有微磁性，当絮团沿着水流经过磁分离机时，聚磁组合成磁盘能快捕捉和吸附絮团，实现悬浮物与水体的机械分离，从而达到净化水体的目的。2）磁种回收技术由于投加磁种的过程是连续的，投加的磁种也将成为运行费用的一部分。为了节约资源同时也考虑吨水处理成本，该技术同时开发了磁种回收技术。能将投加入废水中的磁种回收再利用，磁鼓磁场强度高，回收效率可达99%以上（与选煤厂重介选煤磁种回收工艺相同）。第十一页，共23页。该技术工艺包含混凝系统、磁分离系统、加药系统、污泥处理系统、电控系统五个部分组成：经过预沉处理的水自流进入混凝系统，混凝系统通过投加磁种和混凝剂（PAC和PAM），使悬浮物在3分钟内形成以磁种为载体的“微絮团”。经过混凝之后的水再自流进入磁分离机进行固液分离净化，出水水质达到SS<10-20mg/L。处理后的清水再自流进入水仓，利用矿井排水系统提升至地面综合利用或部分井下直接回用。由磁分离机分离出的煤泥，由卸渣装置刮下进入磁分离磁鼓；由磁鼓对磁种进行吸附回收，回收的磁种循环使用；煤泥排入污泥池。通过污泥泵进入压滤机，脱水后的泥饼通过矿井运输系统外运。4、磁分离水体净化成套技术系统进水预沉池混凝系统磁分离设备系统出水PAC、PAM磁分离磁鼓中转池污泥储存池板框压滤机泥饼外运第十二页，共23页。5、技术优点1、相对传统重力分离技术处理效果好磁分离技术设备采用聚磁组合磁盘表面产生的磁力是重力的640倍以上，能快速地捕捉到微磁性絮团。2、占地面积小是传统工艺占地的三分之一左右。原因是一体化、短流程的设备集成使整个水处理净化过程的时间大大缩短，水自混凝反应池进至磁盘机出水的时间为3-4min，大大优于传统的沉淀法（30-40分钟）。整套工艺水力停留时间3-4分钟3、与磁分离工艺配套的混凝系统用药量少该工艺不需要大量的药剂使水体中的悬浮物形成大的絮团，而仅需微絮凝。药剂使用量仅为常规水处理加药量的1/3～1/2，节省药剂费用。4、磁分离输送出的污泥浓度高磁分离磁鼓分离出的污泥含泥率大于70000mg/L，含水率约93%（普通沉淀污泥含水率为98%-99%），可不经过浓缩直接进入脱水设备，大大节省污泥浓缩池占地和污泥脱水设备选型时的大小。经过常规的压滤脱水后，污泥含水率小于40%，沉泥饼状，便于装卸外运。第十三页，共23页。Solution解决方案Economicbenefits

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应用举例伍肆壹Presentsituation煤矿水现状贰Existingproblems存在问题叁第十四页，共23页。四、经济效益1、简化水泵选型和维护

地面处理方案将井下水仓水提升到地面，需要采用渣浆泵，井下处理方案则只要选用清水泵，同等规格的排水能力，采用清水泵能够节约投资30%--50%，同时延长维护周期3--4倍。2、减少管路磨损和腐蚀3、便于就近利用矿井水中的煤泥和悬浮物不但磨损水泵部件，而且还严重磨损排水管路，据调查，同等条件下，井下处理方案排水管的使用寿命是井上处理方案排水管使用寿命的2--3倍。特别是对于酸性矿井水，在井下进行中和处理后再提升到地面，可以延长水泵和管路的使用寿命5倍以上。目前矿井水资源化的重要利用途径是用于井下降尘、洒水和消防用水以及乳化油配制用水。采用地面处理方案时，处理后的清洁矿井水需要重返井下，造成管路折返铺设、往复运输的浪费并增加设备运行成本。井下处理方案可以将清水直接输送到井下用水点，便捷、高效，余量清水入仓后，可提升至地面作为综合利用水源。矿井水井下处理不仅是空间位置的变化，更是一种全新的清洁生产理念和高效低碳的技术路线。矿井水井下处理符合彻底改变煤矿形象（采煤不见煤、出矸不见矸，排水不见水……）的时代潮流，是煤炭绿色开采技术的重要组成部分，并且具有多方面的技术经济优势。第十五页，共23页。5、提高水仓有效容积效率井下处理方案可以直接、连续地处理矿井涌水，煤泥和悬浮物及时得到分离，无需在井下设计容积2000m3以上的中央水仓，不需要每1到3个月就要清挖一次。保证了中央水仓的最大有效容积，大大提高了矿井防御洪水和水害的能力。6、实现机械化水仓清理4、减少土地占用井下水仓清挖是高强度的艰苦劳动，受井下场地条件限制，作业中也屡屡发生工伤事故。而井下处理方案采用独立的污泥处理系统回收煤泥，极大地减轻了煤泥在井下沉淀，极大减少了繁重的体力劳动，对于水仓中的少量煤泥可以采用新型机械便捷回收。以日处理能力10000m3的矿井水处理厂为例，从预沉池到清水池需要5到6级构筑物，需要土地面积5000--8000m2，而井下处理方案，地面仅设一个清水仓，用地面积200m2即可；将地面处理系统转入地下或者采用更为先进的井下处理工艺，甚至可以为煤矿发展新增地面生产系统置换土地。

第十六页，共23页。8、清水升井便于利用矿井水井下处理工艺可以实现清水提升到地面，相当于在矿井中套打了一眼水源井，可以方便地供应生产、消防、降尘、洗浴、绿化等各种用途。7、不怕气候变化影响矿井水地面处理系统会受到严寒、暴雨、沙尘等不利气象条件的干扰，严重影响处理效果，甚至需要加盖部分厂房隔离气候变化影响。井下处理方案则环境条件恒定，有利持续运行。9、便于与后续水处理利用工艺连接随着老矿区深层开采和新矿区开采，需要特殊处理和深度处理的矿井水越来越多，特殊处理和深度处理工艺的必要前提是输入清洁的原水，矿井水井下处理方案的出水水质可以达到特殊处理和深度处理工艺进水的要求。特别是目前大部分矿井都建设了地面矿井污水处理厂（站），清水升井后，可以把原有的污水厂稍加改造作为特殊及深度处理厂站。为后续处理提供了宝贵的建设空间第十七页，共23页。11、适合改扩建矿井水处理能力增容矿井水井下处理不占用地面工业场地面积，而且尽量利用井下水仓前原有硐室及巷道，矿建量不大。十分适合现有煤矿矿井水处理系统补套建设和处理能力增容。10、便于煤炭回收矿井水井下处理方案采用压滤机回收煤泥，滤饼水分在30-40%左右，可以在井下直接进入运输、提升系统，有效解决地面处理带来的煤泥“拖泥带水”运输问题12、存在局限矿井水井下处理也有一定的局限，主要是井下处理系统如果现有的巷道、硐室空间不能满足要求，需要在井下开凿硐室或者原有巷道改造，需要增加一定的矿建量。受井下环境限制，设备需要防爆、防腐、通风、巷道支护等。受井巷尺度限制，井下处理设备的安装、维护、检修有一定困难等(本公司在技术上已经全面解决以上问题)。第十八页，共23页。经济技术比较表（以12000m3/d为例）序号项目单位磁分离斜板沉淀磁分离与斜板沉淀对比1处理能力M3/d1200012000井下处理+地面2处理效率m3/m2·h12.501.39效率提高8.3倍3占地面积m2200~1200占地节省83%4水力停留时间Min3~420~30时间缩短7倍5药剂添加量PACPpm≤50120药量减少58%PAMPpm≤25药量减少60%6运行成本元/吨水0.287≤≥0.45节省运行费40%7悬浮物浓度mg/L≤10-20≤10-20相同8污泥(煤泥)浓度mg/L＞70000＞40000污泥浓度提高75%9施工周期（天）---90210缩短施工周期70%10耐冲击负荷能力---较强较强11自动化程度---自动化程度高自动化程度一般12日常维护---维护量小运行维护较复杂第十九页，共23页。Solution解决方案Applicationexample应用举例伍肆壹贰Existingproblems存在问题叁Economicbenefits经济效益Presentsituation煤矿水现状第二十页，共23页。五、应用举例以500m3/h，垂直提升高度500m为例以上年可节约费用：∑W=W1+W2+W3+W4+W5+W6=570.4万元/年1）排污费用根据煤矿矿井水排放情况调查，一般排污费用为：0.08元/m3，则井下水处理后，达标排放或综合利用。每年可减少的排污费用为：W1=500m3/h×24h×365×0.08=35万元/年2）煤泥市场价12000m3/d,ss=2000㎎/L计算，每年可回收含水40%左右的煤泥4800吨，煤泥热值按照3760大卡计算，折标煤系数0.5431，则年回收标煤2606吨。而且可以通过主运系统直接提升上井,环节简单。W2=2606吨×400元/吨=104万元/年3)百米提升费用以提升高度500米计算,经计算含悬浮物矿井水重度由r=10850N/m3降到清水重度r=10000N/m3。降低了水阻损失，其吨水百米提升电耗由0.550kWh/t降到0.429kWh/t，吨水节电0.06元。假设每天排水时间24小时。W3=500m3/h×24h×365d×0.06/m3×5=131.4万元/年4)节约取水清水入仓后，可考虑先供井下生产用水，余量提升到地面，可供电厂冷却循环水、洗煤厂用水、职工洗浴用水及生活杂用水