大同煤矿矿井水资源化处理利用

大同煤矿矿井水资源化处理利用

郭 鹏,续 磊,高云峰

(大同中新能源有限公司,山西大同 037002)

摘 要:通过对我国矿井水处理方法现状以及大同矿井水特点的分析,提出适合大同地区矿井水处理的方法,解决矿区用水量日益增加和水资源越来越短缺的矛盾,保证煤矿企业的正常生产和经营,提高煤矿企业的综合效益,促进矿区的可持续发展。关键词:大同煤矿;水资源;处理中图分类号:TD926 4 文献标识码:B

文章编号:1007 7677(2007)03 0052 03

Minewater'disposingandutilizingforbeingresourcesinDatongarea

GUOPeng,XULei,GAOYun feng

(DatongZhongxinEnergyCorporationLtd.,Datong037002,China)

Abstract:ThroughanalysisofcoalminewaterdisposalmethodsinChinaandminewaterfeaturesinDatongarea,thepaperputforwardcoalminewatertreatmentmethodsforDatongareatosolvethecontradictionbetweentheincreasingofusingwaterquantityandtheshortageofwaterresources,toensurethenormalcoalproductionofcoalminingenterprises,toimprovetheenterprisebenefits,andtopromotethesustainabledevelopmentofminingareas.Keywords:Datongarea;waterresources;dispose

0 前 言

大同矿区地处晋北黄土高原,长年干旱,降水量少,水资源短缺已经成为制约矿区经济发展的 瓶颈 。因而实现生活污水及矿井水回用资源化是解决这一问题的最好途径。

矿井水的处理工艺技术,决定于矿井水的性质和处理后的用途。从水质成分上看,矿井水既具有地下水及地面水的特点,又具有天然水体原水与污废水的性质。因此,对其处理方法,可按城市给水净化工艺、工业给水纯化工艺以及废水处理工艺进行。

根据目前掌握的水处理技术对不同类型的矿井水进行处理,都可达到不同使用目的的水质标准和要求。主要的问题是经济上是否合理可行。因此,研究更有效、更经济、更适用的矿井水处理回用方法,仍是非常实际和重要的水处理技术课题。

反应沉淀池(或澄清池)、过滤池等。

矿井水净化处理后可作工业用水或生活用水。已投入使用的净化处理技术主要有沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀过滤(混凝澄清过滤)等净化处理技术。

处理后直接排放的矿井水,通常采用沉淀或混凝沉淀处理技术。处理后作为生产用水或其它用水的,通常采用混凝沉淀过滤(混凝澄清过滤)处理技术。处理后作为生活用水,过滤后必须再经过消毒处理。有些含悬浮物的矿井水含盐量较高,处理后作为生活饮用水还必须在净化后再经过淡化处理。

2 矿井水处理技术现状

2 1 混凝剂和混合形式

含悬浮物矿井水净化处理通常采用铝盐或铁盐混凝剂。目前聚合氯化铝较为常用,也有用聚合铝铁的。絮凝剂主要采用聚丙烯酰胺。

在日常的矿井水处理中,混凝剂混合方式通常采用水泵混合、管道混合器混合和机械混合,其中水泵混合较常采用。

2 2 沉淀和澄清

矿井水净化处理采用沉淀池或澄清池作为主要处理单元。沉淀池采用平流式沉淀、斜管(板)沉

1 我国目前矿井水处理方法现状

我国矿井水净化处理技术起始于20世纪70年代末,目前用于处理能力在每天几万吨以下的,处理地表江河、湖泊水的净化处理构筑物,在煤矿矿井水处理工艺中大部分被采用过,如预沉调节池、52

淀,其处理能耗小,但存在处理设施占地面积大,沉淀污泥易堵塞造成排泥不畅等缺点。

机械加速澄清池、水力循环澄清池都是集混凝反应和沉淀过程于一体的水处理设施,水力循环澄清池具有处理过程中动力消耗低、耐负荷冲击能力强、设施维护简单和操作方便等优点。

机械加速澄清池占地面积较小,但处理能耗大、设备维护工作量大,实际应用中处理效果不如水力循环澄清池好。气浮池也有应用,但应用较少。

2 3 过滤

矿井水处理常用的过滤设施有快滤池和重力式无阀滤池。快滤池管路、阀门系统复杂,反冲洗操作繁琐;重力式无阀滤池能自动反冲洗,操作简便,管理和维护方便。滤池通常采用无烟煤和石英砂双层滤料。2 4 消毒

矿井水净化处理后作为生活用水必须经过消毒处理,一般采用二氧化氯消毒,次氯酸钠和液氯采用较少。

2 5 含悬浮物矿井水处理

矿井水中主要含有以煤屑为主的悬浮物,具有色黑、加药后形成的矾花结构松散、沉降速度慢等特点。许多含悬浮物矿井水处理工程,投入运行后,设计水量和水质达不到设计要求,主要是因为反应不充分、平流或斜管沉淀池的表面负荷取值较大所致。另一方面,由于提升泵、供水泵、加药设备、消毒设备、控制系统和附属建(构)筑等均按设计处理水量设计,造成工程投资的巨大浪费。2 6 混凝剂种类和数量

不同煤矿的矿井水中所含悬浮物的浓度差异较大,决定了投加混凝剂种类和数量不尽相同。由于混凝药剂选择和投加不当,使得一些煤矿矿井水处理后达不到预期效果。加上若不能及时对进水和出水水质、处理流量、加药量、水池液位等进行监控,许多矿井水处理工程只有水泵和简易的加药装置,因此,矿井水处理后的水量和水质无法得到保证。2 7 油类物质处理

煤矿井下生产使用的采掘机械需要使用乳化油和机油,油类物质进入矿井水中,采用常规混凝、斜管沉淀和过滤技术不能有效去除矿井水中的油类物质。

3 大同煤矿矿井水水质特点及处理方法分析

大同煤矿矿井水属于高矿化度矿井水,其含盐量较高,主要成分多为Ca、Mg、SO4、HCO等离子,既不适用于生活饮用,更不适宜锅炉用水。

针对这类水质,除了采用给水净化传统工艺去除悬浮物和消毒外,关键工序就是脱盐。

3 1 对悬浮物的处理

构成矿井水悬浮物的主要成分是粒径极为细小的煤粉和岩尘。因此,靠自然沉淀去除是困难的,必须借助混凝剂,采用混凝沉淀的处理方法以实现对悬浮物的去除。

目前,对于矿化度不高而悬浮物含量较高的矿井水的处理,有较成熟可行的经验,一般采用混凝、沉淀(或浮升)以及过滤、消毒等工序处理后,其出水水质即能达到生产使用和生活饮用标准的要求。

所用混凝剂一般为硫酸铝和聚合氯化铝。采用聚合氯化铝铁对矿井水进行处理的实验结果表明,该种无机高分子混凝剂对矿井水的水温及pH的变化适应性很强,其去浊率比硫酸铝有明显优势。3 2 对高矿化度矿井水脱盐处理

降低矿井水含盐量的方法,目前有以下几种:化学法、热力法以及膜分离法。3 2 1 化学法

离子交换法是化学脱盐的主要方法,即利用阴阳离子交换剂去除水中的离子,以降低水的含盐量。该法用在进水含盐量小于500mg/L时比较经济,可用作高矿化度水经膜分离法处理后的进一步除盐工序。3 2 2 热力法

使用高温(蒸馏)和低温(冷冻)的处理过程均属热力法淡化。蒸馏法是对含盐水进行热力脱盐淡化处理的有效方法。

蒸馏法以消耗热能为代价,一般适用于含盐量超过3000mg/L矿井水的处理。蒸馏法的主要问题是需防止热交换表面结垢。3 2 3 膜分离法

电渗析和反渗透技术均属于膜分离技术,是我国目前苦咸水脱盐淡化处理的2种主要方法。尤其是前者在我国煤矿系统已有不少应用实例和经验。

电渗析是在外加直流电场的作用下,利用离子

53

3-2+

2+

2-

交换膜对溶液中离子的选择透过性,使溶质和溶剂分离的一种物理化学过程。含盐原水经过电渗析器后,便可得到淡化水和浓缩液(浓水)。一般淡化水量为总进水量的50%~70%。当进水含盐量小于4000mg/L时用此法较为经济。

电渗析除盐法的优点是:不需再生,可连续出水;工艺系统简单,设备少;与离子交换法串联使用可制取纯水等。

但电渗析除盐法也存在着一定的问题,其主要问题是:水回收率低(一般为50%左右),采用浓水循环工艺虽可使水回收率提高,但其循环方法及控垢药剂的投加,目前尚少成熟经验;易发生极化结垢。另外,必须对其进水进行深度预处理,并使铁化合物含量不超过100 g/L。

反渗透法是借助于半透膜在压力(一般为30~70kg/cm2)作用下进行物质分离的方法,可有效地去除无机盐类、低分子有机物、病毒和细菌等,适用于含盐量大于4000mg/L的水的脱盐处理,较为经济。

反渗透法与电渗析法相比,其优点是:产品水(上接第51页)因为 r=又 e=

1s

=QQ1= r

cc

(12)(13)(14)

回收率高,脱盐率和水的纯度高,投资费用低,无

污染等。缺点是:操作压力高,能耗大,设备较复杂,对进水水质要求高等。

反渗透脱盐技术,目前在国内仍处于深入研究和试用阶段。

4 结 语

通过对我国矿井水处理方法现状以及大同矿井水特点的分析可知,矿井水净化处理后作为生产和生活用水可以减少地下深井水的开采量,节约地下水资源,保护矿区地下水和地表水的自然平衡;可以解决过度开采地下深井水带来的环境问题,改善煤矿企业和周围村庄之间的关系;可以解决矿区用水量日益增加和水资源越来越短缺的矛盾,保证煤矿企业的正常生产和经营,提高煤矿企业的综合效益,促进矿区的可持续发展。

作者简介:郭 鹏(1967 ),男,山西朔州人,工程师,大同中新能源有限公司副总经理。

(收稿日期:2007 01 18)

(5)(6)

火用火用

平衡的表示结果可以用火用效率来体现。与热在理论基础、应用过程、所得结论

以及反应事物的本质上存在较大的区别,在实际生

产中应给予一定的重视。

(7)建议开展热平衡较早、基础较好的企业,逐步开展火用平衡工作,从不同的角度分析能量的利用情况,找到薄弱环节所在,避免片面性,挖掘节能的真正潜力,进一步推动企业的能量平衡工作。

参考文献:[1][2]

郑宏飞 火用:一种新的方法论[M] 北京:北京理工大学出版社,2004

赵 旭,田贵山,徐廷相 整体煤气化燃气蒸气联合循环的火用分析方法[J] 西安交通大学学报,1999,33(3)

W.Fratzscher.ExergyandPossibleApplications[J].RevGenTherm,1997,36:690~696.

朱明善 能量系统的火用分析[M] 北京:清华大学出版社,1985

所以 r= c e

式中 W1!!!装置的实际工作量;

W!!!装置的理论工作量;Ws!!!装置做功能力总损失;Q!!!投入装置的热量; r!!!装置的热效率; c!!!装置相应的卡诺效率; e!!!装置火用效率。

7 结 论

[3]

(1)

火用

是用来标志热的做功能力和描述热力

[4]

火用

过程做功能力变化的状态参数。

(2)系统从某一状态变化到另一状态,化值对应唯一的最大(技术)功。

的变

(3)系统温度较环境温度越高的热量,其做功能力越大、质量(品位)越高。

(4)系统与环境之间存在火用平衡。54

作者简介:边寒松(1965 ),男,天津人,工程师,从事热能工程设计与研究工作。

(收稿日期:2007 03 05)

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/w9a4.html