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1、1.前言 1.1 选题的背景 在我国的边远地区，还存在着居民生产和生活用水严重不足，与此同时，一些煤矿水未经处理而随意排放，这不仅导致对水质的污染，同时，也对水资源造成很大的浪费。本文通过对传统矿井水净化工艺的论述，结合矿井老屋基水回用的实例，探讨了采矿水净化后作为饮用水源的可行性，通过工程、经济、社会效益分析，认为该采矿水净化处理技术具有一定的推广应用前景1。我国的淡水资源总量约2.8万亿立方米，居世界第六位，但因人口基数比较大，人均淡水占有量仅只有2220立方米，只是世界平均水平的1/4，加拿大的1/48，美国的1/5，并被列为13个贫水国家之一1。资料显示，目前我国有400多个城市缺水，
2、110个城市还存在严重缺水的现象。我国江河湖泊的污染状况令人堪忧：我国80%的污水未经处理直接排入江河湖海，1/3以上的河段受到污染，70%的城市河段不适宜作饮用水源，90%的城市水域污染严重。由于对水环境缺乏严格有效的保护，我国地下水污染问题十分严重。在我国水资源的重复利用率和有效利用率还是比较低：我国的工业用水重复利用率仅有45%，万元工业产值耗水量远远高于工业发达国家，农业灌溉有效利用率一般只有25%至40%.以上因素决定了被视为“生命之源”、人们一天也离不开的水，已越来越宝贵。水资源是稀缺并不可替代的资源，虽然可以再生，但很多人为因素会严重影响水的循环和再生，如过度开采水资源、水污染、
3、臭氧层的破坏、水工程老化失修、环境的日益恶化等等。因此，人们在对水资源的开发利用过程中，最重要的就是要节约用水，促进水资源的循环使用和防止浪费。煤炭在开采和利用过程中产生的环境污染问题是十分严重的, 其中水污染是突出的环境问题之一。缺水问题,影响了矿区居民的生活及煤矿的正常生产, 同时也制约了煤炭工业持续稳定地发展。据调查, 北方煤矿70%缺水, 40%为严重缺水。随着我国煤矿产业的进一步发展, 缺水问题将越来越突出在煤炭开采过程中, 要排放大量的矿井水。在排放过程中, 由于受到煤粉、岩粉、有害物质及其它杂物等的污染, 而成为污水。如果直接排放, 会污染矿区环境。在煤矿水资源极为匮乏的条件下,
4、 矿井水直接排放, 也是水资源的极大浪费。为此, 实现矿井水处理后综合利用是解决煤矿缺水和矿井水污染环境的最佳选择, 达到社会、环境和经济三个效益的统一2。1.2 选题的意义 煤矿中含有游离硫酸的酸性水。煤矿酸性水对铁轨、排水管，以及各种金属器材起腐蚀作用。通常采取的措施是用生石灰使水中和，并使用陶瓷、不锈钢、耐酸青铜或塑料排水设备等。煤矿水复用在煤矿企业以及城市水资源利用规划中占有非常重要的地位，并且具有非常可观的经济价值。（1）提供新水源：煤矿水复用在对健康无影响的情况下，为我们提供了一个非常经济的新水源，同时相应节约了新鲜自来水的使用量，以古书院矿煤矿水复用为例：从2005年4月至200
5、8年底，古书院矿提供了约960万吨复用水量，若以1.9 元/吨的自来水价来计算，共节约资金约1824万元，可观的经济效益更带来了可观的社会效益：古书院矿煤矿水处理与复用受到了晋城煤业集团领导、晋城市市委以及广大市民的好评，并获得晋城市市委颁发的“建设和谐社会奉献晋城园林”突出贡献锦旗，还被晋城煤业集团评为“现场管理十佳单位”“精细管理示范车间”。（2）煤矿水复用在提供新水源的同时，还相应减少了城市自来水的提取、处理设施投资以及由于远距离引水引起的数额巨大的工程投资。（3） 煤矿水复用的普及还可以减少污水排放数量以及控制水体污染引起的治理费用。总之，老屋基煤矿采矿水回用工艺设计将实现煤矿水的资源
6、化，既节约了水资源，也消除了环境污染，是解决富煤地区水资源紧缺的有效途径，可行性很强，并有很好的经济及社会效益，具有很大的推广价值3。2.设计依据2.1 原水水源及水质表1 老屋基矿采矿水及初级净化后水质分析结果送样号检测结果 mg/LpH电导率COD浊度Ca2+Mg2+悬浮物悬浮物粒度北二采矿水8.12218510280032.47.522080.3mm北二净化水7.882063261729.57.34310.3mm平田矿井水8.0910139515018.26.141430.3mm平田净化水7.941137349519.35.93410.3mm2.2 产水水质2.2.1煤炭工业污染物排放标
7、准（GB20426-2006）表2 采煤废水主要常见指标排放限值要求（单位：mg/L） 污染物pHCOD悬浮物油铁指标6.09.05050562.2.2煤炭工业矿井设计规范（GB50215-2005）表3 井下消防洒水用水水质标准要求（单位：mg/L）污染物pH总硬度CaCO3悬浮物悬浮物粒度总大肠菌群粪大肠菌群指标6.58.5300300.3mm每100mL 水样中不得检出每100mL 水样中不得检出2.2.3煤矿井下消防、洒水设计规范（GB50383-2006）表3 有关用水水质标准要求（单位：mg/L）污染物pH悬浮物悬浮物粒度大肠菌群指标69300.3mm不超过3个/L2.3 设计原则
8、（1）处理水量：60m3/h （2）进水压力：0.15MPa（3）原水水质：浊度1500 mg/LpH值：6.58色度20mg/L（4）出水水质：浊度3 mg/L色度3 mg/LpH值：68悬浮物5mg/L（5）运行方式：全天侯自动运行、自动反冲洗（6）水处理工程师手册；（7）给水排水设计手册；（8）室外给水工程规范GBJ13-86； （9）现行室外给水排水工程标准规范与常用数据及设计手册。（10）净水处理系统的设计、制造、安装、检验和试验等均符合国家有关规范与标准的要求，主要包括以下部分：水处理设备制造技术条件 JB2932-86水处理设备原材料入厂检验 ZBJ98004-87滤池气水冲洗设
9、计规程 CECS50:1993钢制焊接常压容器 JBT4735-1997优质碳素结构钢技术条件 GB699-88焊接通用技术条件 Q/ZB74-73一般用途管法兰连接标准GB2555-81常压人孔 HG21515-95 水处理设备油漆、包装技术条件 ZBJ98003-87水处理设备性能试验总则 GB/T13922.1-92水处理设备性能试验设备GB/T3922.3-92质量保证体系 ISO9001室外给水设计规范 GB50013-2006泵站设计规范 GB50265-97给水排水管道工程施工及验收规范 GB50268水处理剂聚丙烯酰胺 GB17514高浊度水给水设计规范 CJJ40大气污染物综
10、合排放标准 GB16297建筑设计防火规范 GB50016-2006污水综合排放标准 GB8978-96生活饮用水卫生标准 GB5749-85生活杂用水水质标准 CJ25.1-893.设计要求（1）在保证采矿水回用设计处理达标的基础上，降低设计费用和运行成本。（2）设计结构紧凑、因地制宜。（3）根据水质、水量特点，采用成熟、高效、稳定的处理方法。（4）工艺流程简单、操作简便、运行可靠、维护管理方便等。（5）严格执行国家现行相关规范、规程，精心设计，创造优质工程。（6）根据盘县环保局下达限期整改通知要求： 完善增加底泥处理设施； 增加一套矿井污水处理系统。4.工艺方框图5.工艺介绍5.1 系统组
11、成该采矿水回用工艺设计的处理系统主要由预处理沉淀池，调节池，斜板沉淀池，沉淀反应器，砂滤器，消毒池，活性炭吸附槽，煤泥池，浓缩池，煤泥脱水机等组成。5.2 工艺流程描述 煤矿废水处理的工艺设计中，煤矿废水从井下水仓中提升到新建的预处理沉淀中，预处理沉淀池主要是去除废水中大颗粒的煤泥。对于预处理沉淀池中沉淀的煤泥，建议需对其进行清掏，煤泥的及时清掏对高悬浮物废水的后续处理非常重要。 废水经过预处理系统之后会自动流到调节池，在调节池中加入MICROCAT 微生物添加剂，并采用曝气机对废水进行曝气，主要是去除废水中的CODcr及油类，同时也防止了煤泥的沉淀。调节池中的水通过潜污泵提升进入斜板沉淀池。
12、废水在斜板沉淀池经过沉淀后，去除了比重较大的悬浮物和颗粒; 之后由潜污泵提升废水经过静态混合器，同时加入混凝剂充分混合后，废水将进入到沉淀反应器; 在沉淀反应器中将絮状物沉淀到底部并去除，清水从上部溢流堰自流进入砂滤器; 经过砂滤器的进一步过滤去除悬浮物，然后进入消毒池，经过消毒后提升至清水池中。如果矿井废水回用于洗涤用水时，可将砂滤器出水的一部分自流入活性炭吸附器，经过活性炭处理后的出水经过消毒处理，可作洗涤水使用4。6.主要处理单元6.1 预处理沉淀池 假设煤矿废水以三班排水计，每班排水23h 即可排完井下中央水仓的矿井废水。考虑在原有的矿井废水处理站西侧蓄水池中新建2 座预处理沉淀池(
13、一用一备) ，当一座预处理沉淀池中沉淀的煤泥达到饱和时，该池将停止使用，并需要对其中的煤泥进行清掏，同时开启另一座预处理沉淀池，使矿井废水的处理不因为预处理沉淀池煤泥的清掏而受到影响。由于预处理沉淀池新建在蓄水池中，所以要考虑隔离措施。每座预处理沉淀池设计尺寸为:26.0m10.0m4. 5m( L B H) ，有效容积1000m3，有效水深4. 0m，停留时间17h，共2 座。6.2 调节池考虑到矿井废水水量不恒定，短时间水量过大，故需要设计一座调节池来调节水量，保证后续工艺的正常运行。同时在调节池中加入MICROCAT 微生物添加剂，并采用曝气机对废水进行曝气，去除废水中的CODcr及油类。由于调节池建在蓄水池中，要考虑隔离措施，调节池停留时间按8h 来考虑，有效水深3. 0m，则尺寸为20. 0m 8. 0m 4. 5m( L B H) ，有效容积480m3，1座5。6.3 斜板调节池调节池的废水提升至斜板沉淀池，充分去除水中以煤泥为主的小颗粒悬浮物，采用的是钢砼结构。设计处理水量60m3 /h，按照2. 0h 沉淀时间计算，则斜板沉淀池规格为8. 0m 4. 0m 4. 5m( L B H) 。为了便于排泥，斜板沉淀池建在地面以上，考虑到冬季保温，将斜板沉淀池建在室内。6.4 GJW型净水装置6.4.1 Y20.0
