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1、煤矿矿井水井下磁分离处理工艺 技术经济效益分析,山东环能环保科技有限公司,一、我国的煤矿矿井水,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4550亿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。,二、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
2、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。,三、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。据我们调查、测算，全国煤矿矿井水的总处理能力超过20亿m3/年。,矿井水处理技术：,除少数采取提前抽排或井下清污分流措施的煤矿，能够直接排放清洁矿井水外，大多数煤矿的矿井水都需要进行水质处理，才能达到环境排放标准或资源利用标准。煤矿矿井水处理技术的选择，取决于
3、排水水质和处理后的水质要求，即“两头决定中间”。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。,矿井水一般处理技术，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，一般处理技术是特殊处理技术和深度处理技术必需的前端处理环节。,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
4、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。,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、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。,原来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
5、理技术中的给、排水处理已经成为紧密不可分的系统工程，资源化利用已经成为矿井水处理的首要目标。,四、从排放到利用,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。自20世纪90年代后期，矿井水井下处理逐渐成为一种技术潮流，越来越多地被各地煤矿采用，在山东、河北、山西等国家重点煤炭矿区先后建成了处理能力从5000m3/d到20000m3/d的井下矿井水处理厂，至今成功运行。,五、矿井水井下处理,与地面处理工艺相比，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
6、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。, 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。,六、 矿井水井下处理的技术经济效率, 减少管路磨损和腐蚀。 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。, 便于就近利用。目前矿井
7、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。, 减少土地占用。 矿井水地面处理方案一般占用较大的土地面积，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，平面面积300m2即可；采用井下处理工艺，可以为煤矿发展新增地面生产系统置换土地。, 提高水仓有效容积效率。大部分矿井都在井下
8、设计容积2000m3以上的中央水仓，矿井水中的大量煤泥、岩粉等很快在水仓沉淀，影响了有效容积和悬浮物沉降效率，一般每1到3个月就要清挖一次。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，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。, 实现机械化水仓清理。 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，对于远期水仓中沉积的少量煤泥可以采用新型机械便捷回收。, 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
9、利气象条件的干扰，严重影响处理效果，特备是北方地区，需要加盖、增加暖通设施隔离气候影响。井下处理方案则环境条件恒定，有利持续运行。 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，相当于在矿井中新打了一眼水源井，可以方便地供应生产、消防、降尘、洗浴、绿化等各种用途。, 便于与后续水处理利用工艺连接。 随着东部老矿区深层开采和西部新矿区开采，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，清水升井后，可以把原有的污水厂可根
10、据后续用水要求，改造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。, 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40%左右，可以在井下直接进入运输、提升系统，不仅最大限度回收了煤泥资源，而且有效解决了地面处理带来的煤泥“拖泥带水”问题。 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。, 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
11、。受井下环境限制，工艺设备需要防爆、防腐、通风、巷道支护等井下特殊条件要求。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。,根据煤矿井下的特殊条件，井下水处理系统需要满足基本的特殊要求。,七、矿井水井下处理工艺的特殊要求,磁分离技术用于矿井水井下处理的优势目前部分矿井水井下处理是将传统的地面水处理工艺改型搬到井下。其实质仍是静态的水工构筑物处理系统，以重力沉降为主要的分离动力。磁分离技术是一种全新的机械式水处理工艺，它以强大的磁力作为分离动力，同时满足系统紧凑、占地面积小、水头损失小、处理一体化、安全、低耗的井下处理特殊要求。,八、与传统工艺对比,技术经济指标比较计算表 以120
12、00m3 /d处理规模计算,通过上表对比计算，按照日处理12000 m3 /d的项目计算，无论井上工艺还是地面工艺，与传统工艺比，优势明显。,九、经济效益（以日处理12000m3/d 计算）,矿井水中的煤泥经过本工艺处理后，可直接脱水处理后成为块状泥饼，含水率低于40%，通过矿井运输系统提升，水中污染物变成可利用资源，最大限度地收集和清除了矿井水中的微细煤泥量。按照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。 W3=2606吨400元/吨=104万元/年,清水入仓后，可考虑先
13、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用水。按照水量300万吨/年计算，综合利用后，可节约取水费用按照0.65元/吨计算，年节约资金 W4=300万吨*0.65元/吨=195万元。,根据煤矿矿井水排放情况调查，一般排污费用为：0.08元/m3，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： W5=500m3/h24h3650.08=35万元/年,每年节约的清仓人工费、机械费、电费等 W6=75万元 简单例举上述：年节约资金：570万元,实现清水入仓后，水中悬浮物10/L，悬浮物沉积量是原来的1/50,可大大减少清仓工作量及延长清挖周期,效
14、果显著，同时，杜绝了清仓职工繁重的体力劳动，增加了水仓的有效容积，增加了矿井防御水灾害的能力，安全效益显著。,十、安全效益,十一、社会效益,减少污染物的排放，保护环境，有利于改善煤矿的地企关系；促进矿区的可持续发展。,随着人民生活水平的提高和经济的高速发展，对水资源需求的不断增大，水资源必将成为经济发展的瓶颈。井下处理工艺的采用，每日可为矿井生产、生活提供充足的可利用水源，减少了外购水量，保护了地区地表水的自然平衡。,1、水资源充分利用,2、减少了污染物的排放，缓解矛盾,本项目建成后，不仅解决矿区及周围企业用水量日益增加和水资源越来越短缺的矛盾，保证企业的正常生产和经营，提高煤矿企业的综合效益
15、。,符合国家及行业节能减排资源综合利用相关政策规定，也是国家发改委重点研发项目。是煤矿企业实施清洁生产、创建环境友好企业的具体举措。,4、符合国家级行业政策。,3、促进地区经济的发展。,十二、环境效益,由于在井下实现了水体净化处理，有效地减少了原地面水处理过程中所带来的泥渣对环境的二次污染，环境效益显著。,本项目也是矿区环保项目，项目建成实施后，矿井水每天处理水量按 12000m3计算，每年运行 330 天，则每年可减少SS排放量 1825 吨（按减排SS=500mg/L计），从而大大减少污染物的排放量，最大限度的减少污泥、污水的外排量，减少对水系及周围环境的污染，将使矿区及周边环境得到改善，对矿区实现节能减排目标起到积极的作用。,1、节能减排，降低污染。,2、减少对井上环境的污染。,十三、结论,综上述，矿井采用井下水处理工艺，环境效益、安全效益、社会效益、经济效益显著，技术、经济可行。,本项目属于矿井水处理项目，也属于环保治理及资源综合利用、节能减排项目，是国家发改委、环保部、煤炭行业重点研发及推广工艺。具有回收资源，减少污染物排放，节水节能的综合功效，是清洁生产项目及循环经济项目。具有较好的环境效益和社会效益、安全效益，还具有很好的经济效益，投资运行后，2年左右时间节约的费用就可收回投资。对保护环境、节约资源，实施可持续发展战略具有重大意义。,Thank You !,
