黄东海

Engineering technique 工程技术

煤矿矿井水处理回用工艺研究

黄东海

（大同市节约用水管理中心，山西 大同 037000）

中国是具有大量人口的国家，淡水资源在时间和空间上分布极为不均匀，水资源和社会经济发展不平衡。人口的持续上涨使得对水资源的需求逐年增加，并且工业的高效发展导致水污染越来越严重，水资源短缺和水环境污染日益严重。当前，中国水资源供需矛盾十分突出，在我国有三百多个城市缺水，并且有一百多个城市极度缺水。目前，中国水资源供应情况十分严峻，水危机将是一切资源问题中最严重的。想要处理这一问题，除了水资源的科学化管理与完善的配置外，最大程度利用高新技术在水资源使用中的效果也十分重要。相关部门应该不断关注这方面的研究，为我国后续废水处理的工作提供有效的参考依据。

煤矿矿井；水处理；回用工艺

0 引言

伴随水资源的不断紧缺和水价的持续上涨，中水回用技术受到了人们的广泛关注，中水回用既符合国家节能减排政策，并且还适应企业持续发展的需求，每使用1吨再生水，不但能够节约1吨常规水资源取水，还能够降低1吨废水的排放，这样不但可以为企业带来更多的经济收益，并且还能为社会和环境效益作出极大的贡献。水资源短缺和污染物排放的环境保护压力对中国经济社会的有效成长产生了约束。所以，煤矿行业对于矿井水的深度回用处理开展了相应研究，落实对于污水资源的合理应用，对环境进行良好保护，促进了矿井水的资源化。

1 污水循环利用技术

随着社会经济的快速发展以及水资源环境质量的不断恶化，必须依靠有关的废水资源化技术。膜分离在这一领域起着重要的作用。膜分离是一种较为新型的高新技术，经过40多年的不断发展，逐步发展成一种高效节能的工业化分离技术。在这几十年里，电渗析、反渗透、微滤、纳滤、渗透汽化、膜反应等工艺相继出现，广泛使用于能源、电子、煤矿等各个行业，造成了极为明显的经济效益与社会效益。由于社会的长期需求，使膜技术得到了发展，也就是说，随着社会需求的不断增长，使膜技术不断创新和完善，成为单元运作，变成一体化过程中的核心。

2 技术的详细介绍

2.1 连续膜过滤技术(CMF)

通过对比我们可以知道，中空纤维膜比表面积更大，膜装料密度大，因此设备极为紧密，这种薄膜是用简单的工艺纺丝制成的，因此，制作成本往往比其他膜低；因为不具备支撑层能够反清洗，尤其是一部分膜具有良好的抗污染和抗氧化性能，中空纤维膜在大型污水处理工程中的使用具有独特的优点。CMF技术主要内容就是高防污膜和膜清洗技术匹配,能够落实在线清洗，并且能够对料液进行持续处理，保证设备能够连续高效运作。目前，CMF技术往往是用在规模较大的城市污水处理厂二次沉淀池出水的进一步处理和回用，以及大型反渗透系统的海水淡化或预处理。此外，还使用于地表水净化、过滤澄清、浊度去除等。

2.2 膜生物反应器（MBR）

膜生物反应器主要是膜分离与生物技术进行有效结合形成的新技术。在矿井污水处理行业进行使用，使用膜件实行固液分离，将留住的污泥保留在生物反应器中，处理后的水经膜排出，形成膜生物反应器系统开展污水处理。膜组件的主要功能好比在传统污水处理中的二次沉淀池。通过MBR技术污水处理以后，出水水质达到了较高的排放标准。该方法不但适用于生活污水处理，并且还能在矿井、印染、洗毛等废水处理系统中进行全面使用。

2.3 反渗透技术（RO）

这种技术是上个世纪六十年代不断发展出的一种压力驱动的膜分离技术。这项技术是由海水淡化和咸水淡化中不断发展而来的，往往被叫作“海水淡化技术”。因为反渗透技术拥有无相变、组件化、工艺简单、操作便利、占地面积小、能耗低等优势，因此发展很快。并且在微咸水淡化、纯水、化学分离、浓缩、净化、废水回用等领域进行全面使用。项目遍及煤炭、环保电子等各个行业。废水回用具有开发增量淡水资源和保护环境的目标。无机系列废水处理及半咸水脱盐通常使用一样的处理，具有通用作用。RO可通过等离子体去除废液中铜、汞、铬等等。当前，反渗透技术在城市污水及部分工业废水深度处理中的使用得到了广泛的关注，其中包含了中水回用。中东许多缺水的国家普遍使用反渗透海水淡化技术，并且还利用反渗透技术对二次污水进行相应的处理。出水水质能够达到TDS≤80mg/L，有效的扩展了淡水资源。例如：在中东、新加坡等各个国家，都具有相关的大规模工程实际案例。

2.4 先进的污水处理一体化膜处理工艺

该集成膜工艺将超滤/微滤和反渗透进行有效结合，形成一种先进的废水处理工艺，可适应于各种再利用目的。超滤和微滤是反渗透工艺中独立、先进的三级处理方法和理想的预处理工艺。超滤和微滤装置具有较强的抗污染能力和优越的性能，取代了极为复杂的传统处理工艺，并且出水水质远远超过三级出水指标，不仅能有效去除污水中的细菌和悬浮物，并且对于COD、BOD也有一定的增效作用。超滤和微滤之后应用的反渗透膜清洗周期由传统预处理工艺的3-4周延长至半年以上，膜寿命可以超过6年。膜集成废水再生技术拥有系统稳定、维护少、占地少、化学消耗少、工艺简单、运行成本低等特点。与传统产品进行对比，新一代中空纤维超滤膜拥有机械强度高、抗氧化、污染、通量高的特征。站在工艺的角度讲，它使用了低压运行、反冲清洗、汽水冲洗等工艺，让超滤膜装置在污染浓度高的污水介质中能够一直具有稳定性能。因此，超滤膜的应用范围得以扩大，以适应各种复杂的介质环境，并且，反渗透技术的使用规模也得到了极大的扩展。新型超滤膜以及该系统使用工艺的使用范围将膜技术带入了一个崭新的时代，彻底改变了污水处理工艺必须依赖复杂精细预处理系统的观念，将膜技术在二次出水、三次出水、各种原水等复杂水质系统的深度处理中进行广泛使用。

2.5 传统处理模式

在传统的三级污水处理技术中，往往使用的工艺单元具有石灰澄清、絮凝、沉淀、过滤等。按照污水的实际组成物质，处理方法也各不相同。在传统的污水处理工艺中，具有操作复杂、水分利用率低、化学耗量大等缺点。并且，因为生物絮凝体和胶体不能完全去除，导致清洗频繁，对出水的品质产生一定的影响。

3 对比矿井废水处理回用技术

3.1 矿山废水处理与回用技术的经济分析与比较

4 结论

综上所述，煤矿废水处理回用综合运行成本为2.185-2.465元/吨。膜法最小处理成本为2.185元/吨。这样的价格对干旱的西北地区具有极为强大的吸引力。采用膜法处理煤矿废水回用技术是具有可靠性的，在国内外都有较为成功的经验。伴随工业的高效发展，水资源的污染不断严重，水资源缺乏的现象也越来越严重，人们对于工业废水的回收使用引起广泛关注。站在环境保护的角度来说，对煤矿行业矿井的回收使用也有着极为强大的环境保护作用。回收利用矿井废水不仅能够有效减少废水的排放，而且还能够使废水资源化。也就是说，这是落实中国水资源可持续使用的重要手段，也是水资源再生的希望所在。膜法处理煤矿废水并回用，不仅在技术上和经济上是能够进行实施的，而且具有极为显著的经济效益和环境效益。

[1]薛忠新,李文俊,韩伟.张家峁煤矿矿井水处理回用工艺研究[J].煤炭工程,2018,50(12):21-23.

[2]何绪文,张晓航,李福勤,张春晖.煤矿矿井水资源化综合利用体系与技术创新[J].煤炭科学技术,2018,46(09):4-11.

[3]马立新,王勇,吴丽,王雪冬,张铁严.煤矿矿井水处理工艺与效益分析[J].能源与环保,2017,39(09):61-65.

[4]毕志斌.煤矿矿井水深度处理回用工艺设计[J].工业用水与废水,2012,43(02):78-80.

黄东海（1967.6- ），男，汉，大学本科，工程师，主要研究方向：节水再生水回用。

TU723

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1007-6344（2021）01-0181-02