利用煤矿地下水库进行浓盐水存储和稀释复用,能够有效解决浓盐废水零排放问题。
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煤矿矿井水是一类重要的非常规水资源,指在采煤过程中所有渗入井下采掘空间的地下水。
据国家能源局统计,近几年我国每年煤炭开采产生矿井水量约80亿t,但利用率仅为25%,损失60亿t,约占我国工业和民用缺水量(100亿t)的60%。
随着环保要求的日益增加,西部矿区的矿井水已经不允许排放,实现矿井水的井下高效处理利用与废水零排放将是矿井水资源化的主要方向。
来自煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室的郭强博士分析了矿井水井下处理脱除悬浮物和无机盐的新技术,包括重介质分离、超磁分离、采空区过滤、膜法脱盐和低温多效蒸发脱盐等,并提出一种应用煤矿地下水库储存脱盐废水的零排放方式。(点击“阅读原文”查看这些技术的详细介绍)
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与传统的矿井水地面处理相比,由于受到井下特殊环境的限制,井下处理还需解决一些关键技术问题,主要包括井下空间布置利用、设备安全防爆防腐、药剂扩散污染和系统自动控制等。
井下空间布置利用
井下处理与地面处理的显著差别之一就是井下空间的有限性,井下处理设备的安装通常选择在废弃巷道,一般巷道的宽度为5 m,高度为4 m,很难容纳常规地面处理设备。
为了满足处理设备在井下安装运行,除了选择高效小型化的模块处理设备,合理设计布置处理设备外,还需对巷道进行拓宽加固,对相关硐室进行改造。
设备安全防爆防腐
煤矿对井下生产设备有特殊要求,必须满足防爆、防潮、防水、防尘和防电技术,因此必须对井下处理设备和相应的电气系统进行特别设计,以满足井下安全要求。
井下环境较为潮湿,对铁质设备和管路腐蚀性较大,必须对关键设备进行防腐设计,采用钛等材料替换核心设备的关键部件。
对管路和阀门等辅助系统进行严格的防腐处理,或采用玻璃钢等防腐蚀材料,运行期间定时检查设备及管路,及时更换受损部件。
药剂扩散污染
目前矿井水去除悬浮煤粉和岩粉时,都需要加入PAC、PAM作为混凝剂。
由于矿井涌水量变化较大,缓冲池容量有限,为满足沉降效果,药剂加入量往往过量。
部分过量的药剂会随污泥和反渗透废水重新回到矿井水和地下水系,造成地下水污染。
为了防止残留药剂污染地下水,开发无药剂的直滤系统,如陶瓷膜直滤系统,或采用采空区过滤技术,减少药剂使用量。
系统自动控制
由于矿井水涌水量和水质变化较大,目前井下处理系统还无法实现地面水处理系统的自动控制。
通过采空区过滤,煤矿地下水库对矿井水过滤和存储,实现矿井水水质水量稳定。
同时采用地面处理自动控制系统,实现矿井水井下处理水质、水量监测,自动加药、排泥、警报等功能。
文章来源:郭强.煤矿矿井水井下处理及废水零排放技术进展[J].洁净煤技术,2018,24(1):33-37,56.
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