楚 天，劉善勇

(山東新巨龍能源有限責(zé)任公司，山東 巨野 274918)

1 概況

山東新巨龍能源有限責(zé)任公司是新礦集團(tuán)響應(yīng)山東省委、省政府提出的“突破菏澤、帶動(dòng)西部，促進(jìn)全省經(jīng)濟(jì)發(fā)展”決策，利用菏澤地區(qū)的資源優(yōu)勢(shì)，綜合開發(fā)巨野礦區(qū)而成立的區(qū)域能化公司，負(fù)責(zé)巨野礦區(qū)綜合開發(fā)項(xiàng)目。龍固礦井位于巨野煤田中南部，東距巨野縣城約20km，西距菏澤市約40km。行政區(qū)劃隸屬菏澤市巨野縣管轄，是由煤炭工業(yè)部濟(jì)南設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)能力600萬(wàn)t/a的特大型礦井。龍固井田位于巨野縣境內(nèi)，井田面積142.39km2，含可采煤層6層，其中主采3上煤層平均厚度6.88m。煤種以肥煤和1/3焦煤為主，屬低灰、低硫、低磷、高發(fā)熱量的優(yōu)質(zhì)煉焦煤。全井田地質(zhì)儲(chǔ)量16.8億t，3#煤層的可采儲(chǔ)量5.1億t，煤層賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合于綜合機(jī)械化開采。礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限為82a。

2 礦井水資源現(xiàn)狀

煤炭在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中占70%以上，煤炭開采過程中排放大量廢水，若不經(jīng)處理直接排放，勢(shì)必對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，同時(shí)造成水資源的大量浪費(fèi)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)40%的礦區(qū)嚴(yán)重缺水，已制約了煤炭生產(chǎn)的發(fā)展。西北礦區(qū)多處于山區(qū)，水資源更為缺乏，地表水又多為間歇性河流，枯洪水季節(jié)流量相當(dāng)懸殊，常年流量稀釋能力差，排入河流的污水造成嚴(yán)重污染。因此，開發(fā)、管理、利用好煤礦水資源，對(duì)煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

根據(jù)大量資料顯示，由于采煤廢水復(fù)雜多變，在同一礦井廢水中，同時(shí)含有鐵、錳等重金屬，硫、氟、氯等非金屬及有機(jī)污染物和懸浮物，有的礦井廢水呈弱酸性，再就是即使是同一礦井，所采層不同，廢水性質(zhì)也不同，甚至是差別很大。這就給煤礦廢水治理技術(shù)的選用帶來(lái)很大的困難。通常情況是某一技術(shù)只能有效處理某一污染物，不可能把所有超標(biāo)的污染物都處理好。一個(gè)煤礦不可能投入很多資金對(duì)污染物進(jìn)行單項(xiàng)處理，這就是采煤廢水治理在技術(shù)上的難點(diǎn)。有的業(yè)主自行修了一兩個(gè)池子，把礦井廢水往池子一放，就是對(duì)廢水進(jìn)行處理。事實(shí)上不是這樣簡(jiǎn)單，可能連懸浮物都不能處理，金屬和非金屬就更不可能處理。

龍固礦井建礦初期，同樣面臨著礦井水處理方面資料不完善，高技術(shù)難度、高礦化度、高污染、排放水質(zhì)不達(dá)標(biāo)等技術(shù)難題，為確保礦井污水達(dá)標(biāo)排放，查閱大量資料，專門組織人員認(rèn)真學(xué)習(xí)并貫徹落實(shí)了《山東省環(huán)境保護(hù)條例》，并強(qiáng)調(diào)環(huán)保工作納入工程總體管理，與礦井環(huán)境建設(shè)同步開展，對(duì)參與建設(shè)的設(shè)計(jì)、施工等單位的環(huán)境保護(hù)工作進(jìn)行業(yè)務(wù)指導(dǎo)、監(jiān)督、檢查，與環(huán)境建設(shè)同步協(xié)調(diào)開展。

3 礦井水處理的綜合研究

為確保生活污水達(dá)標(biāo)排放，本期設(shè)計(jì)中擬在工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)建立一座污水處理站，處理能力為1500m3/d。由水量平衡分析可知，生活污水產(chǎn)生量為1224m3/d，但進(jìn)入生活污水處理站的廢水中還包括260m3/d的工業(yè)場(chǎng)地生產(chǎn)廢水，因此，實(shí)際進(jìn)入生活污水處理站的廢水總量為1484m3/d，設(shè)計(jì)處理能力幾乎沒有余地，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。單純從生活污水量1224m3/d來(lái)看，設(shè)計(jì)處理能力尚有近276m3/d的余量，比較可靠。因此，從處理后的廢水去向分析，有260m3/d用于洗煤系統(tǒng)，而洗選煤用水水質(zhì)要求較低，對(duì)于來(lái)自生產(chǎn)系統(tǒng)制冷、熱交換站、選煤設(shè)備冷卻、地面生產(chǎn)系統(tǒng)等污水，其中污染物含量很低，均可以不處理直接用于洗選煤，這樣一方面建設(shè)了處理費(fèi)用，另一方面確保了處理能力的可靠性。

山東省內(nèi)已運(yùn)行的礦區(qū)中，生活污水多采用傳統(tǒng)活性污泥法和生物轉(zhuǎn)盤法。但運(yùn)行時(shí)間經(jīng)驗(yàn)證明，由于污水的濃度較低，難以形成活性污泥和生物膜，給污水處理站的管理和運(yùn)行造成很大困難，致使部分污水處理站不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，難以發(fā)揮治理污染、保護(hù)環(huán)境的作用。

隨著對(duì)煤礦生活污水水質(zhì)的進(jìn)一步了解和處理的研究和發(fā)展，氧化塘法、土地處理法和生物接觸氧化法等處理工藝在我國(guó)煤礦生活污水處理中得到了廣泛應(yīng)用，并取得了良好的效果。

氧化塘也稱生物塘或穩(wěn)定塘，其原理是利用水中微生物來(lái)分解水中的有機(jī)物，分解產(chǎn)物作為水中藻類生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，藻類進(jìn)行光合作用放出氧氣，又供給好氧微生物之需，從而使污水凈化。其特點(diǎn)是工程簡(jiǎn)易，投資??；處理后水質(zhì)可以達(dá)到《農(nóng)田水質(zhì)灌溉標(biāo)準(zhǔn)》，用于灌溉農(nóng)田，實(shí)現(xiàn)污水資源化；處理成本低，能耗小。其缺點(diǎn)是凈化效果受季節(jié)性氣溫影響較大，不夠穩(wěn)定，且占地面積較大。

土地處理法也叫污水灌溉。其優(yōu)點(diǎn)是凈化污水，保護(hù)環(huán)境；給土壤提供水分和肥分，從而改良土壤；具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。其缺點(diǎn)是如果使用不當(dāng)，反而導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)、惡化環(huán)境、傳染疾病、破壞生態(tài)平衡。

生物接觸氧氣法是介于生物活性污泥法和生物膜法之間的污水處理工藝，其原理是在池內(nèi)設(shè)置填料，并浸沒于充氧的污水中，污水以一定速度流經(jīng)填料。填料上長(zhǎng)有生物膜，污水與生物膜相接觸，在生物膜微生物的作用下得到凈化。

前兩種方法受到使用條件的限制，目前在土地肥沃的平原地區(qū)很少采用。因此，工業(yè)場(chǎng)地生活污水處理工藝采用生物接觸氧化法。該處理工藝的生物量較大，氧利用率高，具有處理低濃度生活污水的優(yōu)勢(shì)。由于工業(yè)場(chǎng)地生活污水中的有機(jī)物含量偏低，可不設(shè)沉砂池和初沉池，污水直接進(jìn)入二級(jí)處理，但需要加細(xì)格柵或采用水力篩以攔截污水中的漂浮物。

工業(yè)場(chǎng)地污水中以生活污水為主，工業(yè)廢水比重較小且不含有毒有害物質(zhì)，污水具有較好的可行性化，設(shè)計(jì)采用生物接觸氧化法處理工藝是合理可行的。工業(yè)場(chǎng)地污水處理設(shè)計(jì)采用2臺(tái)MDS-AO-15污水處理裝置，該裝置CODcr、BOD5去除率可達(dá)70%～80%和SS去除率可達(dá)80%以上，排水水質(zhì)理論上可符合《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)中一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，其處理效果見表1。

表1 水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)

MDS-AO-15污水處理裝置為一體化污水處理設(shè)備。據(jù)調(diào)查，一體化污水處理裝置在山東省新汶礦區(qū)、兗州礦區(qū)都有使用的實(shí)例，但運(yùn)行結(jié)果表明，一體化污水處理裝置不切合礦區(qū)生活污水的特性，同時(shí)存在設(shè)備質(zhì)量可靠性較差、設(shè)備不盡合理、耐沖擊負(fù)荷能力較低、檢修維護(hù)不方便等不可克服的缺陷，難以保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)而導(dǎo)致污水超標(biāo)排放，設(shè)備均被閑置，造成投資的浪費(fèi)，因此，工業(yè)場(chǎng)地污水處理不宜采用一體化污水處理裝置，應(yīng)采用常規(guī)的生物接觸氧化工藝。

該項(xiàng)目解決了礦井水高技術(shù)難度、高礦化度、高污染、排放水質(zhì)不達(dá)標(biāo)等的難點(diǎn)，工業(yè)性運(yùn)行結(jié)果表明，該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)運(yùn)行均達(dá)到預(yù)定指標(biāo)。

將高污染、高礦化度礦井涌水經(jīng)過處理回用于生產(chǎn)和生活，符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能減排的政策要求，對(duì)于建設(shè)生態(tài)文明型、資源節(jié)約型和環(huán)境友好型企業(yè)，有著非常重大的意義。

4 實(shí)踐及效益狀況

4.1 礦井水處理

礦井水年處理水量720萬(wàn)t，電費(fèi)88.13萬(wàn)元，人工工資7.75萬(wàn)元，藥劑費(fèi)144萬(wàn)元，折舊57.15萬(wàn)元，其他40.5萬(wàn)元，總計(jì)337.53萬(wàn)元，噸水成本0.47元。從水源地開采新水供到礦井工業(yè)廣場(chǎng)，成本為2.5元/t，礦井生產(chǎn)每年用水327.4萬(wàn)t，

節(jié)水效益：327.4×(2.5-0.47)=664.6萬(wàn)元。

4.2 生活用水處理

噸水電費(fèi)1.06元/t，工資0.04元/t，藥劑費(fèi)用0.09元，折舊等0.08元/t，總計(jì)1.27元/t。從水源地開采新水供到礦井工業(yè)廣場(chǎng)總成本為2.5元/t，礦井生活及進(jìn)口設(shè)備冷卻年用水160.6萬(wàn)t。節(jié)水效益：160.6×(2.5-0.47-1.27)=122.1萬(wàn)元。以上共計(jì)節(jié)水增效786.7萬(wàn)元。

礦井水經(jīng)過凈化處理后，出水水質(zhì)可以達(dá)到煤礦工業(yè)用水要求和中水回用要求，出水可回用于井下、井上生產(chǎn)系統(tǒng)灑水及消防、煤壁注水、防水灌漿用水、選煤廠生產(chǎn)用水、地?zé)峥照{(diào)用水等環(huán)節(jié)，每年可減少向環(huán)境排放COD2996t，SS1813t，減少了污染物的排放量，有效保護(hù)了當(dāng)?shù)厮h(huán)境和節(jié)約了當(dāng)?shù)厮Y源，具有良好的社會(huì)效益和環(huán)境效益。

5 總結(jié)

為保護(hù)地表水環(huán)境避免水資源的浪費(fèi)，對(duì)于不同用途的礦井水應(yīng)根據(jù)涌水水質(zhì)要求而采取不同的處理工藝。礦井水主要受煤塵、揚(yáng)塵的污染，水質(zhì)指標(biāo)中SS濃度較高，其余污染物濃度較低，因此不需要進(jìn)行生化處理。

選煤廠生產(chǎn)補(bǔ)充用水和防火灌漿站涌水對(duì)水質(zhì)要求不高，這部分回用的礦井水可采用混凝沉淀的常規(guī)方法進(jìn)行處理就可以滿足生產(chǎn)用水的要求。井下消防灑水、工業(yè)場(chǎng)地綠化和道路灑水的用水與人體或植物直接接觸，對(duì)于水質(zhì)要求較高，尤其是井下消防灑水對(duì)SS要求較高以避免噴頭堵塞，因此這部分回用地礦井水在采用混凝沉淀后，需采取過濾、消毒等進(jìn)一步進(jìn)行凈化處理。目前，已廣泛采用的礦井水凈化處理措施，主要是物理化學(xué)方法，通過混凝、沉淀、過濾的處理工藝，使礦井水得到凈化，處理效果較好，礦井水平均回用率達(dá)35.08%，為企業(yè)帶來(lái)了環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。