CN101012091A - 利用矿井地下巷道空间处理矿井水技术 - Google Patents

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Abstract

一种废弃矿井积水的处理方法，尤其适用于含悬浮物、铁、油、酸性、高矿化度的矿井水治理。本方法先将矿井水经抽水泵提升至地面，经过药物池，投放定量氧化剂、中和剂和絮凝剂后，再注入井下巷道，在井下特制平流沉淀池中发生絮凝、沉淀和中和反应，实现除油、铁、酸的目的。矿水流出主巷道后，被重新抽至地面，部分补充药剂继续参加下一级循环进一步改善水质，部分经过过滤、电渗析、消毒后用于不同用途供水，最终实现矿水从农业用水，到工业用水，最后到生活用水的逐级过渡。本方法投资成本低，占用土地面积小，设施简便，应用范围广，实现了环境效益、社会效益和经济效益的最佳统一。

Description

利用矿井地下巷道空间处理矿井水技术
技术领域
本发明涉及矿井水的处理方法，尤其适用于含悬浮物、铁、油、酸性、高矿化度的废弃矿井积水的治理。
背景技术
目前，根据矿井水处理系统的场地位置来划分，矿井水的治理可以分为地面矿水处理和井下矿水处理两种。
地面矿水处理是通过抽水泵把矿井积水(或称老窑水)提升至地面，经地面的曝气、絮凝、沉淀、过滤、中和、脱盐、消毒等一系列工艺流程后，使出水水质达到国家工业或生活饮用水标准。这种方法虽然处理效果明显，可操作性强，但是一次性投资较大，处理设施占用场地面积大，而且处理后的水没有根据水质的差异形成一个用水过渡(农业-工业-生活)，一定程度上提高矿井水的处理成本。
井下矿水处理是在井底水仓附近建立矿井井下用水净化处理系统，处理工艺与地面矿水处理基本相同或稍加改进，对矿井水经净化处理后，供给生产采区等井下用水点或经脱盐、消毒等进一步处理后用于生活饮用。其处理成本较地面矿水处理低，可节省大量的矿井排供水费用和土地面积。但是由于处理设施建在地下，施工量大且复杂，施工周期长，维护比较困难。
发明内容
鉴于已有矿井水处理存在的不足，本发明的目的是在充分利用废弃矿井地下空间的基础上，从地下水循环系统的角度出发，将大部分的矿水治理工艺搬到地下完成，实现对矿井污水的地下净化处理，按质供水，用于农业、工业和生活饮用。本发明与已有的井下矿水处理方法最明显的区别在于：井下矿水处理把大部分的污水净化处理设施原封不动的照搬到地下进行应用，而本发明的处理方法充分利用已有巷道空间，在煤矿闭坑前对巷道进行改造，实现絮凝、沉淀等处理工艺，无须建造传统的污水净化处理设施。从而节省大量的基建投资费用和土地占用费，并且充分利用地下水系统处于补、径、排的循环交替过程的特点，可以实现对矿井水的长期稳定开采利用。
本发明的矿井水处理方法，采用的技术方案是：在煤矿闭坑之前，对井下巷道进行喷浆处理，减少矿井的充水量和隔离污染源(主要是煤粉)；巷道每隔一定距离设置一档板，用于截流沉淀物。煤矿停采后，矿井排水也将停止，矿井巷道中的地下水位会因充水逐渐升高，最终导致淹井甚至淹没土地。本发明在煤矿停采后开始对矿井水进行净化处理，其流程是：先把矿井水经抽水泵提升至地面，沿地表渠道流至药物池中，投放定量氧化剂、中和剂(石灰石)和絮凝剂(PAC、PAM)，氧化剂起曝气作用，石灰石可以中和矿水中的酸和沉淀Fe离子，絮凝剂可以除油和悬浮物。添加药剂后的矿井水通过钻井重新注入井下巷道，从档板上方缓慢流过长距离的井下巷道，有充分的时间进行絮凝、沉淀反应，使反应产生的絮凝物和沉淀物沉至巷道底部，储存起来。之后，矿水又被抽水泵提升至地面，一部分回流到药物池中，重新添加药剂，继续参加下一级循环，药剂投放量根据水质情况来定，矿水的回流量随循环次数的增加、水质的改善而逐渐减少；另一部分经过过滤、电渗析(降低矿化度)、消毒储存至水塔中，根据不同循环阶段下的水质差异将经过处理的矿水用于不同的用途，处理后的矿水用途从农业用水到工业用水最终过渡到生活饮用水。
本发明的方法同已有技术地面矿水处理及井下矿水处理项比较，具有如下有益效果：一方面，不像以往兴建污水处理厂占用大量土地，另外一方面，由于充分利用已有的巷道开展矿水治理，节省了大量的污水处理的固定投资费用，此外，最重要的是，从整个地下水循环系统的角度出发，使地下水得到持久的净化处理，达到长期供水的目的。
附图说明
附图是本发明处理矿井水的工艺流程示意图。
1-主巷道2-挡板3-沉淀物4-抽水泵5-电渗析池
6-水塔7-药物池8-药剂9-上覆岩层10-裂隙
具体实施方式
下面将结合附图进一步说明本发明的技术方案：
山东省肥城煤矿自1958年开始开采，目前，矿区煤炭资源已经将近枯竭，部分矿井已经关闭。本发明是在科技部项目的支持下，试验性地应用于肥城煤矿的矿水治理，取得比较满意的效果。在煤矿闭坑之前，先对井内主巷道1进行喷浆处理，每隔5m筑一个挡板2。闭坑后2000年井内巷道积水量80000m3，日充水量8000m3/d。使用功率1000kw的抽水泵4(抽水量450m3/h)将矿井水提升至地面，沿地表渠道流至药物池7(5m×5m×3m)中，根据矿水的水质成份、浓度，投放氧化剂固体二氧化氯5kg、石灰石50kg和絮凝剂PAC 10kg，通过钻井将矿井水重新注入井下巷道，从档板上方缓慢流过长达700m的主巷道1，使絮凝、沉淀反应充分，反应产生的絮凝物和沉淀物3沉至巷道底部，储存起来，并定期进行化验和排泥。流出巷道的矿水又被抽水泵4提升至地面，一小部分回流到药物池7中，补充药剂，继续参加下一级循环，药剂投放量根据水质情况来定；大部分矿水经过过滤、电渗析5(降低矿化度)、消毒处理后，储存至水塔6中，根据不同循环阶段下的水质差异将经过处理的矿水用于不同的用途。实验证明：采用本发明对矿水进行净化处理，1个月可使矿水质量达到农业用水标准，3个月可以用于工业用途，6个月水质已经达到国家饮用水的标准，可以用作生活饮用水。到处理后期，煤尘去除率均在90～95％，酸去除率90％左右，Fe除去率可达85％，油去除率在70％～80％。经济可行性方面，该方明处理工艺水处理能力7500m3/d，工程投资120万元，达到农业用水标准每吨水的治理成本是0.25元/m3，工业用水为0.5元/m3，生活用水为0.8元/m3，比现行水价还要稍低一点，对于往日因矿坑排水和矿水污染造成水资源紧张的肥城市，治理后的矿井水可为肥城市日供水7000m3/d，一定程度上缓解了城市水资源的短缺局面。

Claims (3)

  1. 一种全新的废弃矿井积水淹井的处理方法，实现矿水的资源化，其特征在于：
    1.充分利用废弃矿井地下巷道空间，建立挡板式沉淀池、煤泥浓缩池，在井下实现除Fe、油、酸和悬浮物，完成地面矿水处理的大部分处理工艺，达到国家不同用途的用水标准。
  2. 2.垂向的矿水循环处理模式，使矿水水质在循环处理的过程中不断得到改善，实现水质的农业-工业-生活用水的逐级过渡。
  3. 3.矿水处理设施(包括沉淀池、煤泥浓缩池)是根据矿井的地下空间结构特征因地制宜建筑而成，属于真正意义上的“井下”矿水治理方法，而现有的井下矿水处理方法是直接把污水净化处理设备搬到井下进行简单改造。该方法可以节约大量的基建投资和土地面积，同时能够实现矿井水的长期稳定治理，为矿区及邻近城市提供新的水源。
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