礦井水由礦區(qū)煤層附近的地下水及部分地表水組成，受開采條件等影響其水質(zhì)與普通地表水差異較大。按照污染物特征，礦井水可分為含懸浮物礦井水、高礦化礦井水(又稱礦井苦咸水) 、酸性礦井水和特殊污染物礦井水四類。截至2010 年，我國煤炭礦井水排放量約61×108 m3/a，而礦井水資源化利用率僅為59%，大量直接排放，不僅污染了環(huán)境，同時也浪費了寶貴水資源。因此，礦井水處理后回用具有一定的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。

RO 不僅可去除水中的細菌、病毒、膠體大分子等微粒，而且還具有顯著的脫鹽性能，超濾因允許小分子透過而對脫鹽無能為力。RO 進水一般要求控制濁度在0．5 NTU 以下，污染指數(shù)(SDI) (用來衡量水中膠體、淤泥、鐵錳氧化物和腐殖質(zhì)等含量，SDI＜ 3 時，為極微量污染，SDI＞5 時，為中等污染) 小于5。

銀洞溝煤礦位于寧夏回族自治區(qū)彭陽縣境內(nèi)，屬于水資源較匱乏地區(qū)，將礦井水深度處理后作為供水水源，可以有效緩解礦區(qū)水資源緊張的現(xiàn)狀。

1 設(shè)計進水水質(zhì)

該礦礦井水平均排放量為3 000 m3/d，采用間歇排放方式，其主要水質(zhì)指標見表1。

該礦井水中懸浮物粒徑較小，平均僅為2～8μm，85%的顆粒粒徑在50 μm 以下; 煤粉的平均密度在1．3～1．5 g/cm3 左右，遠遠低于地表水系中泥沙顆粒物的平均密度(2．4～2．6 g/cm3 )，礬花較難形成，因此混凝沉降效果較差; 礦井水中含有大量離子，硬度較高，pH 值呈中性或偏堿，味苦澀，無機鹽總含量在1 000 mg/L 以上。因此該礦井水屬于含懸浮物和高礦化度礦井水。

2 工藝流程

方案經(jīng)比選后采用了UF/RO 裝置對煤礦出水進行深度處理。工藝流程見圖1。

3 工程設(shè)計

3. 1 預(yù)沉隔油調(diào)節(jié)池

由于井下開采設(shè)備的機油及乳化油等污染導(dǎo)致礦井水中含有少量的油類，預(yù)沉隔油調(diào)節(jié)池主要用于調(diào)節(jié)水量及緩沖水質(zhì)變化，同時去除水面浮油。調(diào)節(jié)池容積根據(jù)井下水量、井下排水泵工況點、井下正常涌水量等因素綜合考慮。設(shè)計總調(diào)節(jié)容積為800 m3，分2 格布置，一格用于隔油預(yù)沉，一格用于流量調(diào)節(jié)。單池尺寸為8．0 m×27．0 m，有效水深為3．8 m。池內(nèi)設(shè)一臺HJX-8 型桁架式吸泥機排泥，軌距為8．0 m，配2 臺吸泥泵。

調(diào)節(jié)池出水端設(shè)有吸水喇叭口，將出水引至一級提升泵，再由一級提升泵將調(diào)節(jié)池出水提升至絮凝沉淀池。

3. 2 絮凝沉淀池

絮凝沉淀池采用合建形式，共設(shè)2 座，每座處理能力為90 m3/h。絮凝段設(shè)計反應(yīng)時間為20 min，每座反應(yīng)池平均分為6 格，每格尺寸為1．15 m×1．15 m，有效水深為3．0 m，每格設(shè)1 個泥斗，泥斗傾角為60°。反應(yīng)池出水進入配水區(qū)，再通過配水花墻進入斜管沉淀池，配水渠寬為1．0 m。

斜管沉淀池分2 格獨立運行，每格平面尺寸為3．95 m×9．1 m，內(nèi)設(shè)聚丙烯蜂窩斜管，孔徑為35mm，斜長為1 000 mm，傾角為60°，清水區(qū)上升流速為1．40 mm/s，設(shè)計表面負荷為5．06 m3/(m2·h)，實際有效表面負荷為6．75 m3/(m2·h) 。排泥斗排泥入污泥池，出水為三角堰非淹沒出流，出水堰前設(shè)有JYG300 型DN300 集油管，可將表面上殘留的油污排除，出水濁度＜ 15 NTU。

絮凝沉淀池采用重力排泥，每個泥斗均設(shè)一根DN150 排泥管，由電動漿液閥定時排泥，絮凝沉淀池的排泥進入污泥池。

3. 3 無閥濾池

無閥濾池設(shè)在沉淀過濾間內(nèi)，沉淀池出水直接自流入濾池分配水箱。

無閥濾池尺寸為3．6 m×3．6 m，濾池2 格1組，水量為180 m3/h，濾速為6．94 m/h。濾料為單層石英砂，粒徑在0．5～1．0 mm之間，厚為700 mm，卵石墊層厚為450 mm，采用小阻力平格柵配水系統(tǒng)。出水系統(tǒng)再從集水區(qū)底部取水，將初濾水作為清洗水，解決初濾水的污染和利用問題，反洗排水進入反洗排水池后回流至預(yù)沉調(diào)節(jié)池進行再處理。濾池采用自動控制設(shè)施使濾池反沖洗時自動停止進水浮漂閘板。

3. 4 超濾

超濾設(shè)備用于對濾池出水進行預(yù)處理。超濾設(shè)備采用聚醚砜中空纖維膜，共2 套(同時使用)，每套膜面積為900 m2，采用錯流式過濾，系統(tǒng)回收率≥90%，系統(tǒng)保證出水SDI ＜ 1，單套凈產(chǎn)水量為70m3/h。

3. 5 反滲透

反滲透設(shè)備共有2 套(同時使用)，單套凈產(chǎn)水量為50 m3/h。其膜組件為超低壓節(jié)能型反滲透膜ESPA1 型芳香聚酰胺復(fù)合膜元件和納濾膜ESNA1-LF2 膜元件。每套膜元件60 支組合安裝，每根壓力容器內(nèi)有5 個膜元件，每套設(shè)備12 根壓力容量，8-4 制排列，一級兩段脫鹽，系統(tǒng)回收率為75%。

反滲透的濃鹽水經(jīng)過濃水泵提升至礦井的黃泥灌漿站，用作黃泥灌漿補充水。

4 運行效果

礦井水處理系統(tǒng)出水水質(zhì)見表2。

該工程自2012 年11 月完工投產(chǎn)以來，每天產(chǎn)出2 000 m3 脫鹽水，解決了礦井生產(chǎn)和生活用水的需求。其處理成本為4．96元/m3，其中人工費為0．55元/m3、電費為1．67元/m3、藥劑費為1．20元/m3、維護及折舊費為1．54元/m3。UF/RO 處理后的出水水質(zhì)穩(wěn)定并且優(yōu)于現(xiàn)行生活飲用水水質(zhì)標準，可以預(yù)計，隨著膜法處理工藝的推廣和普及，膜價格勢必下調(diào)，這樣制水成本也會隨之下降。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

5 結(jié)論

西部礦區(qū)水資源匱乏，缺水嚴重影響了礦井的生產(chǎn)和職工的生活。對礦井水經(jīng)過UF/ RO組合工藝深度處理后回用，不但提高了礦井水回收利用率，減少了廢水直接外排對環(huán)境造成的不良影響，節(jié)約了水資源，而且將廢水重復(fù)利用，直接回用于礦區(qū)的生產(chǎn)，可改善礦區(qū)用水緊張的局面，取得了明顯的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)保效益，符合國家節(jié)能減排與環(huán)境保護的政策要求。對于缺乏淡水資源的西部礦區(qū)，將含懸浮物和高礦化度的礦井水進行脫鹽處理，以此作為礦區(qū)的第二水源，是一種合理可行的方案。