《礦井污水處理設備技術(shù)研究與應用進(jìn)展》

摘要

本文系統分析了礦井污水處理設備的技術(shù)原理、分類(lèi)方法及其在煤礦、金屬礦等不同類(lèi)型礦井中的應用效果。針對礦井水高懸浮物、高礦化度及含特殊污染物的特點(diǎn)，詳細介紹了物理沉淀、化學(xué)混凝、膜分離及生物處理等主流礦井污水處理設備的工作原理和技術(shù)特點(diǎn)。通過(guò)實(shí)際工程案例分析，探討了不同處理工藝組合的應用效果，指出礦井污水處理設備正朝著(zhù)高效低耗、智能化和資源化方向發(fā)展，為礦山企業(yè)實(shí)現環(huán)保達標和可持續發(fā)展提供了技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞 礦井水處理；污水處理設備；礦山環(huán)保；水污染控制；資源回收

引言

隨著(zhù)我國礦業(yè)持續發(fā)展，礦井水排放量逐年增加，年排放量已超過(guò)70億立方米。礦井水通常含有大量懸浮物、重金屬、放射性元素等污染物，若處理不當將嚴重污染周邊水環(huán)境。據生態(tài)環(huán)境部統計，2022年礦業(yè)廢水排放達標率僅為82.3%，仍存在較大提升空間。在此背景下，高效可靠的礦井污水處理設備成為礦山企業(yè)實(shí)現環(huán)保合規的關(guān)鍵保障。

礦井污水處理技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：20世紀80年代前主要采用簡(jiǎn)單沉淀法；90年代開(kāi)始引入化學(xué)混凝和過(guò)濾技術(shù)；21世紀以來(lái)，膜分離、高級氧化等新技術(shù)逐步推廣應用。特別是近年來(lái)，隨著(zhù)環(huán)保標準日益嚴格和資源回收需求增加，礦井污水處理設備正經(jīng)歷從單純達標排放向資源化利用的轉變。

一、礦井污水處理設備的主要類(lèi)型及技術(shù)原理

1.1 物理處理設備

礦井水物理處理設備主要包括沉淀池、澄清器和過(guò)濾系統等。高效斜管沉淀池通過(guò)增加沉淀面積，可處理懸浮物濃度高達5000mg/L的礦井水，去除率達90%以上。澄清器結合混凝和沉淀過(guò)程，處理效果更穩定。多介質(zhì)過(guò)濾器采用石英砂、無(wú)煙煤等多層濾料，能有效去除細小懸浮物。物理處理設備結構簡(jiǎn)單、運行成本低，但對溶解性污染物去除效果有限。

1.2 化學(xué)處理設備

化學(xué)處理設備通過(guò)投加藥劑去除污染物，主要包括混凝沉淀系統、中和設備和氧化裝置等。自動(dòng)加藥系統可精確控制混凝劑、絮凝劑投加量；高效混凝沉淀設備處理后的出水懸浮物濃度可降至30mg/L以下。針對酸性礦井水，石灰石中和反應器能有效調節pH值并去除重金屬�；瘜W(xué)處理設備反應速度快、效果顯著(zhù)，但藥劑消耗量大，污泥產(chǎn)量多。

1.3 膜分離設備

膜分離技術(shù)是礦井水深度處理的核心手段，主要包括微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)和反滲透(RO)系統。陶瓷膜微濾設備耐污染性強，適用于高濁度礦井水預處理；卷式反滲透膜脫鹽率可達98%以上，能將高礦化度礦井水淡化為可回用水。膜分離設備出水水質(zhì)好、占地面積小，但投資和運行成本較高，需定期進(jìn)行化學(xué)清洗。

1.4 生物處理設備

生物處理設備主要用于去除礦井水中的有機污染物和氨氮，包括生物接觸氧化池、曝氣生物濾池(BAF)等。BAF設備采用特殊濾料，兼具過(guò)濾和生物降解功能，氨氮去除率可達85%以上。針對含特殊有機物礦井水，厭氧-好氧組合工藝處理效果更佳。生物處理設備運行費用低、環(huán)境友好，但啟動(dòng)周期長(cháng)，對水質(zhì)波動(dòng)較敏感。

二、礦井污水處理設備的工程應用案例

2.1 煤礦礦井水處理

山西某大型煤礦采用"預沉調節+混凝沉淀+深度過(guò)濾"工藝處理高濁度礦井水。處理系統包括兩座直徑20m的輻流式沉淀池、兩組V型濾池和紫外消毒設備，設計處理能力30000m³/d。運行數據顯示，出水懸浮物<10mg/L，濁度<5NTU，完全滿(mǎn)足《煤炭工業(yè)污染物排放標準》。處理后的水70%回用于井下防塵和洗煤，年節約水資源費約500萬(wàn)元。

2.2 金屬礦酸性廢水處理

云南某鉛鋅礦采用"中和沉淀+膜過(guò)濾"組合工藝處理酸性礦井水。處理系統包括石灰乳中和槽、絮凝沉淀池和管式微濾設備，設計處理能力5000m³/d。處理后出水pH值6.5-8.5，鉛、鋅等重金屬含量均低于0.1mg/L，達到《污水綜合排放標準》一級標準。項目創(chuàng )新采用污泥深度脫水技術(shù)，將含水率降至60%以下，大幅減少了危廢處置量。

2.3 放射性礦井水處理

貴州某鈾礦采用"化學(xué)沉淀+離子交換+反滲透"三級處理工藝。預處理階段投加氯化鋇和硫酸鐵去除鐳等放射性元素；離子交換柱進(jìn)一步吸附鈾、鐳等；反滲透系統確保最終出水總α、總β放射性分別低于0.1Bq/L和1Bq/L。處理系統配備在線(xiàn)監測和自動(dòng)控制系統，實(shí)現了放射性指標的實(shí)時(shí)監控和預警。

三、礦井污水處理設備的技術(shù)發(fā)展趨勢

3.1 高效低耗技術(shù)

新型高效絮凝劑和混凝設備的開(kāi)發(fā)顯著(zhù)提高了處理效率，如磁混凝技術(shù)可使沉淀時(shí)間縮短至常規工藝的1/3。低能耗膜材料的研發(fā)使反滲透系統的運行壓力從傳統的1.5MPa降至1.0MPa以下，能耗降低30%。太陽(yáng)能驅動(dòng)的水處理系統在偏遠礦區具有良好應用前景，某示范項目數據顯示，太陽(yáng)能供電可覆蓋系統60%以上的能耗需求。

3.2 智能化控制系統

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能監控系統可實(shí)時(shí)采集水質(zhì)、設備運行等數據，通過(guò)大數據分析優(yōu)化加藥量和運行參數。某智能水廠(chǎng)應用案例顯示，采用智能控制系統后，藥劑消耗量減少20%，出水水質(zhì)穩定性提高35%。預測性維護技術(shù)通過(guò)分析設備振動(dòng)、溫度等參數，提前發(fā)現潛在故障，使設備非計劃停機時(shí)間減少50%以上。

3.3 資源化利用技術(shù)

礦井水中的有價(jià)元素回收技術(shù)日益成熟，如電滲析法可從高鹽礦井水中回收氯化鈉；選擇性吸附材料可富集回收稀散金屬。某金礦采用"沉淀-吸附-電解"工藝，年回收銅50噸、金5公斤，創(chuàng )造經(jīng)濟效益800余萬(wàn)元。處理后的礦井水回用率不斷提高，先進(jìn)礦山可實(shí)現85%以上的回用率，大幅減少新水取用量。

四、結論

礦井污水處理設備作為礦山環(huán)保設施的重要組成部分，在防治水污染、實(shí)現水資源循環(huán)利用方面發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。本文研究表明，現代礦井污水處理技術(shù)已形成物理、化學(xué)、生物和膜分離等多元技術(shù)體系，能夠針對不同類(lèi)型礦井水的特點(diǎn)提供有效解決方案。在實(shí)際應用中，應根據礦井水水質(zhì)特征和處理要求，合理選擇和組合不同處理單元，才能實(shí)現最佳的技術(shù)經(jīng)濟效果。

未來(lái)礦井污水處理設備的發(fā)展應重點(diǎn)關(guān)注三個(gè)方向：一是開(kāi)發(fā)更高效、更低耗的處理技術(shù)和設備，降低運行成本；二是推進(jìn)智能化升級，提高系統穩定性和管理效率；三是加強資源回收技術(shù)研發(fā)，實(shí)現污染物治理與資源利用的協(xié)同。建議礦山企業(yè)加大環(huán)保投入，及時(shí)更新處理設施；同時(shí)，政府部門(mén)應完善標準體系，加強監管，共同推動(dòng)礦業(yè)綠色可持續發(fā)展。