南山煤矿矿井水综合利用改造技术研究与应用高飞1，张斌1，赵斌2（1.新疆天富南山煤矿有限责任公司，新疆石河子832026; 2.新疆天富集团有限责任公司，新疆石河子832000）摘要：南山煤矿2014年小沟分矿矿井水利用改造主要为矿井涌水40吨每小时苦咸水淡化洁净淡水工程。

苦咸水通过反渗透膜过滤，可达到优质饮用水标准。

通过反渗透处理矿井水，矿井水回收利用达到百分之六十二，每年解决生活用水15万吨，解决矿区绿化，设备用水，清洁路面用水20万吨。

节省原由总矿向小沟分矿供水局面，节约电力能源277400度，节水25万吨。

而且对于缓解小沟矿区供水不足、改善生态环境、满足居民生活和矿井生产需要具有重大意义。

关键词：矿井水；综合利用；改造；水资源Comprehensive utilization of mine water transform technology research and applicationGAO Fei1, ZHANG Bin1, ZHAO Bin2(Xinjiang Tianfu Nanshan Coal Mine co, LTD, Shihezi,832026,)Abstract: 2014 Nanshan coal mine ore minor groove points wells primarily for use transformation Swallet 40 tons per hour of clean fresh water and brackish water desalination project. Brackish water through a reverse osmosis membrane filtration, can achieve high-quality drinking water standards. Mine water by reverse osmosis, mine water recycling reaches 60 percent of domestic water 150,000 tons a year to resolve, solve mine landscaping, water equipment, clean water for 200,000 tons pavement. The total saving reason to the minor groove of sub-ore mine supply situation, saving electrical energy 277 400 degrees, saving 250,000 tons. And to ease the shortage of mine water supply, improve mine ecological environment, life and satisfy production needs is important.Key words: Mine water; The comprehensive utilization; Modification; The water resources0前言新疆天富南山煤矿有限责任公司小沟分矿位于石河子市西南约75千米。

行政区划属新疆维吾尔自治区管辖。

南山煤矿小沟分矿北西距石场4km为柏油路，从石场北行50km可至乌奎高速公路、312国道线上143团全为柏油路，143团东距石河子市30km，西至沙湾县城12km，交通便利。

小沟煤矿经过几年的技术改造，提高了矿井的生产效率，节约了能源，但节能减排投入方面还存在一些问题。

特别是矿井井下涌水外排问题，由于新疆本是淡水严重缺乏地区，合理的利用井下水对响应国家号召，节省能源，增加效益有着重要作用，以达到节能、减排、增效目的。

1矿井水处理发展及前景预测（1）西北地区主要以甘肃，新疆，陕西，宁夏，青海等地为主，是我国主要产煤地区之一。

至2010年，该地区矿井水排放量达到 3.3 亿立方米。

由于该地区严重缺水，大多数矿区严重缺水，生活用水困难，急需提高矿井水利用率，且该地区矿井水多属苦咸水，因此工作重点主要是进行矿区苦咸水淡化，以解决矿区职工日常生活用水。

到2010年新增矿井水利用量1.5亿立方米，矿井水利用量达到2亿立方米，利用率达到60%左右。

（2）小沟分矿通过几年的改造，现矿井的实际生产能力已经达到60万t/a左右。

矿井排水量50万立方每年，通过矿井水利用达到30万立方每年，利用率达到60%左右。

矿井水资源化利用是解决矿区水资源短缺问题的重要措施，提高矿井水利用的水平改善矿区生态环境，为促进矿井水资源化利用，节约水资源，最大限度地满足生产和生活需要具有重要意义。

2小沟分矿原始生活、生产用水分析2.1小沟分矿井下水水质状况小沟煤矿为井工开采，井下涌水量每小时50立方，南山煤矿小沟分矿生活用水主要来自于总矿打的两口深水井，经大功率水泵传输5公里输送到小沟分矿，用于生活用水及生产用水，这样原始的用水环境不仅需要消耗大量的人力物力，而且每年仅电费的消耗就达30多万元。

根据煤矿领导的安排，我们将井下废水的水样送到新疆第一水文地质工程地质大队实验测试中心检测，该水水质总硬质1030.8，而国家的饮用水标准是水的硬度在350左右；井下水的TDS值为7388，国家饮水标准为TDS值≤1000，各项指标都严重超标，属于苦咸水，如果不处理直接排放不仅污染环境，而且大量浪费水资源，如将矿井涌水加以净化即可达到生活、生产、绿化等用水要求。

通过反渗透膜法过滤出水质优于国家饮用水标准，是国内外矿业废水再利用首选净化方式。

通过安装苦咸水淡化设备达到节能、减排目的。

小沟煤矿正常排水量为1260 m3/d(52.5 m3/h),每天可净化出纯净淡水830 m3，年处理井下污水50万M3，年净化水达30万M3。

这样不但不需要从总矿输送生活用水，而且也节约了淡水资源，经过矿井水净化解决了小沟分矿生活、生产用水。

2.2改造措施采用美国逆渗透净水过滤技术，制水，净化、纯物理、全自动化工作流程，能将水中的细菌及微生物、农药、病毒、重金属等有害物质过滤清除，将矿井水质脱盐淡化，将有效杜绝水源二次污染，确保制造的净化水安全、卫生，可靠，净化出来的水质甘甜，达到国家生活饮用水标准。

该系统的设计是基于充分考虑下列因素的基础上制定的：1水源质量；2希望的产品水的质量和产水量；3工艺设备的可靠性；4处理设备的备用情况；5投资和运行费用；6具有可靠的监测手段。

3矿井水利用技术工艺小沟分矿正常排水量1260立方每天，每小时53立方每小时。

矿井水主要补给源为地下水水源。

井田内地下水的补给主要源于大气降水，雪融水的补给。

小沟分矿的矿井水属于高矿度矿井水，目前高矿化度矿井水主要采用反渗透法和电渗析处理方法。

本项目选择反渗透法处理，处理水质优，比电析法处理水质量高。

反渗透处理设备为40吨每小时反渗透设备。

3.1工艺流程为最大限度利用原有管路及设施，矿井水原水抽取选择原排水泵及管路，从井下抽取原水输送至蓄凝池，通过原水泵抽取打入预处理系统，经过预处理系统把相对洁净水源经过精密过滤器再度净化，经由高压泵加压打入反渗透处理系统，经反渗透膜处理后洁净水由增压泵输送至各用水点。

工艺流程：矿井水（原始井下排水管路）→蓄凝池→原水泵→多介质过滤器→5um过滤器→高压泵→40吨反渗透系统→净水池→增压水泵→生活、生产、绿化用水3.2 工艺说明（1）本系统根据小沟分矿矿井水水质报告参数设计处理工艺，选用：预处理、单级反渗透处理法。

预处理部分（主体设备简单介绍）预处理装置包括：原水泵，多介质过滤，活性炭吸咐等主体设备。

保持反渗透装置产水量稳定。

（2）多介质过滤器系统中设置一台压力式石英砂机械过滤器，过滤器内装填精制的多径精制石英砂和活性炭。

石英砂过滤器的设计充分考虑反冲洗后的效果问题。

国内许多系统运行不稳定的原因均是砂滤器反冲设计存在缺陷，使得反冲不彻底，上层滤砂结块，SDI（污染指数）升高，造成预处理达不到良好效果。

石英砂过滤器投入使用，存在滤层表面未形成，杂质易穿透，过滤效果不佳等因素，故我们设计的该过滤器采用低流速工作，以提高过滤效果，减少对后续工艺的影响。

反洗以设备前后压差来控制反洗周期（当压差到一定值时进行反洗）反洗后投入使用。

系统设置，原水泵，管道配置已考虑能满足冲洗要求，在反冲不彻底情况下，启动反冲洗泵，以达到清洗要求。

反洗强度应使滤层膨胀15-25％，且反洗时最好有压缩空气擦洗滤料，其强度为18-25升/秒·米²。

石英砂过滤器产水浊度应小于1度。

在石英砂过滤器之前根据原水水质，设自动计量投加凝聚剂（即ST高分子絮凝剂）。

根据RO 膜的特点，应避免使用铝盐类凝聚剂，这种药剂在凝聚过程中易产生铝胶，进入RO膜后不易清洗。

另处，不应使用阳离子型高分子絮凝剂，RO膜为阴离子型，高分子絮凝剂易与膜结合生成一种难以清洗的高分子膜，如果不重视上述情况，轻则减短膜寿命，重则部分膜元件报废，同理药剂之间的兼容性在重视。

（3）活性炭过滤器活性炭吸附器内装填净水专用颗粒果壳活性炭。

被过滤的水进入活性炭吸附器，活性炭吸附器主要有两个功能：1.吸附水中部分有机物，吸咐率60％左右；2.吸附水中余氯，活性炭脱除余氯并不是单纯的吸附作用，而是在其表面发生了催化作用，所以活性炭并不存在吸咐饱满的问题，只是损失炭而已。

（4）保安过滤器RO装置前配置的保安过滤器过滤精度为5μm，以防止颗粒进入高压泵及RO组件，划伤膜表面。

正常工作条件下，滤芯可维持6个月左右的使用寿命。

过滤器的结构满足快速更换滤芯的要求。

（5）RO装置部份反渗透RO装置是该系统的心脏部分，经一级RO装置处理的水，能去除绝大部份无机盐类和几乎全部的有机物、微生物。

RO装置在水质分离过程中没有相变，脱盐率高，设备体积小，自控运行，适应性强，应用范围广，无环境污染等优点，组装的RO装置均以进口名牌元件为主。

3.3主体设备效果图4 经济效益分析（1）原始运行费用38 万元：南山煤矿下属的小沟分矿,其设备及生活用水由南山总矿通过泵抽水加压通过管道输送到分矿。

总矿距离1.5公里石场蓄水池距离5公里高度230米小沟每年三个泵用电费用合计：30 万元人工及设备每年维护费用：8万元每年设备用水及生活用水费用合计38万元（2）水处理设备运行费用9.75万元每年用电量 3万元每年耗材费用6万元人工及设备每年维护费用0.75万元每年设备用水及生活用水费用合计：9.75万元年经济效益计算如下：年经济效益＝原始运行费用－水处理设备运行费用=38—9.75=28.25万元每年可节约成本 28 万元,四年即可收回投资成本,以后每年运行成本不到10万元.降低了企业生产成本,节约能源,达到节约减排目的.提高了经济效益。