引言
煤炭一直是我国能源输出的主要来源，具备战略地位。煤炭开采包含的流程环节和涉及因素较多。比如现阶段煤矿矿井水的处理排放，大部分煤矿在开采过程使用直接排放的方式将矿金用水进行排放，这样不仅造成了环境污染，也造成了资源浪费。为进一步推进可持续化发展战略目标的实现，许多专业人士开始重视煤矿污水处理技术，并且通过一定的实践研究，探索出了具有实际意义的煤矿井下水处理技术。
一、煤矿矿井水零排放的意义
煤炭一直是经济发展的保障，并且煤炭作为我国的基础能源在国民经济发展当中占据的重要地位。传统的生产过程中需要对煤矿井水进行放处理，实现零排放技术要求。主要的技术措施是通过预处理将煤矿井下水当中的悬浮物进行降低，将水的硬度碱度降低，再通过相应的膜处理技术提高回收率。煤矿井下用水零排放涉及多个处理单元，通常需要根据煤矿井下的具体情况进行应用分析。我国的水资源紧缺，人均拥有水量只有全世界平均值的25%，因此实现煤矿矿井水零排放有着深远的意义，每年煤矿开采过程消耗的水量大约为八十亿吨，但是实际利用率只有25%左右，浪费严重。因此实现矿井水零排放，实现水资源循环利用对环境发展和社会经济发展都有一定的推动作用。
二、矿井水零排放处理技术及工程应用
（一）预处理系统
煤矿矿井水实现零排放目标的主要处理措施有四种，首先通过预处理系统去除水当中的悬浮物，经过预处理系统处理的出水满足一般回用标准。预处理净化主要目标是将原水当中的悬浮物进行处理。一般井下提升上来的原水悬浮物质量浓度不会超过300mg每升，肉眼观察水质呈黑灰色，经预处理单元处理之后，可以将原水的悬浮物浓度降至50mg每升，满足行业标准排放要求。在下一处理阶段对于浓度小于1000mg每升的水进一步处理，悬浮物的浓度控制在小于30mg每升，浊度小于5NTU,满足城市污水再生利用。目前煤矿净水处理技术已经相当成熟，在大型煤矿建造过程当中相关的净化处理设施发展完善。通过工程项目手段可以实现混凝、澄清、过滤、混凝沉淀，或者混凝澄清加沉淀，将技术处理措施结合工程手段，使得系统出水更加稳定，抗冲击能力强。
（二）深度处理技术
深度处理技术主要目标是获得高品质的生产用水。也是实现零排放过程当中的重要的处理单元。通常煤矿井水进行深度处理的回收率可以达到百分之50以上，并且深度处理之后含盐量小于1000mg每升，根据实际生产需求可以处理到200mg每升以下，此系统处理后的水可以作为生活用水和电厂用水。目前矿井水深度处理技术相对成熟，通常采用的处理工艺是超滤+反渗透+加多介质过滤+加活性炭过滤。该工艺对净化处理效果较好，适用于管理水平较高的煤矿，且反渗透回收率最高可以达到95%以上，出水浊度小于20NTU。反渗透系统对进水的要求较高,系统出水水质稳定受影响较小。
（三）浓缩处理技术
浓缩处理主要针对的是高矿化度的煤矿矿井水经过深度处理之后产生的浓水。将矿井水中有害物质进行集中，提升浓水的浊度和盐度。浓水溶液中盐含量接近饱和状态，已经达到药剂处理的上限，通常情况下浓水的质量一般在10000-30000mg/L，需要专业的设备进行浓缩蒸发之后进行处理。不同浓缩处理工艺对产品水质的影响差别较大，为满足蒸发处理的需求，高浓度盐水质量浓度通常要在50000-100000mg/L。浓缩处理是矿井水零排放的最后一环，也是整个工艺中最困难的部分，处理工艺路线较多，但是大多存在于理论方面，没有经过实际工程检验。主要存在的技术难题是经济高效的预处理技术和高倍浓缩系统在工作时，通过循环、浓缩，实现较高的脱盐率和浓缩，最终保证出水质量浓度小于1000mg每升。而浓水质量浓度可达100000-140000mg每升，为下一步处理提供条件。
（四）蒸发结晶技术
蒸发结晶是将水中溶解的总固体彻底固化的最终方法。主要应用工艺和MVR工艺。该工艺是利用蒸汽对物料进行加热，然后利用物料产生的二次蒸汽继续加热物料，依次循环实现三效蒸发过程，整个蒸发结晶过程具有较高的性价比，并且可以分别控制各个舱室的温度。有利于对物料当中的盐类进行分解。MVR相当于一效蒸发器,产生的二次蒸发器经过压缩机压缩提高压力和饱和温度，再送入蒸发器作为热源，蒸汽循环以达到节能的目的。但是目前MVR技术的蒸汽压缩机完全依靠进口，整个项目投资成本较高。
（五）工程应用
煤矿井下用水零排放工程主要设施有预处理车间和蒸发结晶车间。主要设备有深度处理除铁过滤、反渗透浓缩处理、浓缩处理、软化蒸发结晶、三效蒸发。以某600方每小时处理量的项目为例，原水的质量浓度约为2500mg每升，按照相关要求要实现零处理排放指标时。工艺流程可分为净化处理、深度处理、浓缩处理、蒸发结晶4个单元。主要处理物质有悬浮物、铁离子、二氧化硅等有机盐。各单元水质控制指标满足当地需求，整个工程工艺措施采用加药混凝+斜板沉淀+纤维过滤+消毒工具，并且最终出水悬浮物浓度小于10mg每升，单元回收率可实现75%以上。预处理系统采用自清洗过滤器与反渗透组合工艺，此系统在深度处理预处理阶段增加爆气除铁以及相关的过滤单元，保证浓度小于10mg每升，此后经过深度处理的浓水质量浓度在13000mg每升。经一级浓水、二级精密过滤和药剂阻垢后，回收率可达到65%，极大地降低了系统投入，降低了整个系统的运行压力。
三、结语
煤矿矿井水是煤炭开采过程中的中间产物，如果不加以控制会造成资源浪费以及环境污染，矿井水零排放对生产和环境都有极大的促进作用。目前应用较为广泛的是混凝澄清+净化处理+反渗透+多级浓缩处理。通过多重处理技术的复合应用，最终可实现煤矿矿井水的零排放。该工艺综合处理费用较低，在矿井水处理当中应用较为广泛。
参考文献
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