我国露天矿污水处理与工程探讨

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【摘要】本文结合我国现阶段露天矿污水处理发展现状及面临的问题，通过我国现已投产运行的霍林河等五大露天矿区，从给水水源选择、井下供水、矿井工业场地的循环冷却用水及煤矿污水处理等方面分析了污、废水处理工艺的现状及发展趋势，阐述我国露天矿区实现污、废水资源化的有利条件及制约因素，并提出充分实现资源化的有效途径。

【关键词】给排水；露天矿；污水处理；污水资源化

煤矿给水设计的基本任务是满足矿井建设生产对水量、水压和水质的要求。主要包括矿井工业广场的生产、生活及消防用水；各类工业设备的冷却循环用水；矿井住宅区的生活及消防用水；矿井井下给水。

煤矿给排水设计与城市给排水设计相比较有许多相似之处但又有其特殊性。一方面生产生活需要大量用水，另一方面煤矿开采又大大破坏地下水资源。在煤矿建设过程中，怎样才能符合市场经济规律，进行商业化、城市化给排水设计，怎样合理利用水资源，保护地面水环境，是煤矿给排水设计工作者必须重视的问题。本文结合多年从事给排水设计的实践，根据我国现已投产运行的霍林河、伊敏河、元宝山、准格尔、平朔等大型露天矿区污、废水处理工艺及污水资源化的现状及发展趋势，浅谈露天煤矿污水处理及污水资源化。

1 露天矿区给排水工程及资源化现状

1.1 露天矿区特点及用水量组成

露天矿区一般由露天矿、选煤厂、油库、火药厂、机修厂、居住区等单项工程组成。从矿区工业企业的布局看，露天矿及选煤厂工业场地通过皮带运输机相连；矿区居住区一般距工业场地较远。整个矿区工业建筑分散，工业场地战线很长，没有明确的露天工业场地界限。从供水分布看，用水大户为露天矿、选煤厂和居住区，其中露天矿主要用水量为矿山公路防尘洒水；选煤厂用水主要为洗煤生产用水；居住区用水主要为生活用水。

1.2 露天矿区污、废水量组成

露天矿区污、废水一般由工业场地及生活区的生产生活污水、采掘场疏干排水、采掘场矿坑排水、矿区所属地方井工矿井下排水等组成。

2 露天矿区污水处理工艺选择及资源化发展趋势

2.1 污水处理工艺选择及发展趋势

2.1.1 污水处理水量及水质分析

由于露天矿区工业场地与居住区规划格局的不同，矿区污水处理厂的规模和污水水质浓度也不一样。霍林河、准格尔、伊敏河矿区进入污水处理厂的水质为生活与工业废水混合，其余矿区为仅处理工业废水；从污水处理厂规模上分析，矿区处理厂规模小，尤其是工业场地污水处理厂规模很小，与矿区大规模用水量比较反差相当大，平朔矿区(不含生活区)总用水量为27000m3/d，而污水处理厂规模仅为1300 m3/d，这是由于供水大量消耗于矿山公路洒水及选煤补充水，没有进入排水系统的原因；从污水处理厂进水水质分析，矿区污水浓度与城市污水浓度相比偏低，SS值相对较高，BOD及COD绝对值较低，仅对工业场地而言，污水可生化性较差。

2.1.2 污水处理工艺分析

从污水处理现状分析，矿区污水处理与城市污水处理工艺同步发展，在统计调查的五大露天矿区中，污水处理工艺分别采用了一级处理+污水库、普通活性污泥法+深度处理、生物膜法、SBR+深度处理等处理工艺，从实际的运行效果分析，一级处理+污水库处理工艺、生化处理+深度处理工艺处理效果较好，生物膜法工艺由于不适应矿区含油的水质特点，实践证明是失败的。

2.1.3 污水处理工艺选择及发展趋势

矿区污水水质浓度偏低，SS偏高、BOD值较低(安家岭露天矿例外)，与城市污水相比可生化性差。由于矿区污水水质的行业特点，污水处理工艺选择必须切合矿区水质的实际特点。通过对水质及污水处理的实际运行效果分析，笔者认为一级处理+污水库工艺、二级生化处理+深度处理工艺为露天矿区污水处理的首选工艺。

污水库工艺为工业场地污水处理厂的首选工艺，其优越性为a:充分适合矿区污水水质特点，工艺流程合理b:适应矿区污水资源化复用。其缺点为a:污水库水质不易保证b:受到地形限制，理想的是利用自然地形修建污水库，人工开挖污水库基建投资大。二级生化处理+深度处理工艺为混合污水处理厂的首选工艺，其优越性为处理效果好、出水水质可达到复用于绿化、道路洒水、选煤补充水的要求，适合矿区实现污水资源化。其缺点为投资高，配套污水资源化工程造价高。

随着水处理技术的不断实践和发展，笔者认为针对露天矿区的水质特点，污水处理工艺采用混凝强化一级处理，视出水水质分期建设污水库或二级处理工艺为新建露天矿区值得推荐的处理工艺。该工艺由曝气沉砂池和一沉池组成，强调混凝剂在污水处理中的作用，向曝气沉砂池中投加无机混凝剂，使污水中的悬浮和胶体态物质与混凝剂作用发生脱稳、聚集并有效除磷，向一沉池中投加有机高分子絮凝剂提高混凝去除效率。混凝强化一级处理符合矿区污水SS偏高生化性较差的水质特征，将常规净水处理工艺的混凝技术用于污水处理，理论上非常适合，该工艺虽未在煤炭系统使用，但在处理城市污水中已取得成功经验，值得引起工程设计实践的重视。

2.2 露天矿区污水资源化发展趋势

2.2.1 实现矿区污水资源化的有利条件

1、污、废水水量及水质保证

从统计结果分析，露天矿区的疏干水、所属井工矿井下排水(平朔安家岭)、矿坑排水等生产废水排放量巨大，水质良好，仅元宝山露天矿疏干水第一开采年的排放量就为55万m3/d，其水质可作为生活饮用水水源。充足的污废水量及良好的水质为露天矿区实现污废水资源化提供了物质保证 。

2、矿区用水特点使污废水资源化成为可能

从统计结果分析，矿区的用水大用户为道路洒水、选煤生产用水，露天矿与坑口电厂联建的矿区电厂循环冷却用水、冲灰水水量需求很大，而洗煤用水、绿化及道路洒水、循环冷却水对水质的要求较低，矿区生产废水通过简易处理或根据实际水质情况直接复用完全可能。矿区用水可实现分质供水的现状使矿区实现污废水资源化成为可能。

2.2.2 实现矿区污废水资源化的制约因素

从统计结果分析，我国露天矿区污水资源化的利用率较低，原因是受到了技术、基建投资、管理体制等诸多因素的制约，制约因素如下：

1 基建投资的制约

在解决了资源化水源及用户的前提下，在处理技术的保证下，实现污水资源化的最大制约因素是基建投资，由于道路洒水及选煤生产用水的不连续性，实现污水资源化除必要的处理设施和管道输送系统之外，建设大容积的贮水构筑物是必不可少的，基建投资很大，制约了矿区污水资源化的发展。

2 体制的制约

露天矿区从管理体制及项目建设上，露天、矿井、电厂等从体制上是分别建设管理的，企业与行业的界限制约了资源化的充分实现。元宝山矿区疏干水实现了供水水源的资源化，但大量的疏干水外排而没有用于120万KW发电厂的供水，造成了巨大的水资源浪费就是体制上的制约。

2.2.3 解决矿区水资源化的有效途径

1实现露、井结合

以露天开采为龙头，结合矿井开采，在体制上打破企业之间行政管理的制约。平朔安家岭露天煤矿15Mt/d的生产能力已经形成，矿区结合自身特点将周边地方管理的井工煤矿纳入矿区统一管理，不但解决了产品煤配煤的需要，污水资源化也得以充分实现，克服了污水深度处理全部复用仅能节约700m3/d地下水源的复用能力不足，通过对井下排水的处理，现复用能力可达5000m3/d，实现了矿区污废水零排放，现污废水处理工程、选煤生产用水、道路洒水及绿化复用水工程已全部完成，近期即可发挥可观的经济效益。

2 实现煤电联营

实现煤电联营，从体制上打破煤、电两个行业的界限，从生产、管理及发展上，增强了矿区的经济实力；从水资源化上根本上解决了体制上的制约。伊敏河矿区实现煤电联营，使疏干水复用于电厂是污水资源化成功的范例。

3 充分发挥矿区的主观能动性和政府的协调能力

在解决污水资源化的道路上，矿区建设管理者的远见卓识，充分重视污水资源化给矿区带来的经济效益和环境效益，并付诸实施是解决污水资源化的有效保证。矿区所在地方政府从行政管理协调上重视区域的污水资源化及环境保护，积极打破区域行业、企业之间的界限是矿区实现污水资源化的有力保证。

3 结语

总之，露天矿区实现污废水资源化，对于缓解我国北方地区相对集中的大型露天矿区水资源贫乏的现状具有十分重要的意义，值得煤矿给排水设计工作者深入研究与探讨。