一、礦井污水處理設(shè)備工作原理
礦井污水主要來源于井下生產(chǎn)排水、地表徑流及地下水滲透，具有 “高懸浮物(煤粉、巖粉)、高硬度、含重金屬(如鉛、鋅、鐵)及少量有機(jī)物” 的特點(diǎn)，部分礦井還存在酸性或堿性污水。其核心處理邏輯是 “先除渣降濁，再除重金屬與硬度，最后深度凈化”，具體流程如下：
(一)預(yù)處理階段：除渣降濁，平衡水質(zhì)
格柵與沉砂：污水首先進(jìn)入粗格柵攔截直徑≥20mm 的大塊雜質(zhì)(如石塊、木材、設(shè)備殘骸)，隨后通過細(xì)格柵過濾 5-20mm 的煤粉團(tuán)、巖屑等，避免后續(xù)設(shè)備堵塞。格柵截留物由輸送機(jī)外運(yùn)處置，污水則流入沉砂池，利用重力分離密度較大的砂粒、礦渣，減少對后續(xù)設(shè)備的磨損。
預(yù)沉淀處理：經(jīng)沉砂的污水進(jìn)入初沉池(或斜管沉淀池)，通過重力作用使懸浮煤粉、細(xì)巖粉等沉降，上層澄清液進(jìn)入核心處理單元。對于高濁度污水，部分設(shè)備會在此階段投加混凝劑(如聚合氯化鋁) ，使微小顆粒凝聚成大絮體，提升沉淀效率，懸浮物去除率可達(dá) 60%-80%。
水質(zhì)調(diào)節(jié)：針對酸性(pH<6.5)或堿性(pH>8.5)污水，調(diào)節(jié)池內(nèi)通過自動投加酸堿調(diào)節(jié)劑(如石灰、硫酸)將 pH 值穩(wěn)定在 6.5-8.5 之間，為后續(xù)生化處理和重金屬去除創(chuàng)造適宜條件。同時，調(diào)節(jié)池可緩沖井下排水的水量波動，確保處理系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
(二)核心處理階段：除重金屬、降硬度、降解有機(jī)物
此階段是礦井污水凈化的核心，需針對不同污染物采用專項技術(shù)，主流分為 “物理化學(xué)處理 + 生化處理” 組合工藝。
重金屬去除單元：
采用化學(xué)沉淀法：向污水中投加硫化物(如硫化鈉)或氫氧化物(如氫氧化鈉)，使重金屬離子(Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺等)形成不溶性硫化物或氫氧化物沉淀，再通過沉淀池分離。對于低濃度重金屬，可采用螯合樹脂吸附法，利用樹脂的螯合基團(tuán)特異性吸附重金屬離子，吸附飽和后通過再生液洗脫回收，實現(xiàn)重金屬資源化。
針對含鐵量高的礦井水(如赤鐵礦礦井)，增設(shè)曝氣氧化池，通過曝氣將 Fe²⁺氧化為 Fe³⁺，再形成氫氧化鐵沉淀去除，同時降低污水色度。
硬度與濁度處理單元：
采用石灰 - 純堿軟化法：投加石灰(Ca (OH)₂)去除碳酸鹽硬度，投加純堿(Na₂CO₃)去除非碳酸鹽硬度，使污水中鈣、鎂離子形成碳酸鈣、氫氧化鎂沉淀，降低水硬度(可從 300-500mg/L 降至 50mg/L 以下)，避免后續(xù)設(shè)備結(jié)垢。
中大型設(shè)備常用氣浮裝置替代沉淀池，通過釋放微氣泡吸附懸浮絮體和油類物質(zhì)(井下機(jī)械泄漏的潤滑油)，懸浮物去除率可達(dá) 95% 以上，出水濁度≤5NTU。
生化處理單元：
針對含少量有機(jī)物(如井下人員生活污水、煤層滲出的腐殖質(zhì))的礦井水，采用生物接觸氧化法或A/O 工藝。生物接觸氧化池中，填料表面的生物膜吸附降解有機(jī)物;A/O 工藝則通過厭氧 - 好氧階段去除有機(jī)物和部分氮磷，COD 去除率可達(dá) 70%-85%。若污水有機(jī)物含量極低(COD<50mg/L)，可省略此階段，直接進(jìn)入深度處理。
(三)深度處理階段：精準(zhǔn)凈化，實現(xiàn)回用或排放
礦井污水處理后多需回用(如井下防塵灑水、設(shè)備冷卻、地面綠化)，因此深度處理需滿足回用水質(zhì)要求，具體流程如下：
過濾處理：采用石英砂過濾器去除殘留懸浮顆粒，再通過活性炭過濾器吸附異味、色素及微量有機(jī)物，部分高端設(shè)備采用超濾膜過濾，截留粒徑 0.01-0.1μm 的膠體、細(xì)菌等，出水懸浮物濃度≤1mg/L。
消毒處理：對于回用至井下或地面生活雜用的污水，需增設(shè)消毒單元，常用紫外線消毒或次氯酸鈉消毒，殺滅大腸桿菌、葡萄球菌等微生物，消毒率≥99.9%，避免細(xì)菌滋生導(dǎo)致設(shè)備腐蝕或人員健康風(fēng)險。
脫鹽處理(可選)：若需回用至設(shè)備冷卻或鍋爐補(bǔ)水，需采用反滲透(RO)技術(shù)或電滲析技術(shù)去除水中溶解性鹽類，使電導(dǎo)率降至 10μS/cm 以下，滿足高水質(zhì)回用需求。
污泥與廢渣處理：預(yù)處理和核心處理產(chǎn)生的污泥(含煤粉、重金屬沉淀、化學(xué)絮體)經(jīng)濃縮、脫水(常用板框壓濾機(jī)或離心脫水機(jī))后，形成含水率≤75% 的泥餅。其中，煤粉可回收用于燃燒發(fā)電，含重金屬的污泥則交由專業(yè)機(jī)構(gòu)無害化處置;沉砂池的礦渣可用于井下充填或制磚，實現(xiàn)固廢資源化。
二、礦井污水處理設(shè)備核心優(yōu)勢
(一)針對性強(qiáng)，污染物去除精準(zhǔn)高效
采用 “除渣 + 混凝沉淀 + 重金屬去除 + 深度過濾” 組合工藝，對懸浮物去除率可達(dá) 98% 以上，重金屬(鉛、鋅、銅)去除率≥95%，硬度降低 80% 以上，能有效處理礦井污水中的特征污染物，出水可滿足《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 20426-2006)或回用水質(zhì)要求(如《煤礦礦井水利用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 20922-2007)。
針對酸性礦井水、高重金屬礦井水等特殊場景，可定制強(qiáng)化酸堿調(diào)節(jié)模塊、螯合吸附模塊，解決傳統(tǒng)設(shè)備 “處理不達(dá)標(biāo)” 的痛點(diǎn)，適配不同地質(zhì)條件的礦井需求。
(二)適配性廣，契合礦企復(fù)雜場景
設(shè)備可根據(jù)礦井規(guī)模靈活定制：小型一體化設(shè)備(日處理量 50-500m³)適配小型煤礦或掘進(jìn)工作面臨時排水;中型模塊化設(shè)備(日處理量 500-5000m³)適配中型礦井;大型成套設(shè)備(日處理量 5000m³ 以上)適配大型礦井或礦業(yè)集中區(qū)，同時支持井下移動式安裝(如防爆型小型設(shè)備)和地面固定式建設(shè)，適配礦企井下、地面多場景需求。
核心部件采用防爆、防腐設(shè)計：風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備具備防爆認(rèn)證，可用于井下易燃易爆環(huán)境;設(shè)備殼體采用 316L 不銹鋼或玻璃鋼材質(zhì)，耐酸堿腐蝕，使用壽命較普通碳鋼設(shè)備延長 50% 以上，適應(yīng)礦井污水的腐蝕性特點(diǎn)。
(三)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，運(yùn)維成本可控
配備智能運(yùn)維系統(tǒng)，實時監(jiān)測進(jìn)水流量、pH 值、懸浮物濃度、重金屬含量等 10 余項參數(shù)，當(dāng)水質(zhì)超標(biāo)或設(shè)備故障時，自動啟動應(yīng)急程序(如切換備用過濾單元、調(diào)整藥劑投加量)，并向運(yùn)維人員發(fā)送預(yù)警信息，避免污水外溢污染土壤和地下水。
自動化程度高，格柵清理、藥劑投加、污泥排放等流程均實現(xiàn)自動控制，日常運(yùn)維僅需 2-3 人定期巡檢和更換耗材;污泥脫水后體積縮減 60% 以上，降低固廢運(yùn)輸和處置成本，中型設(shè)備日均運(yùn)維成本可控制在 5-8 元 / 噸水。
(四)資源化程度高，兼具環(huán)保與經(jīng)濟(jì)價值
處理后的污水可實現(xiàn)多重回用：井下防塵灑水(占回用總量 60% 以上)、設(shè)備冷卻用水、地面綠化用水，部分達(dá)標(biāo)污水可用于周邊農(nóng)田灌溉，每年可為礦企節(jié)約自來水用量 30%-50%，降低用水成本。
回收資源創(chuàng)造收益：沉淀的煤粉純度達(dá) 70% 以上，可回收至選煤廠再利用;含重金屬的污泥經(jīng)提煉可回收鉛、鋅等金屬;部分設(shè)備可利用處理過程中產(chǎn)生的余熱加熱回用污水，降低冬季采暖能耗，實現(xiàn) “治污 - 節(jié)水 - 資源回收” 的良性循環(huán)。
(五)合規(guī)性強(qiáng)，響應(yīng)環(huán)保政策
設(shè)備設(shè)計、生產(chǎn)及排放嚴(yán)格遵循《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》等法規(guī)要求，可提供實時水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)、環(huán)保驗收報告及固廢處置記錄。對于生態(tài)敏感區(qū)域的礦井，設(shè)備可接入當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的在線監(jiān)控平臺，實時上傳排放數(shù)據(jù)，助力礦企落實 “綠色礦山” 建設(shè)要求，規(guī)避環(huán)保處罰風(fēng)險。
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