微絮凝-纳滤组合工艺在矿井水处理中的研究

论文介绍了用微絮凝-纳滤组合工艺处理含悬浮物矿井水的工艺流程.通过试验,确定了微絮凝过滤的最佳投药量.在过滤周期为30min时,采用反曝气方式运行的微絮凝-纳滤膜装置的组合工艺处理矿井水,对浊度和细菌的去除率分别达到99.8%和88%,系统出水的各项指标也达到了用水要求.     

超磁分离工艺在矿井水处理工程中的应用

超磁分离工艺具有对矿井水中悬浮物分离效率高、占地面积少等优点,作为一种矿井水新型处理技术有着一定程度的应用。为提高矿井水利用率、解决井下水仓清理及矿井水输送设备磨损严重问题,九龙煤矿采用超磁分离工艺于井下对该矿矿井水处理工艺进行改造,根据近年工艺运行结果,超磁分离工艺运行稳定、出水水质好,解决了制约矿井水利用的悬浮物浓度高的问题,处理成本合理,对于煤矿矿井水井下处理回用,有一定的借鉴意义。     

煤矿矿井水资源化利用技术创新

国家对煤矿矿井水资源化利用高度重视，排放标准的不断提高和智慧矿山概念的不断深化，给矿井水处理技术提出了新的挑战。通过对矿井水地面处理技术与井下多级过滤处理技术的分析和比较，在总结了现有技术存在问题的基础上，提出了聚瓷膜超滤高效处理矿井水新技术。新技术相比于传统处理技术的多流程而言，因处理过程无需加药，可省去整个加药系统，故处理过程仅包括高压预处理与常压过滤处理2个主要单元，解决了矿井水传统处理方法必须加混凝剂的难题，可真正做到矿井水处理全过程无人值守，符合智慧矿山的要求。新技术具有流程短、占地小、无需加药、出水水质稳定、可自动运行等特点，同时还可实现模块化、智能化，可适用于不同场景下含高悬浮物矿井水的直接过滤，或作为矿井水苦咸水的预处理单元，其中特别适合用于矿井水的井下处理就地复用。其核心组件聚瓷膜更是具有强度高、通量大、超亲水疏油、耐受悬浮物（SS）质量浓度可达10 000 mg/L等优势。通过实验室试验和矿井水地面处理改造工程案例可知，在进水SS质量浓度为0～10 000 mg/L，聚瓷膜直滤后出水SS均能稳定达到1 mg/L以下，浊度稳定达到1 NTU以下，该技术在煤矿矿井水资源...     

鹤壁矿区矿井水水质特征及其资源化技术

鹤壁矿区的矿井水主要分为含悬浮物矿井水、高矿化度矿井水以及含特殊污染物(铁、锰、氟)矿井水。矿井水中悬浮物的去除采用混凝沉淀过滤的常规工艺,高矿化度矿井水处理采用常规预处理加反渗透除盐工艺,高铁高锰矿井水处理主要采用混凝沉淀加KMnO4浸泡锰砂过滤除铁锰工艺。按以上工艺处理后各类矿井水出水水质均符合《污水再生利用工程设计规范》(GB50335-2002)中再生水用作冷却用水的水质控制指标,满足回用要求。     

高浓矿井水预处理新工艺试验研究

为开发具有高效高速处理能力、低成本的矿井水预处理技术,提出了高浓矿井水"旋流分离+膜处理+旋流澄清"处理新工艺,将大颗粒物进行旋流分离,再经陶瓷膜过滤脱除悬浮物,浓缩后的高浓煤泥水再进入旋流澄清装置加药絮凝沉淀,得到合格的产水。此工艺经中试试验研究得出,矿井水处理效率高出水浊度小于10NTU,系统水回收率达到97.5%,微砂循环率为97%以上,药剂用量比传统混凝沉淀等技术减少40%～60%,吨水药剂费用节省0.2元。     

滇东白龙山煤矿矿井水处理工艺及回用分析

云南滇东白龙山煤矿矿井水悬浮物和浊度含量偏高,采用"高效澄清池+重力无阀滤池+ClO_2消毒"工艺对矿井水进行处理,系统运行稳定,悬浮物去除率大于90%,出水浊度小于5NTU,处理出水140m~3/h作为煤矿生产用水,剩余的920m~3/h达标外排。为实现节水减排的环保目标,该企业计划将处理达标的矿井水作为燃煤机组循环水补水,以实现矿井水零外排。根据循环水模拟试验结果,在采用无磷水稳剂的情况下,循环水浓缩倍率可提高至5倍。通过对矿井水处理后回用,产生的经济效益为546万元/a,污染物减排4247t/a,废水减排531万m~3/a,具有显著的经济和环保效益。     

地下酸性矿井水治理工程设计及应用

为解决淄博市岳阳河地下酸性矿井水涌出污染环境的问题，设计采用石灰中和/充氧曝气/混凝沉淀/多级过滤组合工艺对该矿井水进行处理，文章对酸性矿井水处理的工艺流程、设计参数确定及工艺特点等进行了详细介绍。工程实践结果表明，当进水水质COD、NH₃-N、SS、总Fe、Mn分别为46,27,24,395,7 mg/L时，采用该矿井水处理工艺，出水水质达到16,0.9,6,0.4,0.2 mg/L,说明矿井水水质得到有效改善，该组合处理工艺对于处理酸性矿井水具有较好的处理效果。     

以纳滤为核心的矿井水净化技术研究及工程实践

以某铁矿矿井回灌水水质净化为背景,从纳滤膜进水预处理要求、纳滤膜结垢的防止、胶体污染的防治、生物污染的防治、有机污染的防治、膜劣化的防止等几方面,对矿井水纳滤处理过程展开深入研究,提出一套以纳滤为核心的高效节能矿井水净化技术工艺。采用“澄清池絮凝沉淀+多介质过滤+自清洗机械过滤+纳滤膜分离技术+次氯酸钠消毒”等以纳滤为核心的组合水净化技术对矿井水进行处理,产水水质满足国家规定的回灌水水质标准,运行成本较反渗透技术低30%左右,并建成国内首家冶金矿山示范工程。研究成果可为纳滤技术在冶金矿山行业的推广应用提供技术支撑。     

我国煤矿矿井水处理技术现状与展望

系统梳理了我国煤矿矿井水的处理技术现状,对高悬浮物矿井水、高矿化度矿井水和含特殊组分矿井水的常用处理技术进行了对比分析。近年来高矿化度和含特殊组分矿井水逐年增多,相关水质标准大幅提高,给煤矿矿井水处理提出了更高的要求。为了适应新形势,煤矿矿井水处理技术应通过科技创新,实现矿井水大规模低成本处理,支撑矿井水高效利用,一是要大力发展井下处理技术,利用井下空间和岩体自然净化优势大幅降低矿井水处理成本,并实现矿井水大规模调配与利用;二是要因地制宜利用西部矿区丰富的太阳能、地热等新能源以及火电厂余热等,驱动低温多效蒸发、膜蒸馏等处理技术,可大幅降低处理能耗;三是要通过对相关标准体系的完善,促进矿井水处理实现"分级处理、分质利用"。     

曝气生物滤池在水处理中的应用研究进展

主要介绍了曝气生物滤池(BAF)的作用原理及其特点,阐述了曝气生物滤池对有机物及悬浮物、磷、氨氮等污染物的处理效果。通过探讨温度、气水比、溶解氧、水力负荷、填料、反冲洗方式及挂膜方式这七大因素对曝气生物滤池处理效果的影响,以期为实际工程中选择合适的运行参数提供参考。根据曝气生物滤池的发展情况,指出了曝气生物滤池目前存在的问题,并提出了未来的曝气生物滤池应朝着组合工艺多样化、预处理技术高效化发展。     

地面定向钻进技术在导水断层治理中的技术研究与应用

随着煤矿开采,上组煤资源逐渐枯竭,矿井向下组煤延伸。开采下组煤主要的水害威胁为奥陶系灰岩承压水,在煤层带压开采过程中,预防奥灰突水成为下组煤开采过程中水害防治的重中之重,其中导水断层为诱发奥灰突水最主要的导水通道之一。为了有效的封堵由断层产生的导水通道,冀中能源股份有限公司邯郸郭二庄矿采用地面定向钻进结合地面注浆技术,对已探查出的采煤工作面附近的张性断层(F292断层)进行注浆加固改造,最终达到封堵断层导突水裂隙、降低奥灰突水风险的目的。实践结果表明,该项工程的实施有效的对F292断层导水性进行改造治理,实现安全生产。     

考虑含水率影响的煤岩变形及渗透率模型

煤矿开采深度不断增加,煤层瓦斯含量升高导致动力灾害逐渐增多,给煤矿安全开采带来严峻考验。对于瓦斯在煤层中流动的研究一直以来都备受关注,其中渗透率正是影响煤层中瓦斯流动的关键参数之一。因此,为准确模拟开采环境变化导致的煤岩变形及渗透特性变化,利用含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置,开展不同含水条件下孔隙压力升高过程中煤岩渗透特性的试验研究,建立考虑含水率的吸附方程和吸附-渗透率模型,探讨含水率和孔隙压力共同作用对煤岩变形及渗透特性的影响。研究结果表明:①孔隙压力升高过程中,径向应变及轴向应变随孔隙压力的升高均呈降低趋势,瓦斯流量的变化呈上升趋势,煤基质由于吸附瓦斯产生膨胀变形,体积应变逐渐减小。②当含水率恒定时,随着孔隙压力的升高,瓦斯吸附量随孔隙压力增大先增大而后趋于平缓,产生的吸附变形的变化趋势与其相同;当孔隙压力恒定时,煤岩的吸附量和吸附变形均随着含水率的增大而减小。③在恒定含水率条件下,煤岩渗透率曲线随孔隙压力的升高先减小后趋于平缓;而在相同的孔隙压力条件下,随含水率的增加,煤岩渗透率整体逐渐减小,而且含水率越大孔隙压力对渗透率的影响越弱,水分子对渗透率的影响越强。④构建了考虑含水率的吸附量计算方程,并在此基础上进一步构建考虑含水率煤岩吸附-渗透率模型,其中所计算的渗透率值与试验所测结果基本一致,反映了煤岩渗透率变化规律。     

煤系泥岩全应力—应变渗透试验研究

为了研究煤系泥岩在采动受力变形过程中渗透率变化的特点,进行了全应力—应变过程的渗透性试验。试验结果得出渗透率随轴向应力的增加可划分3个阶段,在此基础上,考虑渗透率与应力全过程耦合相对复杂的特点,对两者在峰前进行了耦合分析,得出其耦合曲线回归方程,探索了应力峰值和渗透率峰值相互间的关联效应。揭示了煤系泥岩在采动条件下渗透率的变化规律,为解决煤矿开采突水问题提供较重要的参考依据。     

上保护层开采下煤岩强扰动力学行为与渗透特性

保护层开采在低渗透高瓦斯近距离煤层中得到广泛应用,研究保护层开采扰动下的煤岩强扰动力学行为与渗透特性为进一步更加高效安全的开采被保护层煤层提供了理论支持。选取平煤集团十二矿上保护层己14煤层工作面己14-31010和被保护层己15煤层工作面己15-31030为研究对象,进行相似模拟试验和保护层开采过后被保护煤层受力分析。通过相似材料模拟试验获取保护层开采方式下被保护层的受力情况,上保护层开采过程中,煤层压力先增大后减小,采空区重新压实稳定后,应力状态近似恢复到原岩应力状态。通过对保护层开采后的被保护煤层受力分析获取煤层变形后的应力状态,上保护层开采过后,被保护层煤层产生变形,煤层上部分膨胀变形,应力小于原岩应力;下部分煤层压缩,应力大于原岩应力。结合二者的结果获取保护层开采方式下室内试验中被保护层煤层应力加载路径。依据被保护层煤层应力加载路径,设计进行采动耦合应力路径下的煤样渗流试验。试验结果表明:上保护层煤层开采过程中,同等试验条件下,被保护层煤层可承受的上保护层开采扰动应力越大,被保护层煤层开采过程中的煤体破坏应力峰值越大,体积应变越大;被保护层煤层开采过程中,M组煤样和N组煤样应力应变曲线与常规保护层卸荷三轴试验相比,扩容点出现位置明显提前;同等应力状态下,水压越大,煤样的体积应变越大;被保护层煤层开采过程中,M组煤样初始围压为35 MPa,围压对渗透率的影响大于轴压的影响,N组煤样初始围压为20 MPa,围压、轴压交替对渗透率产生主要影响,渗透率曲线呈现"W"型。两组试验中,扰动应力最大的试样破坏前的渗透率普遍大于其他试样的渗透率。     

综放面特殊煤层的注水降尘研究

基于淮南矿区谢桥煤矿1151(3)综放面,煤层松软、渗透性低、湿润性差的特殊条件,采用煤层注水工艺技术降尘,在注水孔布置方式及参数、注水孔封孔工艺、注水工艺等方面采取一定的技术措施.分析实测结果表明,实施该套工艺技术后,煤层水分平均增量为2.84%,采煤机司机处全尘降尘效率为72.6%,采煤机下风10 m处全尘降尘效率为65.95%,回风巷全尘降尘效率为56.8%,取得了良好的降尘效果.通过现场研究,得出该套煤层注水降尘工艺技术确实可行,解决了特殊煤层的注水降尘技术难题.     

首山一矿大采高综采工作面瓦斯治理技术研究与应用

首山一矿现主采己组（二₁）煤层透气性低、煤体松软、煤与瓦斯突出危险性严重,且大多不具备合适保护层的煤层条件,属于高应力低透气性松软突出煤层。煤层赋存条件差,顶板破碎,瓦斯涌出异常,突出危险性严重,瓦斯压力大,严重导致矿井采掘接替失调。正在开采的己_15-17-12090综采工作面开采高度达到6 m,目前属于平煤集团开采高度最大的综采工作面,采面内煤层结构较为简单,以亮煤为主,玻璃光泽,煤层厚度有一定变化,采面煤层厚度为合层状态,采面己_15-17煤层厚度一般为3.2～6.7 m,平均厚6.2 m,为了提高本煤层瓦斯释放效果,保证综采工作面安全回采,采取在己_15-17-12090综采工作面中煤巷施工水力造穴技术,水力造穴装置前端封闭,具有造穴功能,实现了不退出钻杆钻进、造穴一体化的作用,高压水对煤层进行造穴后形成的洞穴空间,提高煤层的透气性和瓦斯释放能力,经过研究证明:采用水力造穴综合治理技术之后,工作面回风流瓦斯浓度高的问题得到很好的缓解,保证了矿井的安全高效生产,为相关地质条件的采煤工作面瓦斯治理提供参考。     

淮南潘谢矿区土地与水域演变趋势及治理对策

淮南潘谢矿区为高潜水位煤层群开采条件,随着煤炭大规模开发,引起地表大范围的沉陷导致生态环境发生严重变化,在现状调查的基础上,结合矿区生产规划,应用开采沉陷预测技术、地理信息及遥感技术,对淮南矿区土地、水域演变趋势进行研究并提出治理对策。分析结果表明沉陷区土地面积占比整体快速下降,而水体面积占比快速上升,到煤炭资源采毕后,淮南潘谢矿区范围内（不包括留设煤柱保护的建筑用地）积水面积相当于100个西湖,达597.6km2;蓄水容积相当于3个太湖,达143.6亿m3;生态系统结构由陆生生态系统转变为水陆复合生态系统。鉴此提出一套湿地生态系统重构、生态农业构建等多种治理模式相结合的复垦和生态修复体系,充分利用沉陷区并改善生态环境;结合沉陷积水区、天然湖泊洼地及水系相通的条件,将沉陷区开发为蓄水工程,为国家“引江济淮”服务,改善区域水资源短缺现状。     

综合探测技术在覆岩破坏观测中的应用研究

从小浪底水库下采煤防治水技术工作的需求出发,首次尝试采用钻探与物探手段相结合、多种物探手段相结合以及井上下观测相结合的综合探测手段进行小浪底水库下煤炭资源开采后覆岩破坏规律的观测,取得了较好的效果,准确判断了煤层开采后的覆岩破坏情况和导水裂隙带高度,为新安煤矿合理设计水库下开采的方式方法提供了重要的参数依据和技术支撑。     

蒙西深部复合水体下高强度安全疏控水开采技术

针对蒙西矿区纳林河二号矿井开采深度大,主采煤层受多层含水层威胁、开采强度大的特点,在确定该矿区水害威胁类型的基础上,采用数值模拟、物理相似模拟和经验类比的方法研究了主采煤层覆岩破坏高度,分析了各含水层的充水规律,提出了复合水体下安全“疏控水”技术方案。研究结果表明：蒙西矿区开采主要防治水问题是复合水体威胁下安全采煤;预计得到纳林河二号矿井3-1煤开采垮落带高度按照垮采比4.5倍选取,裂采比按照15倍选取;提出的复合水体下“疏控水”采煤的总体方案为对于白垩系志丹群含水层采取“顶水开采”的方案,对于直罗组底部砂岩含水层采取“边回采边疏降”的控水方案,对于延安组含水层则采取“钻孔疏干或疏降与回采疏干或疏降相结合、先疏后采与边疏边采相结合”的疏水方案。     

煤体固液耦合的结构及渗透性演变规律

为了研究煤层固液耦合和渗透水压力(水力梯度)作用下的结构改造及渗透性演变规律,在MTS 815.02电液伺服岩石力学试验系统上采用瞬态压力脉冲法进行了煤体全应力应变过程中的渗透性测试。试验结果表明,煤体的渗透性与其内部结构密切相关,在全应力应变过程,煤体渗透性的演变与其内部裂隙的变化趋势一致。在应变软化至峰值强度的24.98%时,煤体渗透性达15.69×10-13cm/s,分别是弹性阶段和峰值时的79.30倍和16.34倍。在固液耦合不产生损伤的条件下,瞬态渗透系数整体与水力梯度成正比关系。渗透水压力可引起结构面的错动闭合或导致破裂碎屑集聚堵塞渗流通道。当煤样变形进入到弹塑性阶段以后,瞬态渗透系数随时间延长先整体降低,降低到一定值时突然急剧增大至一定峰值,然后再逐渐降低并趋于稳定。且煤样由弹塑性经塑性至破坏(残余强度)阶段,中间突变的峰值与初始瞬态渗透系数的差值越来越小,出现中间突变峰值所需时间越来越长。采用瞬态压力脉冲法测量评价岩石的渗透性时,应采用上下水压差第一次趋于稳定时的数据来计算其渗透系数。