晉能控股煤業(yè)集團(tuán)寺河礦在國(guó)內(nèi)首家試驗(yàn)井下高雜質(zhì)污水就地凈化技術(shù)，讓污水不上井就能變成清澈見底的凈水，技術(shù)成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。同時(shí)，每年還可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益上百萬(wàn)元。

在此之前，煤礦多采用自然沉淀方式，對(duì)井下高雜質(zhì)污水簡(jiǎn)單處理后，由排水泵排入中央水倉(cāng)，再經(jīng)多級(jí)轉(zhuǎn)載，排至地面污水處理廠進(jìn)行處理。在此過(guò)程中，高含量的雜質(zhì)對(duì)泵體磨損大，造成故障率增加，引發(fā)管網(wǎng)系統(tǒng)堵塞，大量的煤泥沉積增加水倉(cāng)清淤頻次……“高雜質(zhì)污水處理技術(shù)解決了井下污水多級(jí)轉(zhuǎn)載至地面處理的問(wèn)題，也降低了設(shè)備、系統(tǒng)的故障率和生產(chǎn)成本的投入，還有效減少了水資源的浪費(fèi)。”寺河礦副礦長(zhǎng)馮強(qiáng)說(shuō)，“對(duì)于我們，乃至全行業(yè)來(lái)說(shuō)，高雜質(zhì)污水處理技術(shù)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益，都是巨大的。”

高雜質(zhì)污水處理技術(shù)好處多

作為全國(guó)最大的煤與瓦斯突出礦井，寺河礦每天施工6500多米的鉆孔，至少產(chǎn)生高雜質(zhì)污水6000噸/天。

“近年來(lái)，我國(guó)對(duì)水資源的保護(hù)力度不斷加強(qiáng)，很多煤礦企業(yè)為處理污水投入了大量人力、物力以及資金。但受工業(yè)廢水處理的技術(shù)限制，且采取的處理工藝沒有針對(duì)性，不僅工作效率不高，還浪費(fèi)藥劑。”馮強(qiáng)介紹說(shuō)，“而我們對(duì)高雜質(zhì)污水處理的項(xiàng)目研究，圍繞著低能耗、高效率和資源化方向進(jìn)行。”

2020年以來(lái)，寺河礦技術(shù)人員不斷加大高雜質(zhì)污水處理的項(xiàng)目研究。在經(jīng)過(guò)大量前期調(diào)研、應(yīng)用試驗(yàn)后，該礦結(jié)合平板陶瓷膜在不添加藥劑情況下就能實(shí)現(xiàn)污水的高精度凈化特性，進(jìn)行了以平板陶瓷膜為主要處理單元的工藝項(xiàng)目試驗(yàn)。

項(xiàng)目試驗(yàn)是在原有的給排水系統(tǒng)中，增加一套平板陶瓷膜凈化系統(tǒng)，包括一臺(tái)水泵、一個(gè)循環(huán)水罐和一個(gè)循環(huán)水池。污水經(jīng)水泵加壓進(jìn)入循環(huán)水罐中，再經(jīng)循環(huán)水泵輸送至平板陶瓷膜凈化設(shè)備進(jìn)行循環(huán)凈化，凈化后的清水自流進(jìn)入循環(huán)水池復(fù)用。為防止過(guò)濾截留的雜質(zhì)在膜表面形成凝膠層，系統(tǒng)還設(shè)置有膜自動(dòng)清洗裝置，可根據(jù)膜污染情況定期反沖洗，保證陶瓷膜表面的通透性。“平板陶瓷膜過(guò)濾技術(shù)，雖然只是一項(xiàng)物理處理工藝，但雜質(zhì)過(guò)濾處理率高達(dá)90%以上，能有效降低污水濁度。”該礦機(jī)電管理部技術(shù)員李進(jìn)虎介紹，經(jīng)該裝置處理過(guò)的水質(zhì)，有效達(dá)到了工業(yè)回用標(biāo)準(zhǔn)：“肉眼就能看出來(lái)，煤泥水流經(jīng)裝置箱后，直接變成了清澈見底的凈水。”

“以前打鉆，因抽排煤泥水造成燒泵時(shí)有堵塞管網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生，停機(jī)處理，非常麻煩。”作為新項(xiàng)目試用的受益者之一，該礦千米鉆機(jī)一隊(duì)鉆機(jī)司機(jī)任澤宇有著深刻的感受：“現(xiàn)在只管專心打鉆，基本不用擔(dān)心污水抽排發(fā)生的燒泵、堵系統(tǒng)情況，每班也能提升十幾米的鉆孔進(jìn)尺。”

高雜質(zhì)污水不上井、就地凈化后，直接將污水轉(zhuǎn)化成為了凈水資源，全部被千米鉆機(jī)施工鉆孔時(shí)復(fù)用，凈化水復(fù)用率達(dá)100%以上。“每臺(tái)鉆機(jī)每天打鉆的用水量在100噸左右。以前這部分水全部由地面進(jìn)行凈水供給，現(xiàn)在通過(guò)把打鉆返出來(lái)的污水就地凈化、直接復(fù)用，完全能夠?qū)崿F(xiàn)地面不補(bǔ)水就能鉆孔施工的要求。一旦全部推廣開，環(huán)保效益也是非?？陀^的。”李進(jìn)虎說(shuō)，“由于地面不再進(jìn)行凈水補(bǔ)給，也能減少對(duì)鉆機(jī)的凈水管網(wǎng)鋪設(shè)。目前井下距離主凈水系統(tǒng)最近的一臺(tái)鉆機(jī)都在1000米以上，現(xiàn)在這1000多米的管路就能省去，大約能節(jié)約成本數(shù)萬(wàn)元。鉆機(jī)污水不上井，也大大緩解了地面污水處理廠工作壓力。”

實(shí)現(xiàn)一系列技術(shù)創(chuàng)新

“該項(xiàng)目除了不用加藥劑就能實(shí)現(xiàn)污水凈化外，還有一個(gè)更大的創(chuàng)新點(diǎn)，就是不采用電力作為動(dòng)力源。這項(xiàng)嘗試，在國(guó)際上也是領(lǐng)先水平的。”寺河礦機(jī)電管理部主任工程師王凱介紹。

針對(duì)煤與瓦斯突出礦井實(shí)際以及井下作業(yè)環(huán)境復(fù)雜的情況，他們對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行了小型模塊化、可移動(dòng)式設(shè)計(jì)，能夠隨鉆機(jī)移動(dòng)而移動(dòng)。并開發(fā)出了一套氣動(dòng)控制系統(tǒng)，利用壓縮空氣作為動(dòng)力源，無(wú)需電力設(shè)備接入，既解決了防爆問(wèn)題，也有效滿足了裝置隨時(shí)移動(dòng)的需求。“針對(duì)整個(gè)項(xiàng)目試驗(yàn)的技術(shù)關(guān)鍵和難點(diǎn)，我們進(jìn)行了大量的創(chuàng)新試驗(yàn)，其中還有兩項(xiàng)技改成果，受到了國(guó)家發(fā)明專利的授權(quán)。”王凱說(shuō)。兩項(xiàng)專利中，《一種防爆高壓自動(dòng)補(bǔ)水器》是針對(duì)項(xiàng)目環(huán)節(jié)中，高壓液體間流量不穩(wěn)定導(dǎo)致濃差極化現(xiàn)象的技術(shù)短板，設(shè)計(jì)的一種防爆高壓自動(dòng)補(bǔ)水器，能夠?qū)崿F(xiàn)高壓液體間歇性自動(dòng)補(bǔ)充，保持受液容器液位穩(wěn)定，保證凈化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行?！兑环N循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)》則是為該項(xiàng)目提供了一種循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)，解決了瓦斯抽放過(guò)程中水泵過(guò)流件結(jié)垢嚴(yán)重，導(dǎo)致瓦斯抽放運(yùn)行效率低下，影響生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行的問(wèn)題。同時(shí)還節(jié)省了因水泵結(jié)垢后高昂的清理檢修費(fèi)用。

這兩項(xiàng)專利的成功研發(fā)，有效提升了項(xiàng)目應(yīng)對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景的適應(yīng)能力，對(duì)礦井瓦斯抽采能力也有著積極推動(dòng)作用。

全面推廣高雜質(zhì)污水處理技術(shù)

“高雜質(zhì)污水處理項(xiàng)目在井下取得良好效果后，我們?cè)?021年4月，又將該項(xiàng)目引入到了地面瓦斯抽放泵站，進(jìn)行項(xiàng)目的延伸試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)污水處理向污水資源化的最大化轉(zhuǎn)變。”王凱說(shuō)。

該礦目前有8臺(tái)瓦斯抽放泵，配置有3個(gè)吸水池，每天工作會(huì)損失水量約80噸，需要等量?jī)羲a(bǔ)給。而補(bǔ)充水質(zhì)因含有大量煤粉、巖粉顆粒且水質(zhì)硬度較高，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致抽放泵結(jié)垢，增加設(shè)備功耗。且經(jīng)后期污水處理廠處理后，會(huì)產(chǎn)生大量煤泥。在對(duì)煤泥進(jìn)行回收過(guò)程中，會(huì)再次產(chǎn)生少量的污水，造成二次水質(zhì)污染。對(duì)此，該礦在項(xiàng)目試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，增加一套反滲透膜脫鹽裝置和一套壓濾裝置，順利解決了上述問(wèn)題。

“通過(guò)反滲透裝置脫鹽處理后，水質(zhì)得到一定的軟化凈化，由含雜質(zhì)的硬水變?yōu)榱藵崈糗浰?，從而有效提升了瓦斯抽放泵站運(yùn)行效率15%以上，降低因結(jié)垢導(dǎo)致的故障率85%以上。”王凱介紹，“過(guò)濾截留的雜質(zhì)則經(jīng)過(guò)壓濾機(jī)反復(fù)壓濾，形成濾餅，直接能夠回收至選煤廠進(jìn)行再利用，又能增加一定量的經(jīng)濟(jì)收益。”

目前，該項(xiàng)目已在寺河礦地面瓦斯抽放泵站成功應(yīng)用，有效提高了水資源的利用率，避免了污水的外排，有效推動(dòng)了煤炭行業(yè)保護(hù)水資源的進(jìn)程，為守護(hù)綠水青山，貢獻(xiàn)了行業(yè)力量。寺河礦始終堅(jiān)持改革創(chuàng)新積蓄新動(dòng)能。2022年，該礦將積極開展科技創(chuàng)新工作，聚焦通風(fēng)、抽放、采掘、機(jī)電、地測(cè)、運(yùn)輸六大系統(tǒng)中需要攻關(guān)的20多個(gè)科技項(xiàng)目，深入課題攻關(guān)，不斷為晉能控股集團(tuán)高質(zhì)量發(fā)展注入新的內(nèi)涵。