矿井污水处理设备工作原理及核心优势

一、矿井污水处理设备工作原理

矿井污水主要来源于井下生产排水、地表径流及地下水渗透，具有 “高悬浮物(煤粉、岩粉)、高硬度、含重金属(如铅、锌、铁)及少量有机物” 的特点，部分矿井还存在酸性或碱性污水。其核心处理逻辑是 “先除渣降浊，再除重金属与硬度，最后深度净化”，具体流程如下：

(一)预处理阶段：除渣降浊，平衡水质

格栅与沉砂：污水首先进入粗格栅拦截直径≥20mm 的大块杂质(如石块、木材、设备残骸)，随后通过细格栅过滤 5-20mm 的煤粉团、岩屑等，避免后续设备堵塞。格栅截留物由输送机外运处置，污水则流入沉砂池，利用重力分离密度较大的砂粒、矿渣，减少对后续设备的磨损。

预沉淀处理：经沉砂的污水进入初沉池(或斜管沉淀池)，通过重力作用使悬浮煤粉、细岩粉等沉降，上层澄清液进入核心处理单元。对于高浊度污水，部分设备会在此阶段投加混凝剂(如聚合氯化铝) ，使微小颗粒凝聚成大絮体，提升沉淀效率，悬浮物去除率可达 60%-80%。

水质调节：针对酸性(pH<6.5)或碱性(pH>8.5)污水，调节池内通过自动投加酸碱调节剂(如石灰、硫酸)将 pH 值稳定在 6.5-8.5 之间，为后续生化处理和重金属去除创造适宜条件。同时，调节池可缓冲井下排水的水量波动，确保处理系统稳定运行。

(二)核心处理阶段：除重金属、降硬度、降解有机物

此阶段是矿井污水净化的核心，需针对不同污染物采用专项技术，主流分为 “物理化学处理 + 生化处理” 组合工艺。

重金属去除单元：

采用化学沉淀法：向污水中投加硫化物(如硫化钠)或氢氧化物(如氢氧化钠)，使重金属离子(Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺等)形成不溶性硫化物或氢氧化物沉淀，再通过沉淀池分离。对于低浓度重金属，可采用螯合树脂吸附法，利用树脂的螯合基团特异性吸附重金属离子，吸附饱和后通过再生液洗脱回收，实现重金属资源化。

针对含铁量高的矿井水(如赤铁矿矿井)，增设曝气氧化池，通过曝气将 Fe²⁺氧化为 Fe³⁺，再形成氢氧化铁沉淀去除，同时降低污水色度。

硬度与浊度处理单元：

采用石灰 - 纯碱软化法：投加石灰(Ca (OH)₂)去除碳酸盐硬度，投加纯碱(Na₂CO₃)去除非碳酸盐硬度，使污水中钙、镁离子形成碳酸钙、氢氧化镁沉淀，降低水硬度(可从 300-500mg/L 降至 50mg/L 以下)，避免后续设备结垢。

中大型设备常用气浮装置替代沉淀池，通过释放微气泡吸附悬浮絮体和油类物质(井下机械泄漏的润滑油)，悬浮物去除率可达 95% 以上，出水浊度≤5NTU。

生化处理单元：

针对含少量有机物(如井下人员生活污水、煤层渗出的腐殖质)的矿井水，采用生物接触氧化法或A/O 工艺。生物接触氧化池中，填料表面的生物膜吸附降解有机物;A/O 工艺则通过厌氧 - 好氧阶段去除有机物和部分氮磷，COD 去除率可达 70%-85%。若污水有机物含量极低(COD<50mg/L)，可省略此阶段，直接进入深度处理。

(三)深度处理阶段：精准净化，实现回用或排放

矿井污水处理后多需回用(如井下防尘洒水、设备冷却、地面绿化)，因此深度处理需满足回用水质要求，具体流程如下：

过滤处理：采用石英砂过滤器去除残留悬浮颗粒，再通过活性炭过滤器吸附异味、色素及微量有机物，部分高端设备采用超滤膜过滤，截留粒径 0.01-0.1μm 的胶体、细菌等，出水悬浮物浓度≤1mg/L。

消毒处理：对于回用至井下或地面生活杂用的污水，需增设消毒单元，常用紫外线消毒或次氯酸钠消毒，杀灭大肠杆菌、葡萄球菌等微生物，消毒率≥99.9%，避免细菌滋生导致设备腐蚀或人员健康风险。

脱盐处理(可选)：若需回用至设备冷却或锅炉补水，需采用反渗透(RO)技术或电渗析技术去除水中溶解性盐类，使电导率降至 10μS/cm 以下，满足高水质回用需求。

污泥与废渣处理：预处理和核心处理产生的污泥(含煤粉、重金属沉淀、化学絮体)经浓缩、脱水(常用板框压滤机或离心脱水机)后，形成含水率≤75% 的泥饼。其中，煤粉可回收用于燃烧发电，含重金属的污泥则交由专业机构无害化处置;沉砂池的矿渣可用于井下充填或制砖，实现固废资源化。

二、矿井污水处理设备核心优势

(一)针对性强，污染物去除精准高效

采用 “除渣 + 混凝沉淀 + 重金属去除 + 深度过滤” 组合工艺，对悬浮物去除率可达 98% 以上，重金属(铅、锌、铜)去除率≥95%，硬度降低 80% 以上，能有效处理矿井污水中的特征污染物，出水可满足《煤炭工业污染物排放标准》(GB 20426-2006)或回用水质要求(如《煤矿矿井水利用水质标准》GB/T 20922-2007)。

针对酸性矿井水、高重金属矿井水等特殊场景，可定制强化酸碱调节模块、螯合吸附模块，解决传统设备 “处理不达标” 的痛点，适配不同地质条件的矿井需求。

(二)适配性广，契合矿企复杂场景

设备可根据矿井规模灵活定制：小型一体化设备(日处理量 50-500m³)适配小型煤矿或掘进工作面临时排水;中型模块化设备(日处理量 500-5000m³)适配中型矿井;大型成套设备(日处理量 5000m³ 以上)适配大型矿井或矿业集中区，同时支持井下移动式安装(如防爆型小型设备)和地面固定式建设，适配矿企井下、地面多场景需求。

核心部件采用防爆、防腐设计：风机、水泵等设备具备防爆认证，可用于井下易燃易爆环境;设备壳体采用 316L 不锈钢或玻璃钢材质，耐酸碱腐蚀，使用寿命较普通碳钢设备延长 50% 以上，适应矿井污水的腐蚀性特点。

(三)运行稳定可靠，运维成本可控

配备智能运维系统，实时监测进水流量、pH 值、悬浮物浓度、重金属含量等 10 余项参数，当水质超标或设备故障时，自动启动应急程序(如切换备用过滤单元、调整药剂投加量)，并向运维人员发送预警信息，避免污水外溢污染土壤和地下水。

自动化程度高，格栅清理、药剂投加、污泥排放等流程均实现自动控制，日常运维仅需 2-3 人定期巡检和更换耗材;污泥脱水后体积缩减 60% 以上，降低固废运输和处置成本，中型设备日均运维成本可控制在 5-8 元 / 吨水。

(四)资源化程度高，兼具环保与经济价值

处理后的污水可实现多重回用：井下防尘洒水(占回用总量 60% 以上)、设备冷却用水、地面绿化用水，部分达标污水可用于周边农田灌溉，每年可为矿企节约自来水用量 30%-50%，降低用水成本。

回收资源创造收益：沉淀的煤粉纯度达 70% 以上，可回收至选煤厂再利用;含重金属的污泥经提炼可回收铅、锌等金属;部分设备可利用处理过程中产生的余热加热回用污水，降低冬季采暖能耗，实现 “治污 - 节水 - 资源回收” 的良性循环。

(五)合规性强，响应环保政策

设备设计、生产及排放严格遵循《煤炭工业污染物排放标准》《地下水质量标准》等法规要求，可提供实时水质监测数据、环保验收报告及固废处置记录。对于生态敏感区域的矿井，设备可接入当地环保部门的在线监控平台，实时上传排放数据，助力矿企落实 “绿色矿山” 建设要求，规避环保处罚风险。

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