露天煤礦作為煤炭開采的一種重要形式，因其開采規(guī)模大、產量高，一直在煤炭行業(yè)及在國民經濟建設中發(fā)揮著舉足輕重的作用。1992年，隨著我國第一座自行設計、建設的大型露天煤礦─霍林河一號露天煤礦的建成投產，標志我國在大型露天煤礦的建設水平上又上了一個新臺階，隨后我國相繼開發(fā)建設了伊敏河、元寶山、準格爾、平朔大型露天礦區(qū)。露天礦區(qū)的建設規(guī)模巨大，涉及國計民生的各個方面，在露天礦區(qū)的總體規(guī)劃中，往往會形成以煤炭為依托、以電力、鋼鐵為龍頭的重工業(yè)格局。在露天礦區(qū)的規(guī)劃建設中會受到諸多因素的制約，其中水源成為制約礦區(qū)建設和可持續(xù)發(fā)展的重要因素。我國大型露天礦田的分布主要集中在山西和內蒙地區(qū)，而這些地區(qū)溫帶大陸性氣候特征明顯，水資源匱乏，干旱少雨、風沙大。因此，充分的、最大限度的使用和利用水資源對露天礦區(qū)的建設和發(fā)展具有十分重要的意義。

 污、廢水資源化是實現(xiàn)露天礦區(qū)最大限度使用和利用水資源最有效的途徑，而污、廢水處理技術是實現(xiàn)資源化的保證，露天礦區(qū)工業(yè)用水對水質的不同要求為實現(xiàn)onclick="g(‘污水‘);">污水資源化提供了可能和發(fā)展空間。本文根據我國現(xiàn)已投產運行的霍林河、伊敏河、元寶山、準格爾、平朔等大型露天礦區(qū)污、廢水處理工藝及onclick="g(‘污水‘);">污水資源化的現(xiàn)狀，通過對現(xiàn)狀的分析展望我國露天礦區(qū)onclick="g(‘污水‘);">污水處理工藝的發(fā)展趨勢，闡述我國露天礦區(qū)實現(xiàn)污、廢水資源化的有利條件及制約因素，并提出充分實現(xiàn)資源化的有效途徑。

1 露天礦區(qū)給排水工程及資源化現(xiàn)狀

1.1 露天礦區(qū)特點及用水量組成

 露天礦區(qū)一般由露天礦、選煤廠、油庫、火藥廠、機修廠、居住區(qū)等單項工程組成。從礦區(qū)工業(yè)企業(yè)的布局看，露天礦及選煤廠工業(yè)場地通過皮帶運輸機相連；礦區(qū)居住區(qū)一般距工業(yè)場地較遠。整個礦區(qū)工業(yè)建筑分散，工業(yè)場地戰(zhàn)線很長，沒有明確的露天工業(yè)場地界限。從供水分布看，用水大戶為露天礦、選煤廠和居住區(qū)，其中露天礦主要用水量為礦山公路防塵灑水；選煤廠用水主要為洗煤生產用水；居住區(qū)用水主要為生活用水。見用水量組成表(表1)。

注：上述礦區(qū)水源除準格爾礦區(qū)水源取自黃河水、元寶山礦區(qū)水源取自露天疏干水之外，其余水源由地下水源保證。

1.2 露天礦區(qū)污、廢水量組成

 露天礦區(qū)污、廢水一般由工業(yè)場地及生活區(qū)的生產生活onclick="g(‘污水‘);">污水、采掘場疏干排水、采掘場礦坑排水、礦區(qū)所屬地方井工礦井下排水等組成。見水量組成表(表2)。

1.3 露天礦區(qū)污、廢水水質及處理工藝現(xiàn)狀

由于露天礦區(qū)的自身特點不盡相同，礦區(qū)污、廢水處理廠所接納的水質也不相同。隨著水處理技術的不斷發(fā)展，礦區(qū)污、廢水處理所采取的處理工藝不斷發(fā)展，各種水處理工藝在實踐中不斷的接受檢驗，有成功的經驗，也有失敗的教訓。本文收集了霍林河露天礦等六大露天煤礦onclick="g(‘污水‘);">污水處理廠的onclick="g(‘污水‘);">污水水質指標和處理工藝，見表3。

1.4 露天礦區(qū)污、廢水資源化現(xiàn)狀

我國露天礦區(qū)根據各自礦區(qū)的實際情況及建設時期等特定因素，onclick="g(‘污水‘);">污水資源化程度各不相同，見表4。

2 露天礦區(qū)onclick="g(‘污水‘);">污水處理工藝選擇及資源化發(fā)展趨勢

2.1 onclick="g(‘污水‘);">污水處理工藝選擇及發(fā)展趨勢

2.1.1 onclick="g(‘污水‘);">污水處理水量及水質分析

由于露天礦區(qū)工業(yè)場地與居住區(qū)規(guī)劃格局的不同，礦區(qū)onclick="g(‘污水‘);">污水處理廠的規(guī)模和onclick="g(‘污水‘);">污水水質濃度也不一樣，從表2及表3分析，霍林河、準格爾、伊敏河礦區(qū)進入onclick="g(‘污水‘);">污水處理廠的水質為生活與工業(yè)廢水混合，其余礦區(qū)為僅處理工業(yè)廢水；從onclick="g(‘污水‘);">污水處理廠規(guī)模上分析，礦區(qū)處理廠規(guī)模小，尤其是工業(yè)場地onclick="g(‘污水‘);">污水處理廠規(guī)模很小，與礦區(qū)大規(guī)模用水量比較反差相當大，平朔礦區(qū)(不含生活區(qū))總用水量為27000m3/d，而onclick="g(‘污水‘);">污水處理廠規(guī)模僅為1300 m3/d，這是由于供水大量消耗于礦山公路灑水及選煤補充水，沒有進入排水系統(tǒng)的原因；從onclick="g(‘污水‘);">污水處理廠進水水質分析，礦區(qū)onclick="g(‘污水‘);">污水濃度與城市onclick="g(‘污水‘);">污水濃度相比偏低，SS值相對較高，BOD及COD絕對值較低，僅對工業(yè)場地而言，onclick="g(‘污水‘);">污水可生化性較差。

2.1.2 onclick="g(‘污水‘);">污水處理工藝分析

從表3onclick="g(‘污水‘);">污水處理現(xiàn)狀分析，礦區(qū)onclick="g(‘污水‘);">污水處理與城市onclick="g(‘污水‘);">污水處理工藝同步發(fā)展，在統(tǒng)計調查的五大露天礦區(qū)中，onclick="g(‘污水‘);">污水處理工藝分別采用了一級處理+onclick="g(‘污水‘);">污水庫、普通活性污泥法+深度處理、生物膜法、SBR+深度處理等處理工藝，從實際的運行效果分析，一級處理+onclick="g(‘污水‘);">污水庫處理工藝、生化處理+深度處理工藝處理效果較好，生物膜法工藝由于不適應礦區(qū)含油的水質特點，實踐證明是失敗的。

2.1.3 onclick="g(‘污水‘);">污水處理工藝選擇及發(fā)展趨勢

礦區(qū)onclick="g(‘污水‘);">污水水質濃度偏低，SS偏高、BOD值較低(安家?guī)X露天礦例外)，與城市onclick="g(‘污水‘);">污水相比可生化性差。由于礦區(qū)onclick="g(‘污水‘);">污水水質的行業(yè)特點，onclick="g(‘污水‘);">污水處理工藝選擇必須切合礦區(qū)水質的實際特點。通過對水質及onclick="g(‘污水‘);">污水處理的實際運行效果分析，筆者認為一級處理+onclick="g(‘污水‘);">污水庫工藝、二級生化處理+深度處理工藝為露天礦區(qū)onclick="g(‘污水‘);">污水處理的首選工藝。

onclick="g(‘污水‘);">污水庫工藝為工業(yè)場地onclick="g(‘污水‘);">污水處理廠的首選工藝，其優(yōu)越性為a:充分適合礦區(qū)onclick="g(‘污水‘);">污水水質特點，工藝流程合理b:適應礦區(qū)onclick="g(‘污水‘);">污水資源化復用。其缺點為a:onclick="g(‘污水‘);">污水庫水質不易保證b:受到地形限制，理想的是利用自然地形修建onclick="g(‘污水‘);">污水庫，人工開挖onclick="g(‘污水‘);">污水庫基建投資大。二級生化處理+深度處理工藝為混合onclick="g(‘污水‘);">污水處理廠的首選工藝，其優(yōu)越性為處理效果好、出水水質可達到復用于綠化、道路灑水、選煤補充水的要求，適合礦區(qū)實現(xiàn)onclick="g(‘污水‘);">污水資源化。其缺點為投資高，配套onclick="g(‘污水‘);">污水資源化工程造價高。

 隨著水處理技術的不斷實踐和發(fā)展，筆者認為針對露天礦區(qū)的水質特點，onclick="g(‘污水‘);">污水處理工藝采用混凝強化一級處理，視出水水質分期建設onclick="g(‘污水‘);">污水庫或二級處理工藝為新建露天礦區(qū)值得推薦的處理工藝。該工藝由曝氣沉砂池和一沉池組成，強調混凝劑在onclick="g(‘污水‘);">污水處理中的作用，向曝氣沉砂池中投加無機混凝劑，使onclick="g(‘污水‘);">污水中的懸浮和膠體態(tài)物質與混凝劑作用發(fā)生脫穩(wěn)、聚集并有效除磷，向一沉池中投加有機高分子絮凝劑提高混凝去除效率�；炷龔娀患壧幚矸系V區(qū)onclick="g(‘污水‘);">污水SS偏高、生化性較差的水質特征，將常規(guī)凈水處理工藝的混凝技術用于onclick="g(‘污水‘);">污水處理，理論上非常適合，該工藝雖未在煤炭系統(tǒng)使用，但在處理城市onclick="g(‘污水‘);">污水中已取得成功經驗，值得引起工程設計實踐的重視。

2.2 露天礦區(qū)onclick="g(‘污水‘);">污水資源化發(fā)展趨勢

2.2.1 實現(xiàn)礦區(qū)onclick="g(‘污水‘);">污水資源化的有利條件

2.2.1.1 污、廢水水量及水質保證

從表2的統(tǒng)計結果分析，露天礦區(qū)的疏干水、所屬井工礦井下排水(平朔安家?guī)X)、礦坑排水等生產廢水排放量巨大，水質良好，僅元寶山露天礦疏干水第一開采年的排放量就為55萬m3/d，其水質可作為生活飲用水水源。充足的污廢水量及良好的水質為露天礦區(qū)實現(xiàn)污廢水資源化提供了物質保證 。

2.2.2.2 礦區(qū)用水特點使污廢水資源化成為可能

從表1的統(tǒng)計結果分析，礦區(qū)的用水大用戶為道路灑水、選煤生產用水，露天礦與坑口電廠聯(lián)建的礦區(qū)電廠循環(huán)冷卻用水、沖灰水水量需求很大，而洗煤用水、綠化及道路灑水、循環(huán)冷卻水對水質的要求較低，見表5、表6。礦區(qū)生產廢水通過簡易處理或根據實際水質情況直接復用完全可能。礦區(qū)用水可實現(xiàn)分質供水的現(xiàn)狀使礦區(qū)實現(xiàn)污廢水資源化成為可能。

2.2.2 實現(xiàn)礦區(qū)污廢水資源化的制約因素

從表4的統(tǒng)計結果分析，我國露天礦區(qū)onclick="g(‘污水‘);">污水資源化的利用率較低，原因是受到了技術、基建投資、管理體制等諸多因素的制約，制約因素如下：

2.2.2.1 污廢水產生特點的不同

礦區(qū)生活onclick="g(‘污水‘);">污水及一般生產、生活廢水在礦區(qū)建設中一次性形成管道收集系統(tǒng)，但其水量很小，通過處理實現(xiàn)資源化不能根本上解決礦區(qū)水資源缺乏的現(xiàn)狀。疏干水及礦坑排水從開采工藝上講是為了滿足露天開采的需要，疏干水位于露天坑附近，距離復用水中心距離很遠，資源化配套的輸送及貯存工程量較大；礦坑排水排放的是露天坑的暴雨排水，瞬時流量大，要求排水周期短，復用資源化的技術難度大。

2.2.2.2 基建投資的制約

在解決了資源化水源及用戶的前提下，在處理技術的保證下，實現(xiàn)onclick="g(‘污水‘);">污水資源化的最大制約因素是基建投資，由于道路灑水及選煤生產用水的不連續(xù)性，實現(xiàn)onclick="g(‘污水‘);">污水資源化除必要的處理設施和管道輸送系統(tǒng)之外，建設大容積的貯水構筑物是必不可少的，基建投資很大，制約了礦區(qū)onclick="g(‘污水‘);">污水資源化的發(fā)展。

2.2.2.3 體制的制約

露天礦區(qū)從管理體制及項目建設上，露天、礦井、電廠等從體制上是分別建設管理的，企業(yè)與行業(yè)的界限制約了資源化的充分實現(xiàn)。元寶山礦區(qū)疏干水實現(xiàn)了供水水源的資源化，但大量的疏干水外排而沒有用于120萬KW發(fā)電廠的供水，造成了巨大的水資源浪費就是體制上的制約。

2.2.3 解決礦區(qū)水資源化的有效途徑

2.2.3.1 實現(xiàn)露、井結合

以露天開采為龍頭，結合礦井開采，在體制上打破企業(yè)之間行政管理的制約。平朔安家?guī)X露天煤礦15Mt/d的生產能力已經形成，礦區(qū)結合自身特點將周邊地方管理的井工煤礦納入礦區(qū)統(tǒng)一管理，不但解決了產品煤配煤的需要，onclick="g(‘污水‘);">污水資源化也得以充分實現(xiàn)，克服了onclick="g(‘污水‘);">污水深度處理全部復用僅能節(jié)約700m3/d地下水源的復用能力不足，通過對井下排水的處理，現(xiàn)復用能力可達5000m3/d，實現(xiàn)了礦區(qū)污廢水零排放，現(xiàn)污廢水處理工程、選煤生產用水、道路灑水及綠化復用水工程已全部完成，近期即可發(fā)揮可觀的經濟效益。

2.2.3.2 實現(xiàn)煤電聯(lián)營

實現(xiàn)煤電聯(lián)營，從體制上打破煤、電兩個行業(yè)的界限，從生產、管理及發(fā)展上，增強了礦區(qū)的經濟實力；從水資源化上根本上解決了體制上的制約。伊敏河礦區(qū)實現(xiàn)煤電聯(lián)營，使疏干水復用于電廠是onclick="g(‘污水‘);">污水資源化成功的范例。

2.2.3.3 充分發(fā)揮礦區(qū)的主觀能動性和政府的協(xié)調能力

在解決onclick="g(‘污水‘);">污水資源化的道路上，礦區(qū)建設管理者的遠見卓識，充分重視onclick="g(‘污水‘);">污水資源化給礦區(qū)帶來的經濟效益和環(huán)境效益，并付諸實施是解決onclick="g(‘污水‘);">污水資源化的有效保證。礦區(qū)所在地方政府從行政管理協(xié)調上重視區(qū)域的onclick="g(‘污水‘);">污水資源化及環(huán)境保護，積極打破區(qū)域行業(yè)、企業(yè)之間的界限是礦區(qū)實現(xiàn)onclick="g(‘污水‘);">污水資源化的有力保證。

3 結語

露天礦區(qū)實現(xiàn)污廢水資源化，對于緩解我國北方地區(qū)相對集中的大型露天礦區(qū)水資源貧乏的現(xiàn)狀具有十分重要的意義，而資源化的實施必然為礦區(qū)乃至區(qū)域經濟及環(huán)境狀況的改善作出巨大的貢獻。

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