摘要：根據(jù)我國(guó)現(xiàn)已投產(chǎn)運(yùn)行的霍林河等五大露天礦區(qū)污、廢水處理工藝及污水資源化的現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)現(xiàn)狀的分析展望我國(guó)露天礦區(qū)污水處理工藝的發(fā)展趨勢(shì)，闡述我國(guó)露天礦區(qū)實(shí)現(xiàn)污、廢水資源化的有利條件及制約因素，并提出充分實(shí)現(xiàn)資源化的有效途徑。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)狀 水量 水質(zhì) 處理工藝 污水資源化

露天煤礦作為煤炭開(kāi)采的一種重要形式，因其開(kāi)采規(guī)模大、產(chǎn)量高，一直在煤炭行業(yè)及在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。1992年，隨著我國(guó)第一座自行設(shè)計(jì)、建設(shè)的大型露天煤礦─霍林河一號(hào)露天煤礦的建成投產(chǎn)，標(biāo)志我國(guó)在大型露天煤礦的建設(shè)水平上又上了一個(gè)新臺(tái)階，隨后我國(guó)相繼開(kāi)發(fā)建設(shè)了伊敏河、元寶山、準(zhǔn)格爾、平朔大型露天礦區(qū)。露天礦區(qū)的建設(shè)規(guī)模巨大，涉及國(guó)計(jì)民生的各個(gè)方面，在露天礦區(qū)的總體規(guī)劃中，往往會(huì)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(shè)中會(huì)受到諸多因素的制約，其中水源成為制約礦區(qū)建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展的重要因素。我國(guó)大型露天礦田的分布主要集中在山西和內(nèi)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(fēng)沙大。因此，充分的、最大限度的使用和利用水資源對(duì)露天礦區(qū)的建設(shè)和發(fā)展具有十分重要的意義。

污、廢水資源化是實(shí)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(shù)是實(shí)現(xiàn)資源化的保證，露天礦區(qū)工業(yè)用水對(duì)水質(zhì)的不同要求為實(shí)現(xiàn)污水資源化提供了可能和發(fā)展空間。本文根據(jù)我國(guó)現(xiàn)已投產(chǎn)運(yùn)行的霍林河、伊敏河、元寶山、準(zhǔn)格爾、平朔等大型露天礦區(qū)污、廢水處理工藝及污水資源化的現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)現(xiàn)狀的分析展望我國(guó)露天礦區(qū)污水處理工藝的發(fā)展趨勢(shì)，闡述我國(guó)露天礦區(qū)實(shí)現(xiàn)污、廢水資源化的有利條件及制約因素，并提出充分實(shí)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(diǎn)及用水量組成

露天礦區(qū)一般由露天礦、選煤廠、油庫(kù)、火藥廠、機(jī)修廠、居住區(qū)等單項(xiàng)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(chǎng)地通過(guò)皮帶運(yùn)輸機(jī)相連；礦區(qū)居住區(qū)一般距工業(yè)場(chǎng)地較遠(yuǎn)。整個(gè)礦區(qū)工業(yè)建筑分散，工業(yè)場(chǎng)地戰(zhàn)線很長(zhǎng)，沒(méi)有明確的露天工業(yè)場(chǎng)地界限。從供水分布看，用水大戶(hù)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(chǎn)用水；居住區(qū)用水主要為生活用水。見(jiàn)用水量組成表(表1)。

序號(hào) 礦區(qū)名稱(chēng)及規(guī)模 道路灑水及綠化(m3/d) 洗煤生產(chǎn)用水(m3/d) 一般生產(chǎn)生活用水(m3/d) 工業(yè)場(chǎng)地用水合計(jì)(m3/d) 居住區(qū)及市政用水(m3/d) 備注 1 霍林河礦區(qū)(10Mt/a) 3120 2789.7 1957.5 7867.6 4400 1981-1992 2 準(zhǔn)格爾礦區(qū)(12Mt/a) 5842 5400 2551 13793 9000 1990-1997 3 元寶山礦區(qū)(5Mt/a) 1033 3210 4042.2 8285.2 - 1988-1993 4 伊敏河礦區(qū)(10Mt/a) 4820 3000 1574.77 11819.8 2424.98 1991-1995 5 平朔安太堡(15Mt/a) 4800 5000 2100 11900 - 1985-1987 6 平朔安家?guī)X(15Mt/a) 4260 5000 2012 11272 - 1997-2001

注：上述礦區(qū)水源除準(zhǔn)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(chǎng)地及生活區(qū)的生產(chǎn)生活污水、采掘場(chǎng)疏干排水、采掘場(chǎng)礦坑排水、礦區(qū)所屬地方井工礦井下排水等組成。見(jiàn)水量組成表(表2)。

1.3 露天礦區(qū)污、廢水水質(zhì)及處理工藝現(xiàn)狀

由于露天礦區(qū)的自身特點(diǎn)不盡相同，礦區(qū)污、廢水處理廠所接納的水質(zhì)也不相同。隨著水處理技術(shù)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(shí)踐中不斷的接受檢驗(yàn)，有成功的經(jīng)驗(yàn)，也有失敗的教訓(xùn)。本文收集了霍林河露天礦等六大露天煤礦污水處理廠的污水水質(zhì)指標(biāo)和處理工藝，見(jiàn)表3。

1.4 露天礦區(qū)污、廢水資源化現(xiàn)狀

我國(guó)露天礦區(qū)根據(jù)各自礦區(qū)的實(shí)際情況及建設(shè)時(shí)期等特定因素，污水資源化程度各不相同，見(jiàn)表4。

2 露天礦區(qū)污水處理工藝選擇及資源化發(fā)展趨勢(shì)

2.1 污水處理工藝選擇及發(fā)展趨勢(shì)

2.1.1 污水處理水量及水質(zhì)分析

由于露天礦區(qū)工業(yè)場(chǎng)地與居住區(qū)規(guī)劃格局的不同，礦區(qū)污水處理廠的規(guī)模和污水水質(zhì)濃度也不一樣，從表2及表3分析，霍林河、準(zhǔn)格爾、伊敏河礦區(qū)進(jìn)入污水處理廠的水質(zhì)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(chǎng)地污水處理廠規(guī)模很小，與礦區(qū)大規(guī)模用水量比較反差相當(dāng)大，平朔礦區(qū)(不含生活區(qū))總用水量為27000m3/d，而污水處理廠規(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(bǔ)充水，沒(méi)有進(jìn)入排水系統(tǒng)的原因；從污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)分析，礦區(qū)污水濃度與城市污水濃度相比偏低，SS值相對(duì)較高，BOD及COD絕對(duì)值較低，僅對(duì)工業(yè)場(chǎng)地而言，污水可生化性較差。

2.1.2 污水處理工藝分析

從表3污水處理現(xiàn)狀分析，礦區(qū)污水處理與城市污水處理工藝同步發(fā)展，在統(tǒng)計(jì)調(diào)查的五大露天礦區(qū)中，污水處理工藝分別采用了一級(jí)處理+污水庫(kù)、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(shí)際的運(yùn)行效果分析，一級(jí)處理+污水庫(kù)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(yīng)礦區(qū)含油的水質(zhì)特點(diǎn)，實(shí)踐證明是失敗的。

2.1.3 污水處理工藝選擇及發(fā)展趨勢(shì)

礦區(qū)污水水質(zhì)濃度偏低，SS偏高、BOD值較低(安家?guī)X露天礦例外)，與城市污水相比可生化性差。由于礦區(qū)污水水質(zhì)的行業(yè)特點(diǎn)，污水處理工藝選擇必須切合礦區(qū)水質(zhì)的實(shí)際特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)水質(zhì)及污水處理的實(shí)際運(yùn)行效果分析，筆者認(rèn)為一級(jí)處理+污水庫(kù)工藝、二級(jí)生化處理+深度處理工藝為露天礦區(qū)污水處理的首選工藝。

污水庫(kù)工藝為工業(yè)場(chǎng)地污水處理廠的首選工藝，其優(yōu)越性為a:充分適合礦區(qū)污水水質(zhì)特點(diǎn)，工藝流程合理b:適應(yīng)礦區(qū)污水資源化復(fù)用。其缺點(diǎn)為a:污水庫(kù)水質(zhì)不易保證b:受到地形限制，理想的是利用自然地形修建污水庫(kù)，人工開(kāi)挖污水庫(kù)基建投資大。二級(jí)生化處理+深度處理工藝為混合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(zhì)可達(dá)到復(fù)

用于綠化、道路灑水、選煤補(bǔ)充水的要求，適合礦區(qū)實(shí)現(xiàn)污水資源化。其缺點(diǎn)為投資高，配套污水資源化工程造價(jià)高。

隨著水處理技術(shù)的不斷實(shí)踐和發(fā)展，筆者認(rèn)為針對(duì)露天礦區(qū)的水質(zhì)特點(diǎn)，污水處理工藝采用混凝強(qiáng)化一級(jí)處理，視出水水質(zhì)分期建設(shè)污水庫(kù)或二級(jí)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(qiáng)調(diào)混凝劑在污水處理中的作用，向曝氣沉砂池中投加無(wú)機(jī)混凝劑，使污水中的懸浮和膠體態(tài)物質(zhì)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(jī)高分子絮凝劑提高混凝去除效率。混凝強(qiáng)化一級(jí)處理符合礦區(qū)污水SS偏高、生化性較差的水質(zhì)特征，將常規(guī)凈水處理工藝的混凝技術(shù)用于污水處理，理論上非常適合，該工藝雖未在煤炭系統(tǒng)使用，但在處理城市污水中已取得成功經(jīng)驗(yàn)，值得引起工程設(shè)計(jì)實(shí)踐的重視。

2.2 露天礦區(qū)污水資源化發(fā)展趨勢(shì)

2.2.1 實(shí)現(xiàn)礦區(qū)污水資源化的有利條件

2.2.1.1 污、廢水水量及水質(zhì)保證

從表2的統(tǒng)計(jì)結(jié)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(chǎn)廢水排放量巨大，水質(zhì)良好，僅元寶山露天礦疏干水第一開(kāi)采年的排放量就為55萬(wàn)m3/d，其水質(zhì)可作為生活飲用水水源。充足的污廢水量及良好的水質(zhì)為露天礦區(qū)實(shí)現(xiàn)污廢水資源化提供了物質(zhì)保證 。

2.2.2.2 礦區(qū)用水特點(diǎn)使污廢水資源化成為可能

從表1的統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析，礦區(qū)的用水大用戶(hù)為道路灑水、選煤生產(chǎn)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(duì)水質(zhì)的要求較低，見(jiàn)表5、表6。礦區(qū)生產(chǎn)廢水通過(guò)簡(jiǎn)易處理或根據(jù)實(shí)際水質(zhì)情況直接復(fù)用完全可能。礦區(qū)用水可實(shí)現(xiàn)分質(zhì)供水的現(xiàn)狀使礦區(qū)實(shí)現(xiàn)污廢水資源化成為可能。

2.2.2 實(shí)現(xiàn)礦區(qū)污廢水資源化的制約因素

從表4的統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析，我國(guó)露天礦區(qū)污水資源化的利用率較低，原因是受到了技術(shù)、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(chǎn)生特點(diǎn)的不同

礦區(qū)生活污水及一般生產(chǎn)、生活廢水在礦區(qū)建設(shè)中一次性形成管道收集系統(tǒng)，但其水量很小，通過(guò)處理實(shí)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(kāi)采工藝上講是為了滿(mǎn)足露天開(kāi)采的需要，疏干水位于露天坑附近，距離復(fù)用水中心距離很遠(yuǎn)，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(shí)流量大，要求排水周期短，復(fù)用資源化的技術(shù)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(hù)的前提下，在處理技術(shù)的保證下，實(shí)現(xiàn)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(chǎn)用水的不連續(xù)性，實(shí)現(xiàn)污水資源化除必要的處理設(shè)施和管道輸送系統(tǒng)之外，建設(shè)大容積的貯水構(gòu)筑物是必不可少的，基建投資很大，制約了礦區(qū)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(xiàng)目建設(shè)上，露天、礦井、電廠等從體制上是分別建設(shè)管理的，企業(yè)與行業(yè)的界限制約了資源化的充分實(shí)現(xiàn)。元寶山礦區(qū)疏干水實(shí)現(xiàn)了供水水源的資源化，但大量的疏干水外排而沒(méi)有用于120萬(wàn)KW發(fā)電廠的供水，造成了巨大的水資源浪費(fèi)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(shí)現(xiàn)露、井結(jié)合

以露天開(kāi)采為龍頭，結(jié)合礦井開(kāi)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(chǎn)能力已經(jīng)形成，礦區(qū)結(jié)合自身特點(diǎn)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(chǎn)品煤配煤的需要，污水資源化也得以充分實(shí)現(xiàn)，克服了污水深度處理全部復(fù)用僅能節(jié)約700m3/d地下水源的復(fù)用能力不足，通過(guò)對(duì)井下排水的處理，現(xiàn)復(fù)用能力可達(dá)5000m3/d，實(shí)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(chǎn)用水、道路灑水及綠化復(fù)用水工程已全部完成，近期即可發(fā)揮可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2.3.2 實(shí)現(xiàn)煤電聯(lián)營(yíng)

實(shí)現(xiàn)煤電聯(lián)營(yíng)，從體制上打破煤、電兩個(gè)行業(yè)的界限，從生產(chǎn)、管理及發(fā)展上，增強(qiáng)了礦區(qū)的經(jīng)濟(jì)實(shí)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(shí)現(xiàn)煤電聯(lián)營(yíng)，使疏干水復(fù)用于電廠是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(dòng)性和政府的協(xié)調(diào)能力

在解決污水資源化的道路上，礦區(qū)建設(shè)管理者的遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)，充分重視污水資源化給礦區(qū)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，并付諸實(shí)施是解決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(diào)上重視區(qū)域的污水資源化及環(huán)境保護(hù)，積極打破區(qū)域行業(yè)、企業(yè)之間的界限是礦區(qū)實(shí)現(xiàn)污水資源化的有力保證。

3 結(jié)語(yǔ)

露天礦區(qū)實(shí)現(xiàn)污廢水資源化，對(duì)于緩解我國(guó)北方地區(qū)相對(duì)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(shí)施必然為礦區(qū)乃至區(qū)域經(jīng)濟(jì)及環(huán)境狀況的改善作出巨大的貢獻(xiàn)。

[1] 朱寶霞，李九義，欒兆坤，等.城市污水混凝強(qiáng)化一級(jí)處理的機(jī)理探討.給水排水，2001，7：10.

[2] 韓學(xué)增.淺析煤礦工業(yè)場(chǎng)地與居住區(qū)污水濃度偏低原因.煤礦設(shè)計(jì)，1994，2：38-39.