关键词：煤矿矿井；废水处理；MVCC专利技术；微涡流絮凝器；立式斜板（管）沉淀装置 
引 言
自上世纪70年代末，煤矿矿井水处理技术开始应用，大多污水治理工作都只停留在为排放而治理。然而回用才是当今污水治理发展的必然趋势，将防治污染和回用结合起来，既可缓解水源供需矛盾，又可减轻地表水体受到污染。现国内使用的处理技术主要有：沉淀.混凝沉淀.混凝沉淀过滤等。处理后直接排放的矿井水，通常采用沉淀或混凝沉淀处理技术；处理后作为生产用水或其它用水的，通常采用混凝沉淀过滤处理技术；处理后作为生活用水，过滤后必须再经过除酚等对人体有害物质及消毒处理；有些含悬浮物的矿井水含盐量较高 ，处理后作为生活饮用水还必须在净化后再经过淡化处理。
1.矿井废水的产生及回用途径
煤炭开采过程中地下地质性涌渗水到巷道为安全生产而排出的自然地下水，井下采煤生产过程中洒水.降尘.灭火灌浆.消防及液压设备产生的含煤尘废水。因此，它既具有地下水特征，但又受到人为污染。矿井废水的特性取决于成煤的地质环境和煤系低层的矿物化学成分，其中井田水文地质条件及充水因素对于矿井开采过程矿井废水的水质.水量有决定性的影响。通过资料查找，某煤矿矿井废水含煤泥为主要悬浮物，有机物略有超标，粪大肠菌群超标。
煤矿矿井水处理后可作生产用水，矿井生产用水主要是井下采掘设备液压用水.消防降尘洒水等。
2.矿井废水处理工艺
针对煤矿矿井水，常规工艺一般采用混凝反应.过滤及消毒工艺，流程见下图所示：

絮凝过程就是在外力作用下，使具有絮凝性能的微絮粒相互接触碰撞，而形成更大的絮粒，以适应沉降分离的要求。在净水构筑物中，完成絮凝过程的设备称为絮凝池。絮凝过程在整个废水处理工艺中是一个十分重要的环节。絮凝工艺的基本要求是，原水与药剂经混合后，通过絮凝设备应形成肉眼可见的大的密实絮凝体。水力絮凝工艺主要有以下种类：隔板工艺.折板工艺.网格工艺及微涡流絮凝工艺。常见水力絮凝工艺比较情况如下表：

通过比较，在这几种水力絮凝工艺中，微涡流絮凝工艺效率最高，而且微涡流絮凝工艺具有安装简便.施工周期特别短等优点，更重要的是，微涡流絮凝工艺反应时间短，在保证处理效果的前提下，一方面可以增大处理能力，另一方面可以降低药耗。
由于较传统工艺增加（或加强）了接触絮凝作用，使得絮凝系统有了较高的效率和出水水质。同时由于絮凝器内部积累的大量活性絮体的缓冲作用，使得净水系统抗冲击负荷能力大大增强，克服了折板反应器不能适应水量变化大的缺点，同时对类似水库的低温低浊水的处理能力也得到了一定程度地提高。
微涡流絮凝器为我公司专利产品，已经获得国家实用新型专利，实用新型专利号为200420037476.4。微涡流絮凝工艺的核心是微涡流絮凝器，利用微涡流絮凝器促进微涡流凝聚.立体接触絮凝，生成高密实度的矾花，总反应时间5～8分钟。应用该技术可以显著改善出水水质.提高产水量50～100%，可以节约反洗水量50% 以上.药剂5～10%，对于扩能改造更能节约大量投资。该技术已成功应用到数十项给水.污水处理工程，收到显著成效。
微涡流絮凝器一般为用ABS材料制作而成的空心壳体结构，表面开有许多小孔。微涡流絮凝器有两种外形：一种是球体，另一种是正十二面体。微涡流絮凝器用于提高混凝速度和质量，以增强水处理能力.改善水质。微涡流絮凝器的工作原理是微涡流凝聚，接触絮凝。当水流穿过微涡流絮凝器壁面的大量孔洞时，形成无数微小旋涡，根据现代混凝理论，微涡旋有利于水中细小颗粒的迁移与碰撞凝聚，提高反应效率。又由于微涡流絮凝器为空心壳体，内部流速小，大量较大粒径的絮体（矾花）在微涡流絮凝器内积累悬浮于水中，悬浮的絮体称为泥渣，泥渣对细小絮体产生吸附作用——即接触絮凝。此外，微涡流絮凝器还具有防止水流短流.使水流均匀分布以及提高流速梯度等作用。总之，微涡流絮凝器综合了传统絮凝沉淀工艺与澄清工艺的特点，而且效率均较传统工艺优。
根据水在池中的流动的方向，沉淀池分为平流式.竖流式和辐流式沉淀池。近年来，斜管.斜板沉淀池的应用已较普遍。沉淀池的形式选择，应根据水质.水量.净水厂平面和高程布置要求，并结合絮凝池结构形式等因素确定。
各种沉淀池的优缺点及适用条件见下表：

通过上表的比较为取得较佳的沉淀效果，平流式沉淀池因其造价低.处理效果好.耐冲击负荷等优点往往成为成为大型给水厂的不二选择。但在小型水厂中,其往往是狭小的瘦长形。如此尺寸，无论是从池体的结构和厂区平面布置上都不是十分合理，故小型小厂一般不采用平流式沉淀池。斜管沉淀池因其体积小，占地面积省，沉淀效率高的特点近年来得到广泛推广。同时由于本工程推荐的微涡流对原水有较好的适应性，克服了斜管沉淀池原水适应性差的缺点，故斜管式沉淀池成为了本次工程设计理想选择。
斜板（管）沉淀是目前最高效率沉淀工艺之一，其沉淀效果好，占地少。但传统的斜板（管）沉淀池的斜板（管）采用水平排列安装，水流由下而上穿过斜板（管），下部为浑水区，上部为清水区。其存在三个缺点：一是斜板（管）顶部容易积泥，需要定期人工冲洗；二是整个水面被斜板（管）封闭，不便于机械排泥，一般采用穿孔管排泥，穿孔管容易被堵塞，造成排泥不畅；三是上部清水区，在阳光照射下，容易滋生藻类。
我公司经过多年研发和试验，成功研制加工创造了专利产品——立式斜板（管）沉淀装置。立式斜板（管）工艺的采用，其不但保持甚至提高了斜板（管）沉淀的高效率，且彻底解决了上述水平斜板（管）沉淀工艺的三大问题，该工艺已在全国多家水厂成功应用。
本工程采用这一新工艺，且将立式斜板（管）沉淀池与微涡流絮凝池合建，便于水力平稳衔接，矾花不易破碎。
立式斜板（管）工艺采用上我公司的专利产品立式斜板（管）（为我公司专利产品，已经获得国家实用新型专利，实用新型专利号为200420090869.1。）沉淀装置实现，其不但保持甚至提高了斜板（管）沉淀的高效率，且彻底解决了上述水平斜板（管）沉淀工艺的三大问题。立式斜板沉淀新工艺是一种技术性能比较先进的固液分离工艺，其核心是立式斜板沉淀装置。该工艺使用立式斜板沉淀装置，充分利用沉淀池（区）的深度大大增加斜板的安装数量，从而大大增加有效沉淀面积。该技术与本公司的微涡流混凝技术相配套，旨在增强沉淀池（区）的沉淀能力，节约占地面积，节约投资。适用于沉淀池面积小.深度大的改造或新建项目。与本公司的微涡流絮凝絮凝工艺配套使用，组合成为一套产品（MVCC澄清器），能增加整个系统的水处理能力。
因此利用MVCC澄清器替代絮凝池和沉淀池，从而节约了占地面积，节省了投资。具体工艺如下图所示：

结论
总之“微涡流絮凝”及“立体斜板沉淀”这两项技术是我公司同济大学资深教授方永忠博士生导师的专利技术。利用这两项专利技术成功地新建和改造了十几个自来水厂和含煤废水，取得了满意的效果。“微涡流絮凝”及“立体斜板沉淀”是当今水界核心工艺——“混凝沉淀”工程领域高科技.高水平的代表。

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