煤矿废水处理方法｜煤矿废气处理案例｜煤矿粉尘处理工艺

煤矿废水、废气、粉尘的来源、特点危害、治理难点及解决方案与案例分析

一、煤矿废水、废气、粉尘的来源

（一）煤矿废水来源

煤矿废水主要来源于煤炭开采及加工相关行业，核心包括煤矿开采业、选煤业及煤矿附属工业。煤矿开采业产生的矿井水是排放量最大的一类废水，由地表渗透水、地下含水层渗流水、疏放水及采掘生产、防尘用水等组成；选煤业产生的选煤废水，是选煤厂煤泥水处理工艺中无法形成闭路循环而需排放的部分，又称煤泥水；煤矿附属工业如机修厂、火药厂、焦化厂等，虽废水排放量不大，但毒性较强。

（二）煤矿废气来源

煤矿废气来源涵盖采矿、燃煤及自燃等相关环节，对应行业包括煤矿开采业、煤矿区燃煤供电供热行业及煤矸石堆放处置相关行业。采矿废气来自井下人员呼吸、爆破、充电、坑木腐烂、煤岩层氧化及煤层围岩释放的天然气等；燃煤废气源于煤矿区锅（窑）炉、民用灶燃煤，是大气污染物的主要来源，约占矿区大气污染物总量的70%；煤和煤矸石自燃废气则来自煤层露头、地表沉陷露风区、地面煤堆和矸石山及井下煤壁的自燃过程。

（三）煤矿粉尘来源

煤矿粉尘主要产生于煤炭开采、运输、加工及燃烧等全链条行业，以煤矿开采业和选煤业为核心来源。地下开采中采掘工作面产生的粉尘占矿井产尘总量的70%~85%，运输环节的转载、提升过程及选煤厂的破碎、筛分作业也会产生大量粉尘；同时，煤炭燃烧、煤层和煤矸石自燃过程也会释放粉尘，形成全方位的产尘场景。

二、煤矿废水、废气、粉尘的特点和危害

（一）煤矿废水的特点和危害

煤矿废水水质差异大，受区域水文地质条件、煤质状况影响显著，主要分为洁净矿井水、含悬浮物矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水及含特殊污染物矿井水五类。洁净矿井水水质中性、低矿化度，基本符合饮用水标准；含悬浮物矿井水中性、低矿化度，含大量悬浮物和少量有机物；高矿化度矿井水呈中性或弱碱性，带苦涩味，含盐量高；酸性矿井水pH值小于6.0或总铁含量偏高，易溶解金属元素导致矿化度和硬度升高；含特殊污染物矿井水则依污染物种类分为含氟、重金属、放射性元素及油类等类型。其危害主要体现在污染水体环境，影响水生生物生存，高矿化度、酸性及含特殊污染物的废水会破坏土壤结构，导致农作物减产，同时污染地下水，威胁居民饮用水安全；选煤废水中的有毒有机药剂还会对生态系统造成长效危害。

（二）煤矿废气的特点和危害

煤矿废气成分复杂，以煤烟型污染物为主，采矿废气含甲烷、二氧化碳、一氧化碳等气态物质，燃煤及自燃废气则包含烟尘、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氢化物等有害成分。其中甲烷不仅是强温室气体，浓度达5%至16%时还易引发爆炸，是煤矿安全生产的重大隐患；硫氧化物、氮氧化物会形成酸雨，腐蚀建筑物、破坏土壤和植被；烟尘则会降低大气能见度，危害人体呼吸系统。长期排放会导致区域大气质量恶化，加剧温室效应，同时威胁煤矿从业人员及周边居民的身体健康。

（三）煤矿粉尘的特点和危害

煤矿粉尘以煤尘为主，混有岩粉及其他物质粉尘，含砷、铬、镉等微量有害元素和铀、钍等放射性元素，具有湿润性、黏附性、电荷性、爆炸性及气溶胶特性，可悬浮于空气或水体中，或附着于物体表面。其危害极具双重性，一方面会引发尘肺病等职业病，严重损害人体呼吸系统，另一方面煤尘在空气中达到一定浓度时，遇明火易发生爆炸，造成重大安全事故；同时粉尘沉降会污染土壤和水体，影响植物生长，降低设备运行效率，增加设备维护成本。

三、煤矿废水、废气、粉尘的治理难点及针对性解决方案

（一）治理难点

煤矿废水治理难点在于水质波动大、成分复杂，不同类型废水处理需求差异显著，且部分矿井水排放点分散，收集难度大，老旧处理设备适配性差，难以满足日益严格的环保标准。煤矿废气治理难点体现在瓦斯浓度不稳定，低浓度瓦斯（低于8%）难以直接利用，且废气排放点多面广，收集和集中处理成本高，自燃废气难以精准防控。煤矿粉尘治理难点则是粉尘产生源头多、扩散速度快，井下空间封闭、通风条件有限，细微粉尘（PM2.5级）捕集难度大，且高瓦斯环境对除尘设备的安全性要求极高。

（二）针对性解决方案

煤矿废水采用分类处理与资源循环利用结合的方案，对含悬浮物矿井水采用絮凝沉淀+过滤工艺；高矿化度矿井水采用反渗透、电渗析等脱盐技术；酸性矿井水通过中和沉淀去除重金属和酸性物质；选煤废水构建闭路循环系统，采用高效澄清+多介质过滤工艺，配套智能加药和自动反冲洗系统，提升处理效率并实现中水回用。煤矿废气推行全浓度阶梯利用模式，高浓度瓦斯经增压提纯后作为民用燃气；中浓度瓦斯用于发电；超低浓度瓦斯通过乏风蓄热氧化技术转化为热能用于供暖，同时加强煤矸石堆放管理，防控自燃废气排放。煤矿粉尘采用源头抑制+过程捕集+末端净化的全流程治理，井下配备新型干式除尘系统，采用防爆防静电滤布和时序式气动在线清灰技术，结合定制化增压方案适配井下环境，地面作业点加装喷淋降尘和除尘设备，控制粉尘扩散。

四、煤矿“三废”处理经典案例分析

案例一：鲁西矿业唐口煤业煤矿废水处理提标改造项目

（一）案例背景

唐口煤业原有污水处理系统自2007年投运，服役18年后设备老化严重，采用的絮凝沉淀+纤维球+活性炭过滤工艺落后，内部承托层磨损锈蚀、配套管路漏点频发，设备配件难以采购，水处理效果大幅下降，无法满足日益严格的环保要求，亟需进行提标改造以解决废水治理难题并实现资源循环利用。

（二）处理工艺及设备优点

该项目采用“高效澄清+多介质过滤”新工艺，巧妙利用原水动能，通过水射器将活性泥渣与原水充分混合，加速絮凝反应，提升沉降速度和澄清效果。场地利用上，将矿区南侧中间池改造为集水池，新建两套处理能力各为6000立方米/天的并联系统，总处理能力提升至12000立方米/天，实现了现有场地的高效复用。设备配套智能监控系统，具备自动加药、自动反冲洗等全流程自动化功能，可实时监测水质变化并自动调节药剂投加量，无需专人值守，大幅降低人工干预。相较于传统工艺，该系统不仅处理效率更高，且药剂和电力消耗更低，设备稳定性和适配性显著提升，解决了老旧设备的诸多痛点。

（三）处理效果及企业效益

处理效果方面，新系统运行后，出水水质完全达到生态环保外排标准，COD、氨氮等主要污染物排放量大幅降低，处理后的中水水质可媲美自来水，无异味、无杂质，满足多元复用需求。企业效益上，经济收益显著提升，药剂费用和电费每年节省127万元，减少3个操作岗位节省人工成本，叠加中水回用替代自来水产生的效益，年创造经济效益达285余万元，其中仅节约用水成本就达131万元。环保效益突出，实现了煤矿废水从“达标排放”到“循环利用”的转变，覆盖矿区选煤补水、绿植灌溉、道路清洁洒水等绝大部分用水需求，助力企业顺利通过济宁市首批“无废煤矿”评审，树立了煤矿废水资源化利用的绿色转型典范。

案例二：陕西新泰能源大佛寺煤矿瓦斯废气全浓度阶梯利用项目

（一）案例背景

大佛寺煤矿作为陕西瓦斯涌出量最大的矿井，绝对瓦斯涌出量峰值曾达每分钟210立方米，属于高瓦斯矿区。瓦斯不仅是煤矿安全生产的重大隐患，直接排放还会造成大气污染和能源浪费。为实现瓦斯治理、安全生产与绿色利用的协同，陕西新泰能源在该矿井打造了全国首个瓦斯近“零排放”示范矿区，构建全浓度瓦斯利用体系。

（二）处理工艺及设备优点

项目采用全浓度阶梯利用工艺，构建了“地面抽采提纯+中浓度发电+超低浓度蓄热氧化供暖”的完整处理体系。地面布置90口煤层气抽采井，通过排水、降压、扩散、渗流等技术提前3至5年抽采煤层瓦斯，抽采出的70%浓度瓦斯经增压提纯后，通过集输管线输送至地方天然气站供居民使用。针对井下抽采的8%以上浓度瓦斯，建设全国单矿装机容量最大的低浓度瓦斯发电厂，配备36台燃气发电机组实现发电利用。对于浓度低于8%的超低浓度瓦斯，投资建设第三代乏风蓄热氧化装置，配套余热锅炉，将瓦斯转化为热能用于矿区供暖。整套设备具备高效适配性，可应对瓦斯浓度波动问题，地面抽采设备为煤矿后续安全开采创造条件，乏风蓄热氧化装置相较于前两代技术，热效率更高、运行更稳定，且环保达标性更强。

（三）处理效果及企业效益

处理效果上，实现了煤矿瓦斯近“零排放”，24口正常抽采井日产气量约4.3万立方米，低浓度瓦斯发电厂年发电量最高超1亿千瓦时，累计发电达9亿千瓦时，3台乏风蓄热氧化装置年供热能力达21兆瓦，可满足整个矿井生产生活用热需求，彻底解决了瓦斯排放污染和安全隐患问题。企业效益方面，经济效益多元叠加，瓦斯发电、民用燃气供应及供暖服务形成稳定收益链，2025年瓦斯利用量近1亿立方米，瓦斯发电量超2亿千瓦时，创下新高；同时该项目成功注册为联合国自愿减排项目，获得额外环境收益。安全效益显著，提前抽采瓦斯降低了井下瓦斯浓度，大幅提升了煤矿开采的安全性。社会效益突出，瓦斯转化为清洁燃气和电能，助力区域能源结构优化，供暖服务改善了职工居住条件，整套技术方案已在云南、宁夏、贵州等地推广应用，提供了可复制的瓦斯治理与利用经验。

案例三：中国煤科太原研究院新型矿用干式除尘系统在宁夏煤业应用项目

（一）案例背景

宁夏煤业旗下10余个矿井存在井下粉尘治理难题，井下采掘、运输环节粉尘浓度高，尤其是PM2.5级细微粉尘捕集难度大，且高瓦斯环境对除尘设备的安全性能要求极高，传统除尘设备效率低、稳定性差、噪声大，无法满足井下作业环境改善和职工职业健康保障的需求，亟需高效智能的除尘解决方案。

（二）处理工艺及设备优点

项目采用中国煤科太原研究院自主研制的新型矿用干式除尘系统，构建源头捕集、高效过滤、智能清灰的全流程粉尘治理体系。核心设备采用煤矿专用板式褶皱滤布，具备防爆防静电设计，可确保在高瓦斯环境下安全稳定运行，对PM2.5级细微粉尘的捕集效率达99%以上。配套时序式气动在线清灰及二级汽水分离系统，在保障设备持续稳定运行的同时，将滤布使用寿命提升超过30%，降低设备维护成本。针对井下压缩空气压力不足的难题，采用定制化增压方案，搭配钢塑复合风筒，在实现轻量化的同时增强抗负压能力，适配井下复杂工况。此外，设备应用阻尼减振与阻抗复合吸声技术，将运行噪声控制在85dB(A)以内，兼顾除尘效果与人性化体验，配套全程跟踪售后服务体系，保障设备持续优化运行。

（三）处理效果及企业效益

处理效果显著，现场实测数据显示，麦垛山矿二运点综合除尘效率达到92%，司机操作视野清晰度大幅提升；红石湾矿粉尘浓度由170mg/m³降至标准范围内；梅花井矿在截割作业中能见度提升至15米以上，职工连续作业两小时后仍可清晰辨识设备铭牌，井下作业环境得到根本性改善。企业效益方面，安全效益突出，大幅降低了粉尘爆炸风险和职工尘肺病发病概率，提升了职工职业健康保障水平，减少了安全事故带来的经济损失。生产效益上，粉尘浓度降低后，设备磨损减少，运行效率提升，维护成本降低，同时改善了作业视野，提升了采掘、运输环节的生产效率。行业示范效应明显，该系统的全面投用标志着西北地区煤矿巷道粉尘治理迈入高效化、智能化新阶段，为全国高瓦斯矿井粉尘治理提供了可靠的技术装备支撑，助力企业推进矿山智能化建设与高质量发展。