1、 国家技术创新项目计划 矿井水净化及资源化成套技术与装备开发 国家技术创新项目计划 矿井水净化及资源化成套技术与装备开发 项目可行性研究报告 项目可行性研究报告 上海大屯能源股份有限公司 二年九月 上海大屯能源股份有限公司 二年九月 1 目 录 前 言.3 一、国际水平、现状及发展趋势.3 二、国内相关技术发展的水平、现状.3 三、立项必要性.4 目 录 前 言.3 一、国际水平、现状及发展趋势.3 二、国内相关技术发展的水平、现状.3 三、立项必要性.4 1、项目意义及市场前景.4 2、社会经济效益.5 3、推广应用领域.6 4、达到的技术水平.6 5、在经济发展中的作用.6 四、实施方案.
2、6 四、实施方案.6 1、技术特点、关键技术和关键工艺.6 2、实施的具体内容和技术路线.7 3、实施方式.8 五、进度和完成期限.8 六、技术经济指标.8 五、进度和完成期限.8 六、技术经济指标.8 1、与现有技术和装备的对比分析.8 2、要达到的技术性能指标和参数.9 3、采用的技术标准.9 4、国产化程度.9 七、项目资金概算及资金筹措.10 七、项目资金概算及资金筹措.10 1、投资估算主要指标.10 2、资本金与资金筹措.11 八、财务效益与社会效益分析.11 八、财务效益与社会效益分析.11 1、分析依据设定.11 2、项目收益与成本费用估算.11 3、财务分析.13 九、项目风
3、险分析与对策.13 九、项目风险分析与对策.13 1、政策风险.13 2、技术风险.13 3、市场风险.13 4、财务风险.14 十、申报单位财务状况.14 十一、项目承担单位及协作单位能力.14 十、申报单位财务状况.14 十一、项目承担单位及协作单位能力.14 1、申报单位概况与条件.14 2、协作单位概况与条件.15 3、承担单位和协作单位各自承担的主要工作.15 2 附件：国家经贸委国经贸技术号文件 项目专家论证意见及建设项目环境影响申报表 3 前 言 前 言 煤炭占我国一次性能源消耗量的 75%，这种以煤为主的能源结构在今后相当长的时期内不会发生根本性变化。煤炭开采作为一种地下活动，
4、不可避免地对地下含水系统造成局部破坏和污染，据统计，我国矿井年总排水量在 22 亿吨以上，其再利用率目前还不到 20%，水资源浪费惊人。而在煤炭开采大量破坏和排放水资源的同时，为了维持矿区的正常生产和生活，又必须打深井大量抽取地下水。随着矿区生产的发展和人口的增加，用水量越来越大，井越打越深，抽取地下水越来越困难，费用也越来越高，矿区工农业用水日益紧张。主要产煤区北方和西北地区有 70%的矿区缺水，40%属严重缺水，直接影响了煤矿的生产和人们的正常生活；更为严重的是，由于部份煤矿长期超量抽排地下水，已造成其邻近城市地下水位的急剧下降，对城市正常供水构成了威胁。这种一方面水资源大量浪费，另一方面
5、却又用水紧张的矛盾如果长期持续下去，必然将严重制约矿区及煤矿城市经济的良性发展，因此，加速矿井水资源的开发和利用，寻求先进而又经济可行的工艺和技术处理矿井水作为生产和生活用水，已成为保证煤矿正常生产经营，提高企业综合效益，实现可持续发展的必由之路。一、国际水平、现状及发展趋势 一、国际水平、现状及发展趋势 工业发达国家由于水资源丰富，加之其煤炭开采的工艺和方法与我国有一定的差别，矿井水综合利用一般不作为主要目的，外排的矿井水普遍采用工艺简单的无害化处理后，直接排入地表水体，以避免地表水体受到污染为最终目标。前苏联煤炭工业的规模、开采技术及煤炭资源状况与我国相似。为达到不污染环境的目的，科技人员
6、进行过大量的研究和开发工作。曾进行过混凝（絮凝）沉淀（澄清）、电力飘浮等去除矿井水中悬浮类物质的研究和实践。根据近年原国家煤炭工业部组织有关技术人员对前苏联俄罗斯沃尔库塔矿区矿井水处理的考察，俄罗斯北方矿区的矿井水均采用加入高效有机絮凝剂进行混凝、澄清处理，达到规定的废水极限排放标准后，直接排放到地表水体。对于高矿化度、高硬度的矿井水处理，目前国外在这方面所做的工作不是很多，有关信息较少。但国外已将电渗析和反渗透技术广泛用于地下苦咸水的淡化处理，并实现了全自动人工智能化管理。综合上述情况，俄罗斯和美国等西方国家目前主要是进行矿井水的无害化处理排放，其处理原理、基本工艺和方法与国内进行矿井水达标
7、排放处理工艺基本相似，但在煤矿专用的有机絮凝剂和处理过程中的自动检测和控制技术方面比国内先进。目前西方发达国家矿井水处理方面的发展趋势，主要是侧重于简化净化处理的工艺，以及在自动检测、自动控制等方面的技术完善。二、国内相关技术发展的水平、现状 二、国内相关技术发展的水平、现状 我国的矿井水处理和利用起始于 70 年代，经过多年的研究和实践已取得了一定的成果。目前国内矿井水的处理根据原水水质和出水用途的不同主要采用以 4 下工艺路线：?采用混凝（絮凝）、沉淀（澄清）工艺，实现矿井水无害化处理后，达标排放；?采用混凝（絮凝）、沉淀（澄清）、过滤、杀菌处理工艺将矿井水净化处理后作为工业或生活用水；?
8、经净化处理后的含盐矿井水，采用电渗析、反渗透等膜处理技术进行脱盐淡化，使其达到工业和生活用水标准后回用；?含低放射性矿井水的处理：目前尚缺乏适用于工业性应用的成熟工艺技术，一般采用电渗析、反渗透或离子交换等。目前，国内各类矿井水处理的原理与国外目前的水平相近。矿井水中以煤泥为主的悬浮物的净化工艺，经过多年的科研和工程实践，目前已基本成熟。煤科总院杭州环境保护研究所还率先将具有国际先进水平的流动电流自动控制加药技术应用到煤矿矿井水处理中，明显减少了投药量，降低了水处理成本。该技术已在黑龙江双鸭山矿务局净水厂、山东兖州矿务局兴隆庄煤矿矿井水净化站成功应用，其经济效益十分显著。矿井水净化处理中所存在
9、的主要问题是有些设计单位由于对矿井水中颗粒物的特性缺乏了解，照搬城市自来水厂的设计参数，从而造成处理水量和水质达不到设计要求的情况。鉴于采用电渗析或反渗透处理工艺投资大、运行成本高等缺陷，国内目前正在研究以铝矾土为主要原料制成的吸附剂，根据络合选择吸附原理，吸附沉淀水中的硫酸根和硬度离子，从而将矿井苦咸水处理成生活饮用水。但目前该技术仍处于实验室试验研究阶段，还没有工业性应用的实例。许多矿井水中的放射性指标超标是矿井水处理成生活饮用水的最终障碍，从八十年代末开始，煤科总院杭州环保研究所就针对这一难题开展了专题研究，相继完成了“全国重点煤矿矿井水、饮用水天然总、放射性调查与评价”（一般课题）、“
10、优化混凝沉淀工艺提高总去除率的研究”（重点课题）等部级课题。该所研制的 MHR（镭型）和 MHU（铀型）专用混凝有吸附剂，能结合矿井水加药混凝、沉淀净化过程，有效的去除水中的放射性核素，对总放射性的去除率可达到 80%以上，处理出水达到国家生活饮用水标准，且投资省、处理成本低，很适合在我国煤矿推广应用。与西方发达国家相比，目前国内矿井水处理中急需解决的技术问题主要有以下几个方面：?自动检测和自动控制技术方面应用和开发方面较少，远落后于国外。?处理设备目前多采用地表水厂成熟的设备，很少有适用于矿井水质特点的专用水处理设备。?缺少适用于矿井水净化处理用的专用有机絮凝剂。?急待完善矿井水中低放射性物
11、质去除的技术和药剂。?开发防止高硬度、含盐矿井水膜法处理时易结垢的技术。三、立项必要性 1、项目意义及市场前景 三、立项必要性 1、项目意义及市场前景 煤炭开采作为一种地下生产活动，不可避免地对地下含水系统造成局部破坏和污染。据统计，我国矿井年总排水量在 22 亿吨以上，而其再利用率目前还 5 不到 20%。水资源的浪费十分惊人，由于采矿活动中超极限疏排地下水，使一些能源基地的地下及地表水自然平衡受到严重破坏，大量矿坑污水排放地面，造成矿区地表、地下水的严重污染和农耕环境退化；地下水位大面积下降造成地表塌陷、地面沉降等环境地质灾害。在煤炭开采大量破坏和排放地下水的同时，矿区工农业用水短缺却极为
12、严重，主要产煤区北方和西北地区有 70%的矿区缺水，40%严重缺水，直接制约了矿区和当地经济的可持续发展；更为严重的是，由于部分煤矿长期超量抽排地下水，已造成其邻近城市地下水位的急剧下降，城市的工业生产和人民的正常生活受到了严重影响。为此，一些地方的政府部门已对煤矿抽取地下水的总量进行了严格限制；另有一些地方正准备采取大幅度提高水资源费的经济手段，来限制煤矿抽取地下水。因此，加速矿井水资源的开发和利用,寻求先进而又经济可行的技术和工艺处理矿井水作为生产和生活用水,对保证煤矿正常生产经营，提高企业综合效益,实现可持续发展意义重大。就上海大屯能源股份有限公司来讲，矿区地下水资源量为 4091 万
13、m3/a,储存量 4597 万 m3/a,最大允许开采量 2218 万 m3/a，目前实际开采量已达 2066 万m3/a，已接近最大允许开采量。但实际由于矿区内工业布局集中在范围较小的区域内，考虑到水源井的管理建设投资及方便管理的因素，不可能将水源井均匀分布到整个矿区内，只能集中在工业布局的密集地带范围，这样就引起了局部地带超强度开采，从而滋生了一些问题:矿区内已形成了中心区、龙东、姚桥和电厂、徐庄、孔庄及张双楼 6 个基本稳定的沉降漏斗，特别是中心区的开采强度已达 32.3 万 m3/akm2，接近补给强度（12.22 万 m3/akm2）的 3 倍；目前矿区各供水点的地下水已掠夺了邻区的
14、地下水资源补给量；超强度的开采已引起地表持续下沉，最大下沉达 500mm 左右，特别是中心区已有 3 个明显的沉降带；高强度开采已引起水质恶化，特别是水质硬度及矿化度的升高，这在龙东矿和孔庄矿有明显的体现，这两个矿的地下饮用水源的硬度已达500-600mg/l（28-33 德国度），超过饮用水卫生标准 450mg/l（25 德国度），矿化度近 2000mg/l，超过标准近一倍；矿区内地下水由于受地表污水的侵入，致使供水水源的阴离子及部分阳离子的浓度升高，有的已超过卫生标准，虽尚不足以直接造成人体中毒，但作为饮用水，还是有不宜之处。在水资源缺乏的同时，公司每年却有近千万 m3的矿井水直接排放，并
15、且随着开采深度和强度的加大，矿井水的排放量还将加大，浪费严重。随着矿区社会经济的不断发展，工业和居民用水量不断上升，同时为了减轻现有水源井的超极限开采，公司近年来对矿井水的净化与资源化工作十分重视，已将其列入重要议事日程，并拟将对属下 4 个矿的矿井水根据水质和实际需求情况，运用新技术、新工艺和新装备，分步骤、分阶段考虑建设矿井水处理利用工程。因此，在本项目的立项开发，对解决公司缺水矛盾十分必要，并且有良好的示范效应，可逐步推向广阔的煤炭行业及全国相关水处理市场，市场前景良好。2、社会经济效益 2、社会经济效益 本项目的实施，单就大屯股份有限公司而言，经济、环境、社会效益就十分显著：（1）经济
16、效益 本项目实施后，每年可利用净化和资源化矿井水 880 万 m3。不仅可以使公司矿井水资源得到充分、合理的利用，为矿区经济的持续稳定发展提供充足的水 6 源，并可大幅度降低现有供水成本；同时也可以启动和加速矿区环保产业的建设，为矿区经济发展提供一个具有高科技含量的新的增长点。据初步测算，项目实施后将给矿区每年带来直接经济效益 500 万元以上。（）环境效益 公司的矿井水处理利用工程的实施，除了上述的经济效益和社会效益外，其环境效益也十分明显，主要体现在：每年约减少污染物排放量：悬浮物 1320t、COD440t；（）社会效益 本项目实施后，可节约地下水资源 880 万 m3/年，并能为煤矿和周边地区提供新的水源，有助于保证煤矿的正常生产，促进非煤产业的发展，增加就业机会，社会效益明显。3、推广应用领域 3、推广应用领域 上海大屯能源股份有限公司 4 个矿的矿井水，根据其水质情况，与北方大部分缺水矿区矿井水水质有一定的共性，本项目在对四个矿矿井水实施净化与资源化时，通过分析比较，优选了技术先进、经济可行的两种净化工艺和一种淡化技术，使矿井水净化与资源化技术工艺成套化。同时研究开发适合与