矿井水处理技术综述

摘要：矿井水是具有煤矿行业特点的废水，也是一种水资源。本文对矿井水处理技术进行了综述，介绍了煤矿高矿化度矿井水、含悬浮物矿井水和特殊污染型矿井水的处理技术。

关键词：矿井水；处理技术；方法和原理；工艺流程；处理效果

Abstract: the mine water is a coal mine industry characteristics of wastewater, is also a kind of water resources. In this paper, the mine water treatment technology is summarized, and the coal mine water, containing high salinity suspended mine water and special polluting of mine water treatment technology.

Keywords: mine water; Processing technology; Method and principle; Process; Treatment effect

中图分类号：O741+.2文献标识码：A 文章编号：

0引言

矿井水是矿井开采过程中产生的地下涌水，在开采过程中会受到粉尘和岩尘的污染，是具有煤矿行业特点的废水。大量矿井水的流失，不仅造成水资源的极大浪费，而且还污染了矿区周围农田及地表水系。对矿井水进行处理并加以利用，不但可防止水资源流失，避免对水环境造成污染，而且对于缓解矿区供水不足、改善矿区生态环境、最大限度地满足生产和生活用水需求具有重要意义。

矿井水水质状况随煤矿开采的品种、类型、方式以及煤矿所处的区域和地质构造等不同有较大的差异。矿井水按水质主要分为4类：洁净矿井水、含悬浮物矿井水、高矿化度矿井水和特殊污染型矿井水。

除了洁净矿井水可直接利用外，矿井水的利用都需要相应的矿井水处理技术，主要包括含悬浮物矿井水处理技术、高矿化度矿井水处理技术和特殊污染型矿井水处理技术。

1高矿化度矿井水处理技术

1．1高矿化度矿井水的水质特点

高矿化度矿井水中含有大量的钙、镁、钾、钠、硫酸根等离子，这些离子总量大于lg／L，水质多数为中性或偏碱性，带苦涩味，俗称苦咸水。高矿化度矿井水又可分为微咸水(矿化度为1～10 g／L)和咸水(矿化度为10～50 mg／L)。我国煤矿高矿化度矿井水含盐量在1一10 g／L，少数达10 g／L以上。高矿化度矿井水主要分布在我国北方矿区、西部高原、黄淮海平原及华东沿海地区。

1．2处理方法和原理

目前国内主要有：药剂法、离子交换法和膜处理法。较常用的方法是膜处理法。膜处理法主要包括电渗析法和反渗透法。目前电渗析法基本淘汰不用，主要采用反渗透法处理高矿化度矿井水。反渗透法原理是以压力为推动力的膜分离方法，脱盐率高达95％以上。由于高矿化度矿井水的特殊性，膜污染和膜结垢是影响反渗透系统工作效率和使用寿命的重要因素。为了减小膜污染，必须增加前处理工艺，一般采用“机械过滤器一活性炭过滤器一保安过滤器”三级过滤工艺，也可用超滤代替前面的三级过滤。为了解决膜结垢问题，必须投加阻垢剂，阻垢剂的选择和投加量应通过试验来确定。

1．3工艺流程和处理效果

高矿化度矿井水处理作为工业用水的工艺流程：矿井水一前处理一阻垢剂投加—反渗透装置一出水。实践表明，该技术结垢控制良好，运行稳定可靠，脱盐率一直保持在95％以上。

2含悬浮物矿井水处理技术

2．1含悬浮物矿井水的水质特点

含悬浮物矿井水中主要包含煤粉、岩粉和黏土等，含悬浮物矿井水具有悬浮物粒径差异大、质量轻、沉降速度慢等特点。煤是有机物和无机物的复合体，不同煤化阶段的煤分子结构大小不同，煤粒表面所带电荷数量也不相同，因而其亲水程度各异。

由于含悬浮物矿井水中煤粉的作用，尽管有时矿井水悬浮物不是很多，可黑色却十分明显，感观性状差。含悬浮物矿井水中悬浮物的含量每升为几十至几百毫克，少数超过1 g／L。但在井下水仓清仓时，悬浮物含量每升最高可达上万毫克。不同的含悬浮物矿井水，由于悬浮物含量和煤屑占悬浮物的比例不同，使得化学需氧量(COD)差异较大，但COD是由于煤屑中碳原子的有机还原性所致，在水中十分稳定，它将随着悬浮物的去除而消失，故不需要进行生化处理。

2．2处理方法和原理

含悬浮物矿井水处理采用“混凝一沉淀一过滤”的方法，出水可达到工业用水的标准。混凝通常采用聚合氯化铝和聚丙烯酰胺药剂配合投加。矿井水混凝反应后，再进行沉淀，实现固液分离，去除大颗粒的悬浮物，细小的悬浮物，再用过滤的方法去除，出水达到工业用水标准。过滤的滤料通常为无烟煤、石英砂。

如果矿井水处理出水要作为生活饮用水，除采用“混凝一沉淀一过滤”的方法外必须增加吸附方法去除水中有机污染物的工艺。吸附原理是利用物质强大的吸附性能来去除矿井水中有机污染物。目前用于矿井水处理的吸附剂是活性炭，活性炭具有丰富微孔结构和表面憎水性，其对水中某些污染物有极强的亲和力，是有效的去除方法。

2．3工艺流程和处理效果

含悬浮物矿井水处理作为工业用水的工艺流程如图l（a）所示。该实用处理技术在全国十几个矿区的一百多个煤矿中进行实际应用，工程投资省，水处理成本低，处理效果好。含悬浮物矿井水处理作为生活饮用水的工艺流程如图1（b）所示。

图1 含悬浮物矿井水处理工艺流程

含悬浮物矿井水处理技术，水处理成本低，处理出水水质可靠。

3特殊污染型矿井水处理技术

3．1含氟矿井水处理技术

含氟矿井水的氟浓度一般在1—10 mg／L，如果矿井水处理后作为饮用水，我国规定生活饮用水不超过1 mg／L。含氟矿井水的处理方法主要有活性氧化铝法、电渗析法、电凝聚法、絮凝沉淀法等。絮凝沉淀法由于需要投加大量铝盐才能去除少量的氟，所以适合矿井水含氟不大于4 mg／L，且水量小于30 m3／d。由于适合的水量较小，絮凝沉淀法实际在煤矿矿井水处理除氟中基本没有应用。电渗析法除氟主要适合高含盐量的矿井水的一并处理。目前，在煤矿应用较多的除氟工艺是活性氧化铝法。活性氧化铝是一种白色颗粒状多孔吸附剂，由各种含水氧化铝煅烧而成，具有很大的表面积，其吸附交换能力随着比表面积的增大而强化。在除氟和再生过程中，铝离子起关键作用，形成了铝氟配合物，与氟离子的交换反应如下：A1203·A12(S04)3·nH20+6F-===A1203·2AlF3·nH20+3；含氟矿井水处理工艺流程：含氟含悬浮物矿井水—预沉调节池一去悬浮物净化处理系统—活性氧化铝过滤除氟系统一出水供用户。

3．2含铁矿井水处理技术

大多数含铁矿井水的铁含量一般在10 mg／L以下，pH值在6～7，除铁处理后出水可作为工业用水。含铁矿井水处理方法和原理是将二价铁氧化成三价铁，再采用过滤去除铁。铁的氧化法主要有充氧氧化法、氯氧化法、高锰酸钾氧化法、臭氧氧化法等。过滤采用的滤料主要有石英砂、无烟煤或锰砂滤料。

采用充氧氧化法的除铁工艺流程：含铁含悬浮物矿井水一预沉调节池一去悬浮物净化处理系统—氧化过滤除铁系统一出水供用户。

4结论

对矿井水进行处理并加以利用，不但可防止水资源流失，避免对水环境造成污染，而且对于缓解矿区供水不足、改善矿区生态环境、最大限度地满足生产和生活用水需求具有重要意义。

参考文献：

[1] 周如禄，高亮，陈明智．煤矿含悬浮物矿井水净化处理技术探讨[J]．能源环境保护，2000(1)．

[2] 高亮，刘雨忠，周如禄，等．矿井水净化及资源化成套技术与装备的开发[J]．能源环境保护，2004(1)．

[3] 高亮．我国煤矿矿井水处理技术现状及其发展趋势[A]．现代煤炭科学技术理论与实践[C]．北京：煤炭工业出版社．2007．