礦井水處理及運(yùn)行實踐研究

張 鑫

（山西汾西礦業(yè)集團(tuán)環(huán)境監(jiān)測責(zé)任有限公司，山西 介休 032000）

0 引言

在煤炭開采工作過程中經(jīng)常會產(chǎn)生比較嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，特別是大量的礦井水產(chǎn)生的污染問題非常嚴(yán)重，這一問題的產(chǎn)生不但影響到整個煤炭開采工作的順利進(jìn)行，同時也會對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量造成比較嚴(yán)重的影響，對我國煤炭行業(yè)的產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展形成了較大的約束。隨著我國煤炭事業(yè)的深入發(fā)展，缺水問題變得越來越明顯，在進(jìn)行煤炭開采工作過程中，經(jīng)常會放出大量的礦井水，由于在礦井水的排放過程中還有大量的有害性物質(zhì)，如果沒有進(jìn)行有效處置直接進(jìn)行排放，會對周圍的土地環(huán)境以及水體環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。

1 礦井水特點和類型

在煤礦開采工作過程中，礦井水的來源相對較多，通常情況下是以地下水為主，其中包含地下的滲透水和巖體的裂隙水。通常情況下，礦井水的特征和煤炭的地質(zhì)環(huán)境條件以及地層礦物質(zhì)的成分構(gòu)成之間有著密切的關(guān)聯(lián)，其中存在很多影響因素，可能對整個礦井的水體質(zhì)量以及出水總量造成直接影響，尤其是地質(zhì)條件和充水條件。在煤礦開采工作過程中可以將礦井水分為多種不同的構(gòu)成形式，其中主要包含潔凈礦井水和酸性礦井水等，盡管礦井水存在地下水的特點，但是在煤礦開采工作過程中，很容易受到人類生產(chǎn)活動產(chǎn)生的影響，造成比較明顯的污染問題，因此，在礦井水的表現(xiàn)特征方面也存在一定的地表水特征。針對礦井水的排量大小，在很大程度上關(guān)系到整個水文地質(zhì)條件情況，不同地區(qū)水文地質(zhì)條件差異性相對較大。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析得出，當(dāng)生產(chǎn)1 t的原煤時，通常會產(chǎn)生0.5～10 m3的礦井水，同時礦井用水量可能會達(dá)到3 m3，相比之下大部分的礦井廢水污染程度相對較低，其中所含有的污染物質(zhì)成分并不復(fù)雜，通常不會含有一些劇毒性的物質(zhì)，但是在礦井開采過程中，礦井水也會出現(xiàn)一些有害物質(zhì)超標(biāo)問題，其中包含礦井水的酸度、硬度以及硫酸鹽含量過大等情況，因此可以將其作為回用水進(jìn)行處理[1]。

2 煤礦礦井水處理和運(yùn)行實踐工作要點

2.1 潔凈礦井水處理工作方法

潔凈礦井水也稱之為地下水，主要指的是一些沒有被污染，在生活和生產(chǎn)工作過程中都可以進(jìn)行使用的水體，通過合理的采樣以及分析煤礦水層之后，可以進(jìn)行井下的清污分流處理，并且通過使用專用的管道線路將水體進(jìn)行快速排放。在礦井水的使用工作方面，屬于一種比較有效的供水工作方式，在實際使用工作過程中具有較好的簡便性和經(jīng)濟(jì)性效果。

2.2 懸浮物礦井水

懸浮物礦井水的分布范圍相對較大，國內(nèi)很多礦井排水都屬于懸浮物礦井水，懸浮物礦井水當(dāng)中，主要是受到煤礦開采工作過程中產(chǎn)生的大量煤塵、巖粉等，但是其中不包含細(xì)菌和懸浮物的，不管是毒理指標(biāo)還是化學(xué)性指標(biāo)，懸浮物礦井水可以達(dá)到清潔水的標(biāo)準(zhǔn)要求。懸浮物礦井水在經(jīng)過井下水倉沉淀處理工作之后，可以將其直接排放到地面當(dāng)中，在合理使用普通水處理工藝基礎(chǔ)之上，將其用于生活與生產(chǎn)用水當(dāng)中。現(xiàn)階段，針對懸浮物礦井水再處理工藝技術(shù)方面相對比較成熟，通常情況下，常規(guī)的方法主要使用的是混凝沉淀和過濾處理工藝，出水之后可以達(dá)到工業(yè)用水的控制工作要求和標(biāo)準(zhǔn)[2]。混凝處理工藝方法，主要是向廢水當(dāng)中加入一定量的混凝劑，且在混凝劑的作用條件下，可以保證膠粒物質(zhì)快速形成絮狀物，同時逐漸聚集形成大顆粒和絮凝體，通過過濾處理之后，可以將懸浮顆粒從水體當(dāng)中進(jìn)行充分分離，以此來起到良好的凈化廢水處理工作效果。混凝劑材料可以將其分為無機(jī)鹽和高分子物質(zhì)兩種形式，其中影響混凝效果的主要因素包含水體溫度、水體pH值、混濁程度、水體硬度以及混凝劑的使用量大小等。礦井水在經(jīng)過混凝反應(yīng)處理工作之后，通過沉淀池可以將其中存在的一些大顆粒懸浮物進(jìn)行去除，以此可以有效實現(xiàn)固液分離效果，根據(jù)沉淀池當(dāng)中水流方向，沉淀池可以劃分為平流式、豎流式以及浮流式等三種不同的形式，經(jīng)過沉淀處理之后礦井水直接通過粒料層來進(jìn)行過濾處理。過濾料通常使用的是無煙煤和石英砂材料，比較常用的過濾設(shè)施為快濾池和重力式無過濾池，在經(jīng)過過濾之后礦井水可以達(dá)到工業(yè)用水的控制工作標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 高礦化度礦井水

此類水體經(jīng)常被人們稱之為含鹽礦井水，其中含有大量的離子，主要包含硫酸根離子、鈣離子、鈉離子以及氯離子等。從高礦化度礦井水從水體的可溶性固體含量方面進(jìn)行分析，數(shù)值通常情況下會超過105 mg/L，水質(zhì)通常表現(xiàn)為中性或者是弱堿性。同時，該礦井水在味道方面表現(xiàn)為苦澀狀態(tài)，因此也被稱之為苦咸水，因為高礦化度礦井水當(dāng)中的含鹽量相對較高，因此無法直接進(jìn)行飲用。在針對此類礦井水進(jìn)行處理過程中，必須要有效做好前期的預(yù)處理工作，特別是針對水體脫鹽處理非常關(guān)鍵。在處理工作當(dāng)中比較常用的方法，包含蒸餾法、反滲透法等，同時還可以使用電滲析處理工作方法，在水體凈化工作當(dāng)中具有良好的經(jīng)濟(jì)性效果[3]。

現(xiàn)階段，我國國內(nèi)對于高礦化度礦井水，在處理工作方式上還有藥劑法、離子交換法以及膜處理等工作方法，其中膜處理技術(shù)方法的應(yīng)用非常普遍。在處理工作當(dāng)中，通過采用電滲析和反滲透處理工作方式，對高礦化度礦井水進(jìn)行綜合處理，反滲透法在水體處理過程中，主要是通過施加一個大于滲透壓力的作用，有效借助使用半透膜具有的選擇截留功能，可以將水體當(dāng)中的溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分開處理，水體的整體脫鹽效率可以超過95%以上。為了有效降低水體污染，對膜系統(tǒng)所產(chǎn)生的干擾和影響，需要在膜處理工作之前使用前處理工藝技術(shù)，前處理工藝技術(shù)在使用工作過程中，主要包含機(jī)械過濾器、活性炭過濾器以及保安過濾器三個不同的等級過濾工藝技術(shù)方式，同時也可以使用超濾膜，有效替代三級過濾系統(tǒng)對其進(jìn)行有效處理，為了有效解決膜結(jié)構(gòu)問題所產(chǎn)生的影響，需要保證礦井水在正式進(jìn)入到膜系統(tǒng)之前，向其中加入一定量的阻垢劑，阻垢劑材料的選擇以及材料的投放數(shù)量需要進(jìn)行嚴(yán)格控制，需要基于高礦化度礦井水的水體質(zhì)量進(jìn)行阻垢劑實驗檢測。

2.4 煤炭礦井水的綜合利用

現(xiàn)階段，礦井水道綜合利用主要是用于工業(yè)生產(chǎn)或者是人們的日常生活用水當(dāng)中，對于生產(chǎn)用水又可以將其分為工業(yè)用水或者農(nóng)業(yè)用水，生產(chǎn)用水在水體質(zhì)量方面要求標(biāo)準(zhǔn)相對較低，通常情況下，可以實現(xiàn)對礦井水進(jìn)行初步進(jìn)化處理之后，即可達(dá)到水體使用的要求和標(biāo)準(zhǔn)。對于礦井下用水通常不需要進(jìn)行全面凈化，只需要初步一些簡單的處理工作之后，則可以供給煤礦井下進(jìn)行使用，可以有效保證煤礦生產(chǎn)工作的要求和標(biāo)準(zhǔn)。比如，通過混凝和過濾處理等[4]。首先，在煤礦開采工作過程中，可供使用的防火處理工作方法相對較多，其中防火灌漿是比較常用的處理方式，并且具有更好的經(jīng)濟(jì)性和適用性效果，方便工作人員的操作同時整體的使用程度相對比較廣泛。在水體質(zhì)量方面并沒有特殊的要求和標(biāo)準(zhǔn)，水體的酸堿度控制在6～8 之間即可，因此在進(jìn)行煤礦井下防火灌漿工作過程中，可以通過使用井下廢水來作為水體的供應(yīng)來源，如果水體供應(yīng)量不足的情況下，可以將一部分的生活用水作為水體供應(yīng)源，同時還可以將剩余到礦井水直接回灌到地下，可以對地下水環(huán)境進(jìn)行有效補(bǔ)充，同時可以有效防止產(chǎn)生地表塌陷等各種問題。其次，在礦井的掘進(jìn)工作過程中經(jīng)常會遇到上斷層部分，上斷層位置經(jīng)常會產(chǎn)生裂隙承壓水大量涌出，并且在經(jīng)過相關(guān)工作人員到有效觀測工作之后充分明確水體的補(bǔ)給來源，然后有效判斷水體是否具有應(yīng)用價值，如果裂縫承壓水體沒有被完全污染，出水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)較高，則可以將其用于生活用水，需要對水體進(jìn)行常規(guī)的消毒處理，并且在有效滿足整個行業(yè)工作標(biāo)準(zhǔn)之后，可以將其作為直接飲用水等。

3 結(jié)語

當(dāng)前由于我國很多地區(qū)水體資源供應(yīng)短缺，必須要有效做好礦井水的回收與綜合處理工作，避免產(chǎn)生大量的水體浪費以及環(huán)境污染問題。因此，煤礦開展工作單位需要針對煤礦礦井水處理工作要點進(jìn)行深入研究，并且對礦井水的處理運(yùn)行實踐工作在以全面落實，保證煤炭開采工作的順利進(jìn)行。