煤礦礦井廢水綜合治理創新與發展

摘 要:為解決我國煤礦缺水問題，應積極開展煤礦礦井廢水綜合治理，實現廢水資源的綜合利用。就此，文章簡述了煤礦礦井廢水的特點，分析了煤礦礦井廢水處理技術，最后就礦井廢水綜合利用的模式進行了探討。

關鍵詞:礦井廢水 治理 資源化 綜合利用

中圖分類號:X752文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)08(b)-0132-01

在我國，傳統能源結構式是以煤炭為主，而我國的煤炭絕大部分蘊藏在干旱和半干旱地區。在這些地區，水資源較為貧乏，約2/3的煤礦缺水或嚴重缺水，生產和生活用水非常緊張。與此同時，在煤炭開采過程中會產生大量的廢水，其大部分來自于地下水，受到了煤炭開采的影響水質惡化。這些廢水排入環境不僅造成了污染問題，而且造成了水資源的嚴重浪費。因此，對煤礦礦井廢水進行資源化利用有著重要的意義。

1 煤礦礦井廢水的特點

煤礦礦井廢水主要來自于煤礦開采過程中通過滲入、流入和涌入礦井的地下水，水質影響因素非常多，隨著地質結構、煤層特性、煤質特點、采煤工藝等因素的不同，水質千差萬別。通常的污染物為煤粉和巖粉形成的懸浮物、可溶的無機鹽、少量的有機物以及大量的細菌，此外，少數礦井還可能含有毒有害物質。一般地，煤礦礦井廢水可以分為以下5種類型[1]:(1)較潔凈礦井水，這類礦井廢水所受污染程度較輕或未受污染，簡單處理后即接用于生活和生產;(2)酸性礦井水，其pH值較低，含有一定懸浮物，大量的鐵、錳離子以及一些重金屬(如鉛、砷、鉻等);(3)含懸浮物礦井水，其主要污染物是懸浮物和細菌，其余指標都屬于正常的地下水水質;(4)高礦化度礦井水，這類礦井廢水含鹽量高、硬度大，礦化度通常在1500～4000mg/L，最高可達15000mg/L;(5)特殊污染物礦井水，特殊污染物如含一些放射性元素，這類礦井廢水通常比較少見。

2 煤礦礦井廢水處理技術概況

在以往的煤礦礦井廢水治理中，大多數停留在為排放而治理，采取廢水處理技術包括以下幾種處理方法。

(1)含懸浮物礦井水的混凝處理。由于礦井廢水在井下水倉停留了一定時間，因此較大的煤、巖粒已沉淀在底層，排放到地面的礦井廢水含有懸浮物通常為較細的顆粒，此時，絮凝劑的投加能使這些較細的懸浮顆粒通過混凝作用沉淀下來，從而達到水質的凈化。如朝川礦礦井廢水處理工程就使用到了混凝技術，絮凝劑為鋁鹽或鐵鹽，混凝劑混合方式采用管道混合器混合，混凝沉淀裝置采用倒喇叭口作為反應區，混凝后的出水進入斜管填料，利用多層多格淺層沉淀將絮凝沉淀物全部去除，達到了凈化水質的效果[2]。(2)酸性礦井水的中和處理。對酸性礦井水，通常采取的中和處理，利用酸堿中和的原理使礦井水的pH恢復到中性。較為常見的方法是采用石灰乳中和法，將生石灰加水配制成5%左右的石灰乳后，加入酸性礦井水中進行中和反應。除此之外，還有將石灰石置于滾筒內進行中和反應的石灰石中和滾筒法以及將石灰石裝入圓錐體形中和塔形成濾料中和礦井廢水的升流式變濾速膨脹中和法。(3)高礦化度礦井水的電滲析處理。由于高礦化度礦井水無機離子濃度較高，因此進行的處理主要是降低其礦化度，通常的方法是采用電滲析，在直流電場的作用下，利用陰陽離子交換膜對溶液中陰陽離子的選擇透過性，使離子作定向遷移，來達到對無機離子進行去除。需指出的是，以上方法對礦井廢水的治理很大程度局限于“就水治水”，并沒有考慮太多礦井廢水的綜合利用，這對于礦產地區特別是水資源相對貧乏的地區是一種極大的浪費，因此探索煤礦礦井廢水綜合利用的新模式具有重要的現實意義。

3 煤礦礦井廢水綜合利用新模式的探討

3.1 以深度處理實現礦井廢水的中水回用

為實現礦井廢水資源的充分應用，則必須提高礦井廢水處理出水水質，使其達到的中水回用標準。為此通常采取的方法是在二級處理的基礎上，對出水進行深度處理，通常采用的方法如消毒、過濾、活性炭吸附、膜過濾等。典型的礦井廢水中水回用工藝為如圖1。

3.2 以粉煤灰處理礦井廢水實現以廢治廢

礦井廢水是伴隨煤礦開采產生的，與此同時，粉煤灰是熱電廠燃煤粉鍋爐排放的固體廢棄物，兩者的產生都是由煤礦而起。對于粉煤灰而言，粉煤灰因具有疏松多孔、比表面積大、表面活性點多、物理化學吸附性強等特點已被廣泛研究并用于礦井廢水的處理。因此，用粉煤灰處理礦井廢水，能達到很好的以廢治廢的效果。在吳斌的研究中，他利用改性粉煤灰對煤礦礦井廢水進行預處理，試驗結果表明制備的火法改性粉煤灰處理礦井廢水，CODCr、濁度、懸浮物和色度的去除率分別可達92.51%、99.02%、98.35%和95.0%，被證實是一種處理煤礦礦井廢水的好方法。所以這種方法極具推廣的應用前景。

3.3 以膜法處理礦井廢水制備生活飲用水

礦井廢水究其本質，大部分都來自于地下水系統，特別是一些污染程度很輕或者根本沒受到污染的礦井水，沒必要和一般礦井廢水一樣進行廢水處理達標排放。實現以礦井廢水制備生活飲用水應作為礦井廢水處理的最終目標。為此，已有一些礦井已成功利用礦井水制備出了符合國家飲用水標準的生活區飲用水，其中相當一部是采取膜法進行，如鄭煤集團煤礦礦井廢水處理工程、棗莊某煤礦生活飲用水制備工程等。這些用礦井水制備飲用水的實踐是十分值得學習的，也為煤礦礦井廢水綜合治理定下了最新和最終的目標。

4 結語

我國的煤炭絕大部分蘊藏在水資源匱乏的干旱和半干旱地區，很大程度上限制了煤炭的開采。與此同時，煤炭的開采過程中會產生大量的廢水，這些廢水排入環境不僅造成了污染問題，而且造成了水資源的嚴重浪費，因此對煤礦礦井廢水的綜合治理應擺脫傳統處理模式的“就水治水”，充分考慮對煤炭礦井廢水進行綜合利用，在以后的煤礦礦井廢水處理過程中最基本的應實現以深度處理實現礦井廢水的中水回用;其次應積極開展煤炭產業鏈中的“以廢治廢”處理，鼓勵并倡導粉煤灰的使用，實現以廢治廢的目的;最后，應以礦井廢水制備生活飲用水為最終目標，積極開展工藝和技術的研究和探討，尋找到適合我國礦井廢水飲水級處理的有效技術。

參考文獻

[1] 康寧.淺議煤礦礦井廢水資源化利用[J].山西焦煤科技[J]，2009(S1):127-128.

[2] 張夏紅，張振學，董巨威.混凝沉淀過濾技術在礦井廢水處理中的應用[J].中州煤炭，2007(5):73-74.