煤礦礦井水處理現狀及發展趨勢

董 磊

（山西焦煤霍州煤電有限責任公司，山西 臨汾 031412）

0 引言

中國煤礦事業在發展中，大多數的煤礦都是以地下開采的形式為主，不可避免的會在地下水問題的處理方面面臨著一定的難題。為了實現高效率開采、安全開采，要使用水泵將地下水抽到地面，礦井水量較大，其中含有大量的細菌、煤粉和巖粉，長期排放會導致環境受到破壞，自然生態被污染。因此在處理礦井水方面有必要提高標準，突破當前的技術困境，提高煤礦礦井水的處理技術水平。

1 礦井水的水質特征

礦井水水質具有一定的特殊性，雖然屬于地下水，但是和普通的地下水相比，其中卻含有大量的礦物質，這是因為礦井水長期賦存于地下，受到了井下煤礦開采活動的直接影響，礦井水的水質成分含有了大量有機物質，水質的成分較為復雜。從水化學的角度分析礦井水的特征，其中含有懸浮性物質、溶解性物質，不同礦井水水質各有差異性，掌握礦井水的特征，明確礦井水中的共性成分，可以實現礦井水凈化、制定最佳的礦井水處理路線和方案[1]。

2 煤礦礦井水的處理現狀

2.1 去除礦井水中懸浮物

在煤礦井水中，主要的懸浮物為煤屑、黏土、巖粉，處理礦井水中懸浮物的工藝流程和自來水廠的水凈化處理流程具有一定的相似性，和自來水廠的水凈化相比，礦井水中含有較高的硬度離子，因此在處理礦井水的過程中，可以適當將藥劑加入其中，實現礦井水的凈化，將其中的鈣離子、鎂離子去除，改善礦井水水質，將礦井水中的懸浮物順利去除[2]。

2.2 去除高礦化度礦井水中溶解性鹽類

在我國煤礦產業的現代化建設和發展中，有40%以上的煤礦礦井中都存在著礦井水的溶解性鹽量超過了1 000 ml/L 的情況，根據我國國家級提出的飲用水標準要求，礦井水中的溶解性鹽量已經遠遠超過了標準限值，在居民生活飲用水、鍋爐補給用水等場景中，經過凈化處理的煤礦礦井水，無法被投入到使用中。不過采取凈化處理的方式，對含溶解性鹽類過高的礦井水進行有效處理后，可以將其應用到工業生產中等水質要求相對較低的生產場景里，以此來提高水資源的利用效率，加強對礦井水的處理和應用。

目前在處理高礦化度礦井水時，通常采取電滲析法，不過隨著我國科學技術水平的持續發展，近些年來反滲透法逐漸將電滲析法所取代。因為利用反滲透法進行對高礦化度礦井水的處理時，可以取得更理想的處理效果，因此在礦井水的處理中，反滲透法技術得到廣泛的運用[3]。

3 煤礦礦井水處理技術的發展趨勢

近些年來在煤礦事業的現代化運轉和生產中，受到國家宏觀調控政策的影響，在產業政策的相關指導下，大多數的煤礦企業都將目光聚焦在了對礦井水資源的處理和有效利用中，逐漸采取循環利用的方式，針對礦井水進行處理和使用，改變了粗暴的礦井水排出方式。在過去一段時間內，我國的煤礦企業在處理礦井水時，通常是采取了簡單處理的方式，就將礦井水排除，這導致了水資源被大大的浪費，對生態環境也造成了難以預估的危害。在現階段水利用水處理工藝方面，煤礦事業的發展面臨著更高的技術要求，礦井水的處理技術研究和實踐中，要結合我國的煤礦礦井水處理現狀技術水平、實際的煤礦生產需求，集中解決在礦井水處理方面存在的技術問題，突破技術瓶頸，提高水資源的利用效率。

參照自來水廠的處理工藝對礦井水中的懸浮物進行處理，二者的工藝程序具有一定的相似性，不過在具體的礦井水中的懸浮物處理作業中，存在著一定的差別，那就是在處理工藝方面使用的設計參數是不同的。礦井水的懸浮物凈化處理工程較大，施工周期較長，而且受到了占地面積過大等因素的影響，因此有必要將一些水處理藥劑和裝置投入到礦井水的凈化處理中，以提高生產質量處理效率。在具體的實踐中要研發高效水處理凈化藥劑，開發水處理新工藝，加強對水中硬度物質去除的研究和實踐，開辟礦井水處理技術的新路徑，向著更高效、環保的方向探索和前行，礦井水工藝處理流程，如圖1 所示。

3.1 研發高效水處理凈化藥劑

我國的市場經濟快速發展中，有越來越多與進化藥劑有關的研究逐漸深入，在市場上由于經濟因素、綜合技術因素等共同作用，使得目前在市場上仍舊是以傳統的混凝凈化藥劑為主。此類藥劑在市場上占據著主導地位，在短時間內要改變其地位，是存在一定難度的，未來煤礦礦井水的處理技術研究工作，要持續的在高效水處理凈化藥劑的研發中加強實踐力度。

目前市場上不斷出現的新的藥劑類型中，注凝藥劑已經得到了廣泛的運用，可以應用到不同水源中，礦井水水質的特點不同，因此在礦井水柱凝藥劑的研究和開發中，仍舊還需要展開持續的探索，拓寬其發展空間。其本身就有著廣泛的發展前景，礦井水的水質特點各不相同，所使用的著名藥劑也應該劃分開來，例如在礦井水中含有大量的煤泥，此時可以使用高分子凝絮劑或鋁鹽類無機混凝劑，加強對此類新型高效水處理凈化藥劑的研發和生產，有利于提高礦井水的凈化處理效果，節約投入到礦井水的處理中的生產成本[4]。

3.2 開發水處理新工藝

在開發水處理新工藝方面的研究和實踐中，我國的煤礦產業發展要結合煤礦生產的發展前景，掌握煤礦礦井水的水質特征，加強對水處理新工藝的開發和應用力度。在礦井水的懸浮物中，最常見的組成部分為煤泥，目前處理煤泥時主要采取的是沉淀法，但是礦井開采作業環節，有大量的有機物融入到了礦井中，例如乳化物、廢機油有機物。此類有機物的密度小于水的密度，因此無法在處理過程中采取沉淀處理的方式，實現對此類密度小有機物的清除，這增加了礦井水凈化工作的難度，降低了礦井水的資源利用效率。

在煤礦礦井水處理技術的研究工作探索中，應充分的考慮對油類物質去除的工序，加強對凈化工藝的完善和優化，解決此類問題。當前的研究主要是以吸附方式為主，以提高處理效率，在水處理構筑物體的研究中考慮到體積較大這一客觀事實，有必要在高效水處理凈化裝置的研究中進行進一步的研發，生產適合井下使用的高效水處理凈化裝置，并且在一些小水量的礦井中可以直接使用此類裝置，實現井下防塵的作業。或是在配置乳罩化液等任務中，發揮出一定的功能，此類設備設施在煤礦市場中有著良好的發展前景和巨大的用戶需求，是煤礦礦井水處理技術研究的必然趨勢，煤礦礦井水處理工作機制，如圖2 所示[5]。

圖2 煤礦礦井水處理工作機制

3.3 去除水中硬度物質

在礦井水中含有的硬度物質水平過高，會導致輸送設備出現結垢和故障隱患問題，輸送管路出現難以高效率生產和運行等情況，例如其中的鈣、鎂成分均屬于水中的硬度物質。這是因為礦井水長期處于地下環境中，有大量的礦物質融入到水體里，并且礦井水所處的環境較為特殊，水的流動性差，因此，形成了礦井水的硬度離子水平過高的問題。目前在工業生產中，石灰法是去除水中硬度成分的主要方式，處理過程中，生產成本較低，但是對工藝條件有著嚴格的要求，使用石灰法處理水中的硬度物質，整體的勞動強度水平較高，需要投入大量資源，因為投入不足或投入過量，都有可能導致硬度成分無法完全去除，或是出現硬度成分再次升高的情況。

隨著自動化機械化設備和工藝的開發與運用，在水中硬度成分的去除中，使用石灰藥劑等方式，可以實現自動化的生產，通過投加石灰的方法，將礦井水中的硬度成分去除，這為我國的煤礦事業發展開辟了新的思路。在礦井水硬度物質的處理方面，取得了顯著的效果，在煤礦事業的建設運轉中，針對水中硬度物質的去除工作，還需要進一步的展開實踐研究，提高水中硬度成分的處理水平，優化水資源的利用率[6]。

4 結論

礦井水資源的開發和利用目前已經被提上日程，成為了我國煤礦事業發展中的重要研究內容，提高礦井水的處理技術，節約處理成本，要結合礦井水的不同類型優化處理工藝，提高技術水平，提高煤礦產業的生產效率，降低環境污染風險。