煤礦礦井污染水的資源化技術研究與應用

柳爭艷

(山西晉新科源環保科技有限公司，山西 太原 030024)

引 言

煤礦開采過程中會涌出大量的水，但煤礦開采時產生的煤粉、巖粉以及機械設備漏油等都會對礦井水造成不同程度的污染[1]。在以往的工程實踐中，通常都是對這些污染水進行治理，使內部包含的污染物濃度降低到排放標準以內，然后直接排放[2]。我國屬于水資源匱乏國家，很多地區都缺乏清潔的水資源[3]。因此，針對礦井污染水進行綜合治理，使之成為可以利用的水資源，是很多煤礦企業不得不面對的問題[4]。礦井污染水的資源化處理，不僅可以為煤礦企業創造良好的經濟效益，還可以為國家創造良好的社會效益和生態效益，是未來礦井污染水治理的必然發展方向[5-6]。本文主要以某煤礦礦井污染水的治理方案為例，對其資源化處理技術方案進行詳細介紹。對于提升水資源利用率，推進生態文明建設具有重要的實踐意義。

1 煤礦礦井涌水情況及水質分析

1.1 礦井涌水量

礦井在對煤礦資源進行開采時不可避免的會涌出大量的水，水的來源主要包含三個方面。第一為大氣降水，煤礦礦井所在地區的年降水量在374 mm～1 500 mm范圍內，年平均降水量達到了750 mm左右。大氣降水較為豐富，會加大煤礦開采時的涌水量；第二為地表水，礦井附近有多條河流和水庫，可以對地表水進行有效補充；第三為礦井老空水，由于煤礦已經開采多年，存在很多已經開采結束的工作面，里面會積累很多水資源。礦井在開采的初始階段涌水量相對較小，每個月的涌水量平均在3.6 萬m3。隨著煤礦開采時間的不斷推進，涌水量越來越大，到開采中期時達到了90 m3/h，截至目前涌水量最高時已經超過了130 m3/h。

如圖1所示，為礦井近10年平均涌水量統計情況，由有圖中數據可以看出，近10年來每年平均的涌水量基本超過100 m3/h。每年涌水量存在差異的原因主要是受到地表水、大氣降水等外部因素的影響，但近年來礦井中的涌水量有逐漸增加的趨勢。礦井的涌水量充足，如果可以對這些污染水進行資源化處理，完全可以滿足礦井的生產和工作人員的生活需要。礦井涌水可以作為資源化處理的來源，水源是可靠的、穩定的。

圖1 煤礦礦井近10年平均涌水量統計情況

1.2 礦井水水質分析

對煤礦污染水進行資源化處理的前提是掌握污染水中包含的污染物種類及其含量大小，只有這樣才能針對性地對其進行綜合處理，從而降低礦井污染水中的各類污染物指標，將其控制在標準范圍以內。對礦井公園水進行資源化處理是需要重點考慮的，指標主要就是懸浮物、COD、BOD5、pH值、總大腸菌群、總硬度等，利用專業檢測技術對上述指標進行檢測后，得到的結果，如表1所示。可以看出，礦井污染水的污染情況比較嚴重，各項指標均超過了標準值。

2 礦井污染水的資源化技術整體方案

2.1 方案基本要求

對于普通地下水而言，基本沒有受到污染，主要是細菌總數、濁度等指標未達到基本要求，只需要經過簡單處理就可以達到使用標準。但對于煤礦礦井污染水而言，內部包含有很多懸浮物、各類污染物等，必須進行綜合處理才可以達到資源化的目的。通常礦井污染水除細菌總數、濁度等指標超標外，礦化度、硬度等指標也嚴重超標。在制定礦井污染水資源化處理方案時，需要明確污染水的水質情況、資源化以后的應用對象，因為應用對象不同，對水質的要求也存在差異。

結合煤礦生產實際需要，對礦井污染水進行資源化以后的應用對象主要包含兩個方面：其一為礦井工作人員的生活飲用水，這對水質的要求相對較高；其二為生產用水和生活雜用水，這對水質的要求相對較低。另外，考慮到近年來礦井的平均涌水量，要求對污染水的資源化處理能力與之相匹配，即達到120 m3/h。其中，生活飲用水要求達到10 m3/h，剩下的作為生產用水和生活雜用水。

2.2 資源化技術方案設計

對污水進行資源化處理以后，主要作為生產用水和生活雜用水，比如洗煤廠中的生產用水、煤礦生產區域的綠化用水、道路灑水清洗等。這部分水質要求相對較低，只需要對礦井污染水進行初步處理即可。而煤礦工作人員的飲用水要求相對較高，需要進行進一步的過濾和消毒處理后才能夠使用。根據煤礦礦井污染水資源化后的實際用途，設計的污染水資源化技術方案流程圖，如圖2所示。

圖2 礦井污染水的資源化技術方案流程圖

從圖2可以看出，需要在礦井中建立一個水倉，礦井中的涌水直接流進水倉中進行存儲，通過水泵站將礦井污染水輸送到位于地面的調節池中，再將其運輸到反應沉淀池中，同時向反應沉淀池中加入絮凝劑。絮凝劑的作用是與礦井污染水中包含的懸浮物和各類污染物發生反應，并生成沉淀物。對反應沉淀池底部的沉淀物進行處理后，得到的就是清水。這部分清水再進行簡單過濾后，就可以作為生產用水和生活雜用水。另外一部分水需要通過電滲析器進行進一步處理后，輸送到蓄水池中進行存儲，向蓄水池中添加消毒劑進行消毒處理，徹底消滅水中的病毒和細菌，包括總大腸菌群，從而得到煤礦工作人員的飲用水。

3 實踐應用效果分析

將上文設計的煤礦礦井污染水的資源化技術方案應用到工程實踐中，并進行連續三個月時間的觀察和檢測，以檢驗該技術方案的應用效果。重點對資源化以后的水質情況進行了分析，結果如表1所示，表中主要給出了礦井污染水中的主要污染物種類及其對應的原始濃度大小，以及經過處理后得到的兩類水中的污染物濃度大小。

表1 礦井污染水中主要污染物指標及其對應的數值

由表中數據可以看出，礦井污染水的評價指標主要包括懸浮物、COD、BOD5、pH值、總大腸菌群、總硬度等。利用礦井污染水資源化技術方案進行處理后得到的兩類用水中，各類指標均控制在了標準值范圍內。說明該技術方案是可行的，達到了預期處理效果。該技術方案的成功應用，使得煤礦企業的生產用水有了非常可靠穩定的來源，同時還保障了工作人員飲用水的安全。煤礦企業的水資源實現了自給自足，無需外部對其進行供給。不僅為煤礦企業創造了良好的經濟效益，同時還創造了非常顯著的社會效益和環境效應。

4 結語

主要對煤礦礦井污染水的資源化處理技術及其實踐應用效果進行了深入的分析和研究，所得結論主要如下：1)煤礦礦井的涌水量達到了120 m3/h，涌水量充足，可以作為資源化處理可靠、穩定的水源；2)礦井涌水受到煤礦開采過程的影響，污染比較嚴重，內部包含有大量的懸浮物和各類污染物，對污染水進行資源化處理就是對污染水進行綜合治理，使各項指標都達到標準要求；3)礦井污染水資源化處理用途主要包含兩個方面，即飲用水和生產用水、生活雜用水。通過資源化處理，煤礦實現了水資源的自給自足，為企業創造了良好的經濟效益、社會效益和環境效益。