我國(guó)煤礦礦井水處理技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)

張洋洋

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714092

摘要：在當(dāng)前世界所面臨的五大難題中的環(huán)境問(wèn)題、能源問(wèn)題以及資源問(wèn)題三大難題均與煤炭開采息息相關(guān)。與其他行業(yè)相比較而言，煤炭開采對(duì)環(huán)境的污染和生態(tài)環(huán)境的破壞更為嚴(yán)重，故此，研究煤礦礦井水處理技術(shù)就有非常現(xiàn)實(shí)性的意義。下文在探究我國(guó)煤礦礦井水處理技術(shù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上探究了水處理技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：煤炭開采；可持續(xù)發(fā)展

煤炭開采會(huì)大量占用土地資源，同時(shí)也會(huì)對(duì)水資源造成污染與破壞，比如為了確保安全而展開認(rèn)為疏干排水和采動(dòng)形成的導(dǎo)水裂隙對(duì)煤系含水層的自然疏干，共同破壞并污染了地下水資源。煤礦矸石山自燃、煤層瓦斯抽放以及礦井排風(fēng)會(huì)造成大氣環(huán)境污染。以上種種都使得我們研究煤礦礦井水處理技術(shù)有了現(xiàn)實(shí)性的意義。處理礦井污水，變廢為寶，不僅能夠減輕環(huán)境壓力，同時(shí)還能夠節(jié)約資源，一舉兩得。

1 我國(guó)煤礦礦井水處理技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 酸性礦井水的處理工藝

處理酸性礦井水普遍采用中和法。各種堿性物質(zhì)可以被用作中和劑，其中純堿和苛性鈉用作中和劑從效果來(lái)講更有優(yōu)勢(shì)，污泥體積小且用量少，但是因成本較高使用較少。當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的中和劑為石灰或者石灰石。以石灰作為中和劑的相對(duì)應(yīng)的處理工藝為石灰乳中和法，以石灰石作為中和劑的相對(duì)應(yīng)的處理工藝為升流膨脹過(guò)濾中和法和中和滾筒過(guò)濾法。石灰乳中和法處理工藝簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制操作，當(dāng)前已被廣大企業(yè)所認(rèn)可，使用較為廣泛。

石灰石升流膨脹過(guò)濾中和法選用細(xì)小的濾料，讓酸性水從下至上通過(guò)濾料，水及時(shí)將中和后產(chǎn)生的硫酸鈣帶走，通過(guò)此工藝法處理的水pH值能夠達(dá)到6.0以上。升流膨脹過(guò)濾中和法工藝的處理流程為：酸性礦井水→調(diào)節(jié)池→中和濾罐→沉砂池→曝氣池→斜管沉淀池→外排。

石灰石中和滾筒過(guò)濾法處理工藝操作簡(jiǎn)便，易于管理，成本較低。但此工藝的缺點(diǎn)是大量的碳酸存在于中和后的出水中，致使出水的pH值通常情況下只能維持在4.04.5左右，難以實(shí)現(xiàn)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。當(dāng)前針對(duì)此法采取的解決措施為，針對(duì)中和后的出水展開曝氣處理，一種方式是讓Fe2+變成Fe3+，從而達(dá)到去除的目的；另一種方法是驅(qū)趕溶于水中的CO2，促使pH值升高。石灰石中和滾筒過(guò)濾法工藝的處理流程為：酸性礦井水→調(diào)節(jié)池→中和滾筒處理機(jī)→沉渣池→反應(yīng)池→斜管沉淀池→外排。

1.2 苦咸水（高礦化度礦井水）中溶解性鹽類的去除工藝

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)粗略估計(jì)，我國(guó)煤礦中約有40%的礦井水中含有大于1000mg/L的溶解性鹽類，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了國(guó)家飲用水所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。處理凈化這類水是不能夠運(yùn)用于對(duì)水質(zhì)要求較高的場(chǎng)合，比如居民生活用水、井下配置乳化液、鍋爐補(bǔ)給等。但是用作一般工業(yè)用途是完全沒有問(wèn)題的。去除苦咸水中的鹽類通常采用膜法工藝，往常采用電滲析工藝，近年來(lái)日漸成熟的的反滲透技術(shù)以低運(yùn)行以及投資成本后來(lái)居上，有逐漸替代電滲析的發(fā)展趨勢(shì)。

1.3 礦井水中懸浮物的去除工藝

少量的黏土、巖粉和煤屑構(gòu)成了煤礦礦井水的懸浮顆粒，其中煤屑居多，去除礦井水中懸浮物的工藝與自來(lái)水給水處理原理基本相同，詳細(xì)參見圖1礦井水凈化處理工藝流程。

礦井水中的硬度離子通常普遍較高，故此在處理礦井水中，可以適當(dāng)加入除硬藥劑去除鎂離子與鈣離子，進(jìn)而改善出水水質(zhì)，大大拓寬用水范圍。

2 我國(guó)煤礦礦井水處理發(fā)展趨勢(shì)

近年來(lái)，在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和科學(xué)發(fā)展觀的積極指導(dǎo)下，我國(guó)大部分煤礦企業(yè)已經(jīng)將礦井水處理循環(huán)利用作為了企業(yè)發(fā)展章程，以往簡(jiǎn)單處理礦井水便直接排放的行為再也不復(fù)存在了。如此一來(lái)，不僅有效節(jié)約了能源，還減輕了對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染。當(dāng)然，處理礦井水并加以循環(huán)利用對(duì)水利處理工藝有著更高的要求，而當(dāng)前關(guān)于凈化處理礦井水的新工藝、新技術(shù)也在不斷研制、試用中。我們主要參照自來(lái)水廠的處理工藝來(lái)去除礦井水中的懸浮物，唯一的區(qū)別在于設(shè)計(jì)參數(shù)不同，但使用此種方式去除礦井水中的懸浮物施工周期較長(zhǎng)，且占地面積大，工程投資也較為可觀，故此，我們亟待研究一些能夠高效凈化礦井水的裝置以及藥劑。當(dāng)前雖然有新的藥劑不斷出現(xiàn)，但凈化藥劑在市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位的仍舊是較為傳統(tǒng)的混凝凈化藥劑。新出現(xiàn)的助凝藥劑需要根據(jù)不同水源進(jìn)行區(qū)別使用。據(jù)此，我們需要將研制方向轉(zhuǎn)移至依照礦井水的不同水質(zhì)特點(diǎn)研制不同的助凝藥劑，在這方面，將會(huì)有很大的發(fā)展空間。而且可以大大降低處理工藝成本，同時(shí)還有助于提升凈化水處理效果。

當(dāng)前去除礦井水中懸浮物主要組成部分——泥煤的方法較多，最為普遍使用的工藝為沉淀法。但在煤礦企業(yè)開采工作中，礦井中極易融入密度比水都小的乳化物和廢機(jī)油，而這類物質(zhì)極難通過(guò)沉淀法去除，這使得礦井水凈化工作困難重重。故此，未來(lái)研究煤礦礦井水處理工藝必須充分將油類物質(zhì)的去除工序考慮在內(nèi)，才能保證水處理效果。

3 結(jié)語(yǔ)

煤礦區(qū)作為當(dāng)前自然生態(tài)環(huán)境破壞與污染較為嚴(yán)重的區(qū)域之一，必須采取相應(yīng)對(duì)策解決當(dāng)前污染嚴(yán)重的問(wèn)題。而近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展以及在煤炭行業(yè)的廣泛應(yīng)用，使得煤礦礦井水處理技術(shù)有了飛速發(fā)展，相信不久的未來(lái)，必將有性能更加優(yōu)越的水處理技術(shù)被開發(fā)應(yīng)用。

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