礦井水處理工藝深入研究及回用

江水

（山西保利平山煤業(yè)股份有限公司 山西省晉城市 048200）

在礦區(qū)，缺乏水資源是普遍存在的現(xiàn)象，同時(shí)也是影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最重要因素之一。礦井開采會(huì)導(dǎo)致地下水滲流與煤層進(jìn)行接觸，通過一系列的生物化學(xué)反應(yīng)和物理化學(xué)反應(yīng)最終形成礦井水。任意排放礦井水不僅會(huì)導(dǎo)致地表水和地下水被污染，同時(shí)還會(huì)造成礦區(qū)的水資源的缺失。目前，水資源緊缺和水資源污染成為了抑制礦區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要原因，在嚴(yán)重缺水的某些礦區(qū)其經(jīng)濟(jì)發(fā)展極其緩慢。

因此合理利用礦井水，研究礦井水資源化的相關(guān)技術(shù)能夠有效的緩解礦區(qū)的水資源污染和緊缺問題，帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。

1 礦井水處理工藝

1.1 處理工藝的選取原則

礦井水本質(zhì)上是通過煤層附近地表裂隙而滲入的部分地表水以及礦區(qū)煤層周邊的地下水。因此為了提高礦井水處理工藝的科學(xué)性，在選擇礦區(qū)的礦井水的處理工藝方案前，要充分考慮周圍的水文地質(zhì)條件，并且探尋地質(zhì)構(gòu)造條件對(duì)煤礦開采的影響情況。為了達(dá)成這一目的相關(guān)人員必須對(duì)礦區(qū)周邊區(qū)域的地質(zhì)情況展開仔細(xì)的勘察工作，對(duì)礦井水的化學(xué)特征及其內(nèi)一些懸浮物的特征進(jìn)行進(jìn)一步的研究，得到作為礦井水處理工藝選擇的依據(jù)。而對(duì)于過程中會(huì)用到的相關(guān)機(jī)械設(shè)備，應(yīng)該以便于維修和管理為基本原則來(lái)對(duì)處理設(shè)施系統(tǒng)進(jìn)行合理的選擇。從而提高礦井水處理工作的可操作性和處理效果。除此之外，在經(jīng)濟(jì)效益方面進(jìn)行考慮，應(yīng)該盡量選擇能夠減少勞動(dòng)強(qiáng)度的具有自動(dòng)化操作系統(tǒng)的處理設(shè)施，在節(jié)省相關(guān)工作人員的工作強(qiáng)度，提高工作效率的同時(shí)還能夠減少因?yàn)椴僮魇д`而造成的經(jīng)濟(jì)損失。有了高效的處理工藝，還應(yīng)兼顧考慮到礦井水處理工藝過程中的成本問題，盡量選擇一些性能穩(wěn)定，價(jià)格合理的高性價(jià)比設(shè)備系統(tǒng)，一定程度上減少運(yùn)行費(fèi)用的同時(shí)減少工程前期的投資管理費(fèi)用。使得礦井水的處理得到理想的效果。

1.2 處理工藝的主要設(shè)施

最常見的處理工藝設(shè)備是全自動(dòng)凈水裝置，這是一種高效的凈水裝置。它主要由兩部分組成：①全自動(dòng)過濾區(qū)；②高速反應(yīng)沉淀區(qū)。這種設(shè)備具有反應(yīng)、配水、過濾、絮凝和排泥等一系列的功能，同時(shí)工作性能十分穩(wěn)定，并且性價(jià)比高，因此十分受到礦井水處理工作的青睞，通過裝置內(nèi)部配置的自動(dòng)化系統(tǒng)，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)進(jìn)水、反沖洗和自動(dòng)定時(shí)排除污泥等功能，還具有十分優(yōu)秀的絮凝效果。自動(dòng)凈水裝置內(nèi)包含的泥渣分離循環(huán)技術(shù)能夠幫助裝置將泥渣進(jìn)行反應(yīng)，并絮凝、沉淀，達(dá)到優(yōu)秀的過濾效果。

自動(dòng)凈水裝置還具有耐沖負(fù)荷大的特點(diǎn)，能夠獨(dú)立使用并且長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行工作，這一特點(diǎn)使該裝置能夠保證礦井水處理工作不會(huì)中斷，能夠連續(xù)進(jìn)行，進(jìn)而提高處理的效率。同時(shí)，全自動(dòng)凈水裝置因使用的化學(xué)劑通常是比較常見并且價(jià)格低廉，這使礦井水處理的成本能夠得到大大的降低。CIO2發(fā)生器就是一種新型的全自動(dòng)凈水裝置，它充分考慮了我國(guó)礦區(qū)的實(shí)際情況，合理運(yùn)用歐美先進(jìn)技術(shù)并進(jìn)行改良而設(shè)計(jì)出的一種處理工藝設(shè)備。CIO2發(fā)生器的主要工作原理是利用具有殺菌和氧化能力的強(qiáng)氧化劑來(lái)對(duì)水源進(jìn)行進(jìn)化和過濾。目前市場(chǎng)上的CIO2發(fā)生器具有十分優(yōu)秀的殺菌消毒效果，雖然其售價(jià)較高但還是有不少企業(yè)將其投入使用。

1.3 礦井水處理的一般原則

礦井水處理的一般原則需要考慮礦井水原水水質(zhì)的差異和處理后需要的回用目標(biāo)的差異，以及一些運(yùn)行成本和基建投資等因素來(lái)決定。主要可分為這幾類：①由淺入深、先易后難：經(jīng)過簡(jiǎn)單處理后的礦井水要經(jīng)過檢測(cè)，看其水質(zhì)是否符合《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定要求，然后根據(jù)由淺入深的原則，適當(dāng)增加處理工藝，循序漸進(jìn)的提高相應(yīng)的水質(zhì)，以達(dá)到不同回用目標(biāo)的使用要求。②根據(jù)回用目標(biāo)合理設(shè)計(jì)處理工藝。為了滿足不同的礦井水的回用目標(biāo)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，需要選擇使用合理的處理工藝。如礦井水回用于鍋爐房沖渣、熱電廠冷卻水、井下注漿和防塵、選煤廠洗煤以及地面矸石山?jīng)_刷防塵等這類對(duì)水質(zhì)要求不高的目的時(shí)，需要根據(jù)《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》中對(duì)于“鍋爐用水”、“洗滌用水”、“冷卻用水”的相關(guān)規(guī)定和水質(zhì)要求來(lái)采用相應(yīng)的處理工藝。這類工藝的操作大體上可分為預(yù)沉淀、絮凝、沉淀、消毒等等一系列的流程操作步驟。而對(duì)于水質(zhì)要求中等，如消防、綠化、沖廁、建筑施工、車輛沖洗、道路清掃這類礦井水回用目的的話，除了基本的工藝操作流程外，還需要對(duì)礦井水進(jìn)行深度的處理，以達(dá)到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》中相應(yīng)情況下對(duì)水質(zhì)的要求。當(dāng)回用水用于浴室、洗衣房以及用水這類目的時(shí)，這需要根據(jù)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》來(lái)進(jìn)行更加細(xì)致的深度操作。③根據(jù)水質(zhì)特征設(shè)計(jì)處理工藝。如果礦井水的水質(zhì)潔凈，達(dá)到了《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定便可以只需稍作處理便使用，不必再采用復(fù)雜的處理工藝進(jìn)行處理。但是一旦礦井水中含有許多懸浮物和雜質(zhì)、經(jīng)檢測(cè)后較多指數(shù)超標(biāo)，那么久必須采用相應(yīng)的處理工藝對(duì)礦井水進(jìn)行處理，出去水中的污染物質(zhì)。這樣一來(lái)運(yùn)行成本勢(shì)必提高，不適宜普遍應(yīng)用。因此處理礦井水必須參考礦區(qū)飲用水源的缺水程度和礦區(qū)經(jīng)濟(jì)能力情況，適當(dāng)?shù)倪x取部分礦井水進(jìn)行處理作為飲用水來(lái)補(bǔ)充礦區(qū)飲用水資源不足的情況。

2 礦井水處理工藝的關(guān)鍵

2.1 新型高效除鐵除錳改性火山巖濾料

目前許多礦井水新型技術(shù)已經(jīng)被研發(fā)出來(lái)，新型高效除鐵除錳改性火山巖濾料就是其中效果最好的處理技術(shù)之一。在吸熱反應(yīng)下，新型高效除鐵除錳改性火山巖濾料的小粒徑使其表現(xiàn)出了良好的吸附沉淀效果。對(duì)濁度的去除率、Fe的去除率在連續(xù)處理的條件下依然能夠保持90%以上，這一優(yōu)秀的表現(xiàn)使其被迅速的推廣應(yīng)用于礦井水處理領(lǐng)域中。進(jìn)入廢水后，新型高效除鐵除錳改性火山巖濾料能夠給迅速的形成濾膜，并且對(duì)Fe、Mn的去除反應(yīng)有催化作用，大大提高了處理礦井水的速度。而該技術(shù)原本具有的處理效果差、啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)問題也已經(jīng)通過多年的研究得到了解決，尤其是在處理pH為6～8之間偏中性的礦井水中具有十分優(yōu)秀的表現(xiàn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他的礦井處理工藝。但是在進(jìn)行礦井水處理時(shí)，新型高效除鐵除錳改性火山巖濾料對(duì)水溫有較為嚴(yán)格的要求，工作人員應(yīng)該仔細(xì)控制礦井水的水溫，將水溫控制在合適的范圍，這樣有利于提高新型高效除鐵除錳改性火山巖濾料的催化反應(yīng)，加速水中的Mn、Fe的吸收，大幅度提高處理的效率。

2.2 高懸浮物礦井水處理技術(shù)

3 結(jié)語(yǔ)

礦井水是一種十分寶貴的地下水資源，任意排放礦井水容易造成礦區(qū)水資源的緊缺和地表污染和地下水的污染。而合理處理礦井水并進(jìn)行回用有極大的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。而礦井水的處理應(yīng)遵循由淺入深、先易后難的基本原則，在根據(jù)所處理礦井水的水質(zhì)特征和回用目的對(duì)處理工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)。積極探尋影響礦井水處理工藝機(jī)理的因素并提出合理化建議，有利于促進(jìn)礦區(qū)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一，進(jìn)而促進(jìn)國(guó)家工業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。