礦井水處理技術(shù)及研究進(jìn)展

易然 馬學(xué)松 肖桂燕

摘要：礦井水是礦產(chǎn)行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中必不可少的污染物，礦井水相比其他工業(yè)污水，污染程度小，但其水量較大，處理相對(duì)比較容易。本文針對(duì)礦井水處理的必要性及處理技術(shù)，進(jìn)行了深入的分析，希望對(duì)今后礦井水的處理的應(yīng)用提供有效參考。

關(guān)鍵詞：礦井水;處理技術(shù);研究進(jìn)展

中圖分類號(hào)：X52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）11-00-02

Abstract：Mine water is an indispensable pollutant in the production process of the mineral industry， Mine water is less polluted than other industrial wastewater， but its water volume is larger and its treatment is relatively easy. Aiming at the necessity and treatment technology of mine water treatment， this paper makes an in-depth analysis， hoping to provide an effective reference for the future application of mine water treatment.

Key words：Mine water;Treatment technology;Research progress

礦井水是礦產(chǎn)行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，礦層及開(kāi)拓巷道附近的地下水，同時(shí)伴有少量的滲入地表水。由于不同的地質(zhì)年代、地質(zhì)構(gòu)造和不同礦產(chǎn)物質(zhì)的伴生等因素的影響，此外還有一部分帶入的礦石粉末，還有在井下生產(chǎn)的影響，礦井水的成分存在很大差異，進(jìn)而不同的礦產(chǎn)種類有著各自的礦井水特征[1]。研究表明，我國(guó)的礦井水中主要成分為懸浮物和可溶性無(wú)機(jī)鹽，按照其成分不同，可分為潔凈礦井水、含懸浮物礦井水、高礦化度礦井水 、酸性礦井水、含微量元素或有害元素礦井水等五類。根據(jù)國(guó)家發(fā)改委的統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，當(dāng)前我國(guó)的礦井水利用率只有26%，大量的礦井水不能得到有效利用，不僅浪費(fèi)了大量的水資源，而且還對(duì)礦產(chǎn)薄弱的生態(tài)環(huán)境造成了污染。因此，對(duì)礦井水進(jìn)行有效的處理，并同時(shí)進(jìn)行資源化利用是改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的有效措施，同時(shí)也是緩解礦區(qū)水資源短缺的重要方法，是保證礦產(chǎn)行業(yè)積極發(fā)展的重要舉措。

1 礦井水處理的必要性

礦井水是可再生的水資源，而且產(chǎn)礦地區(qū)較多為干旱缺水地區(qū)，礦井水的再利用對(duì)該地區(qū)的自然環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要的作用。例如我國(guó)煤礦主要分布在華北和西北半干旱和干旱地區(qū)。礦井水的抽排不僅污染了水資源，也浪費(fèi)了大量的水資源，此外還造成了環(huán)境污染、地下水位降低，同時(shí)也限制了當(dāng)?shù)氐V產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展。研究表明，作為產(chǎn)煤大戶的山西省，地下水位平均下降2～4m，而在運(yùn)城，部分地區(qū)地下水位下降有80m。礦產(chǎn)資源帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)，提高了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)水平，同時(shí)也破壞了地下水環(huán)境，加劇了水資源缺乏的現(xiàn)狀，同時(shí)對(duì)農(nóng)業(yè)、土地、林業(yè)造成了一定的影響，其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失更為嚴(yán)重。

如果將礦井水進(jìn)行科學(xué)有效的資源化，可大大降低礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)產(chǎn)生的水資源短缺、地下水位下降、過(guò)度開(kāi)采等造成的環(huán)境影響，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益;而處理后的礦井水可進(jìn)行不同程度的利用。面對(duì)我國(guó)水資源短缺的現(xiàn)象，礦井水資源化利用，同時(shí)結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件、地理環(huán)境等，選擇科學(xué)有效的方式和技術(shù)，有助于礦產(chǎn)行業(yè)可持續(xù)的發(fā)展。

2 礦井水的處理技術(shù)

不同地區(qū)及不同礦產(chǎn)產(chǎn)生的礦井水性質(zhì)不同，而礦井水的處理技術(shù)和其污水性質(zhì)密不可分。大量的研究表明，礦井水的成分中既有地下水、地表水的特點(diǎn)，又有天然水體和污水混合的性質(zhì)。因此，在處理工程中可結(jié)合城市給水處理技術(shù)、工業(yè)給水純水處理工藝以及常規(guī)污水處理技術(shù)來(lái)進(jìn)行礦井水處理。

2.1 化學(xué)混凝法

化學(xué)混凝技術(shù)是水處理技術(shù)中，常用的一種技術(shù)，針對(duì)礦井水的特點(diǎn)，在使用混凝技術(shù)處理時(shí)，選用混凝劑的原則是能夠產(chǎn)生較大、重和強(qiáng)的礬花，而且對(duì)水質(zhì)沒(méi)有不良的影響，價(jià)格低廉，貨源要充足。例如在處理煤礦礦井水時(shí)，煤粉的粒徑大小比較懸殊，比重只有1.5g/cm3，要比地表水中懸浮物的平均比重大一半以上;因此，含有懸浮物礦井水具有粒徑差異大、比重輕等特點(diǎn);而煤粉一般與無(wú)機(jī)混凝劑的親和能力要比泥沙小，在使用相同的混凝劑量的情況下，礦井水的處理效果會(huì)差一些。所以，混凝劑的選擇對(duì)處理礦井水有著非常大的影響，在選擇混凝劑時(shí)需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定劑量。目前，在處理礦井水中主要采用的是無(wú)機(jī)高分子絮凝劑聚合氯化鋁與有機(jī)高分子絮凝劑聚丙烯酰胺同時(shí)結(jié)合使用。

2.2 氣浮法

氣浮法是傳統(tǒng)的水處理技術(shù)之一，在水處理技術(shù)中應(yīng)用較為廣泛。其在礦井水處理中也應(yīng)用較多。氣浮法是在待處理廢水中通入大量的氣泡，使其與污水中的懸浮物質(zhì)粘附，形成密度小于水的氣浮體，在水浮力的作用下，上升至液面，形成固液分離;通常氣浮處理技術(shù)用于處理污水中密度較小的懸浮物質(zhì)。在針對(duì)礦井水處理時(shí)，對(duì)其污水中微量礦物油具有顯著的處理效果，可達(dá)99%以上。氣浮法的工藝特點(diǎn)是處理速度快，效果好、污泥含水率低，藥劑用量少等，但其也存在顯著的缺點(diǎn)，處理工藝相對(duì)復(fù)雜，操作技術(shù)要求高、能耗大。氣浮法可根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件、因地制宜，就地取材來(lái)改善工藝性能。如在沙漠地區(qū)，風(fēng)積砂具有很強(qiáng)的吸附和過(guò)濾性能，可利用風(fēng)積砂結(jié)合氣浮法來(lái)提高處理的效果。氣浮法是傳統(tǒng)的水處理技術(shù)，在實(shí)際的應(yīng)用較為廣泛，隨著氣浮技術(shù)的研究不斷深入，其工藝逐漸向簡(jiǎn)單化、造價(jià)低、效果好的方向發(fā)展，在今后的污水處理中會(huì)取得更佳的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)是一種新型的水處理技術(shù)，是以具有選擇透過(guò)性的膜為介質(zhì)，待分離的物質(zhì)在電位差或者外加壓力的作用下，將水和水中的物質(zhì)進(jìn)行分離。當(dāng)前在礦井水處理中主要采用的是電滲析和反滲透技術(shù)，電滲析技術(shù)設(shè)備操作簡(jiǎn)單，在處理過(guò)程中不需要添加其他藥劑，但其缺點(diǎn)是能耗大，原水的回收率較低，大約只有50%。反滲透相比電滲析技術(shù)具有較高的原水回收率，大約可達(dá)80%，而且能夠有效去除污水中的無(wú)機(jī)鹽、低分子有機(jī)物以及病毒和細(xì)菌;但反滲透技術(shù)在使用時(shí)，需要嚴(yán)格的預(yù)處理設(shè)備來(lái)控制進(jìn)水，而且操作壓力高，設(shè)備復(fù)雜，投資較大。反滲透技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用較晚，在20世紀(jì)80年代才具有實(shí)際應(yīng)用，相比電滲析技術(shù)具有更多的優(yōu)點(diǎn)，因此，在當(dāng)前礦井水處理行業(yè)應(yīng)用較多。隨著反滲透技術(shù)的不斷深入研究，其處理效果、投資等逐漸成熟，在今后的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。

2.4 人工濕地處理技術(shù)

人工濕地處理技術(shù)是將自然生態(tài)與人工處理結(jié)合的一種新型的水處理技術(shù)，以天然的環(huán)境和自凈能力為主，結(jié)合人工的一些改造和水處理技術(shù)的應(yīng)用，來(lái)處理污水。在選擇人工濕地處理礦井水時(shí)，濕地系統(tǒng)具有黏土、礫石等物質(zhì)，具有對(duì)礦井水中溶解性的金屬、懸浮物具有一定的凈化效果。在構(gòu)建人工濕地時(shí)，會(huì)利用一些耐受性較好的植物來(lái)增加濕地生物凈化功能，主要有香蒲、燈心草、寬葉香蒲等。該處理技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、處理費(fèi)用較低，而且維護(hù)管理方便;但存在的缺點(diǎn)是占地面積較大，處理速度慢，停留時(shí)間長(zhǎng)，而且受自然環(huán)境影響較大。在20世紀(jì)80年代中期美國(guó)在賓夕法尼亞、西弗吉尼亞和馬里蘭等地的25個(gè)煤礦采用了人工濕地處理技術(shù)，實(shí)驗(yàn)研究表明，在連續(xù)運(yùn)行17個(gè)月后，人工濕地對(duì)礦井水中的氫離子、鐵離子和懸浮物的去除率較高，均在80%以上，酸度降低約有72%，其他進(jìn)水離子及無(wú)機(jī)鹽類均有良好的處理效果。我國(guó)應(yīng)用人工濕地處理礦井水的研究較晚，當(dāng)前的應(yīng)用程度也較低。隨著人工濕地技術(shù)的深入研究，環(huán)境保護(hù)的要求不斷增加，人工濕地處理礦井水的優(yōu)勢(shì)逐漸突出，未來(lái)的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越多，作用越來(lái)越大。

3 結(jié)語(yǔ)

雖然我國(guó)具有豐富的水資源，但是缺乏能為人類有效利用的淡水資源，而水資源是人類生存和發(fā)展不可缺少的自然資源。在當(dāng)前快速發(fā)展社會(huì)條件下，合理、科學(xué)的利用水資源具有重大的意義。我國(guó)礦產(chǎn)資源豐富，同時(shí)一些礦產(chǎn)資源豐富的地區(qū)也是水資源缺乏地。隨著礦產(chǎn)采掘行業(yè)的發(fā)展，采礦過(guò)程中面臨的困難逐漸增加，對(duì)水資源的消耗及處理提出更高的要求。當(dāng)前積極深入研究礦井水處理及回用技術(shù)，保證我國(guó)礦產(chǎn)行業(yè)的積極發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]董磊.礦井水處理工藝深入研究及回用[J].能源與節(jié)能， 2017（05）.

收稿日期：2019-07-23

作者簡(jiǎn)介：易然（1987-），男，漢族，碩士研究生，工程師，研究方向?yàn)槲鬯幚怼?/p>