高礦化度礦井水處理及資源化利用途徑

摘?要：在目前形勢(shì)下，高礦化度礦井水是煤炭廢水污染的重要問(wèn)題。同時(shí)在工礦企業(yè)中，高礦化度礦井水成為關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。文章介紹了高礦化度礦井水處理技術(shù)，并指出了脫鹽處理凈水利用途徑，最后提出了高濃鹽水回用方式。

關(guān)鍵詞：高礦化度礦井水;資源利用

對(duì)于礦井水來(lái)講，主要是以地下水為主。具體而言，是煤炭在開(kāi)采中，垮落帶和水裂隙帶導(dǎo)通含水層，導(dǎo)致含水層地下水融入到井下，最終成為礦井涌水。在一定程度上講，水文地質(zhì)以及氣候等對(duì)水質(zhì)具有嚴(yán)重影響。在礦井水當(dāng)中的鹽質(zhì)量來(lái)講，一般來(lái)說(shuō)其濃度如果高于1000mg/L，則是高礦化度礦井水。在當(dāng)前形勢(shì)下，我國(guó)煤礦排放礦井水主要是以懸浮物為主，其中包含了常規(guī)礦井水以及含鐵錳的酸性礦井水。

1?高礦化度礦井水處理技術(shù)

對(duì)于高礦化度礦井水來(lái)講，主要是以水資源十分貧乏地區(qū)為主。針對(duì)這部分地區(qū)，如果對(duì)高礦化度礦井水進(jìn)行有效利用，能夠防止礦井水排放，進(jìn)而減少對(duì)環(huán)境造成污染，并且對(duì)礦區(qū)用水問(wèn)題還能得到有效的解決。以一般礦井水水質(zhì)進(jìn)行比較，煤礦排放高礦化度礦井水具有一定的含鹽量特點(diǎn)，同時(shí)還包含懸浮物等相關(guān)污染物。對(duì)于這些懸浮物來(lái)講，利用常規(guī)混凝沉淀以及過(guò)濾等，能夠有效去除。其中的離子，應(yīng)利用相關(guān)途徑進(jìn)行脫除。在高礦化度礦井水工序中，脫鹽是十分重要的工序，同時(shí)也被稱之為深度處理。

1.1?離子交換法

對(duì)于離子交換法來(lái)講，主要是將離子交換劑進(jìn)行有效利用，確保交換劑以及水溶液交換離子中出現(xiàn)物質(zhì)可逆性交換，造成水質(zhì)改善而離子交換劑結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生變化的一種水處理形式。另外，在離子交換法當(dāng)中，面臨的最為主要的問(wèn)題是，應(yīng)對(duì)離子交換劑進(jìn)行再生，而其再生過(guò)程控制是十分麻煩的。在目前形勢(shì)下，離子交換主要是以鍋爐軟水末端處理進(jìn)行有效利用。在高礦化度礦井水脫鹽處理工程中，沒(méi)有將這種方法大規(guī)模進(jìn)行利用。

1.2?蒸餾法

在海水淡化工業(yè)當(dāng)中，蒸餾法具有較好的利用，是一種十分成熟的技術(shù)。對(duì)于蒸餾法來(lái)講，主要是以消耗熱能為基準(zhǔn)，對(duì)熱力脫鹽淡化處理的一種方式。在一些技術(shù)文獻(xiàn)當(dāng)中指出，從熱源價(jià)格為主要出發(fā)點(diǎn)，蒸餾法在高礦化度礦井水中，其含鹽量應(yīng)超過(guò)一定的標(biāo)準(zhǔn)。要想減少成本蒸餾法，可以將煤矸石為燃料，對(duì)高礦化度井水進(jìn)行淡化。但從當(dāng)前情況看，煤矸石具有很高的含硫量，并且熱值較低。使其作為燃料，和大氣防治控制政策相違背，同時(shí)獲得的熱量也較低。以煤矸石為燃料的煤礦基本不存在，要想在真正意義上得到熱源，應(yīng)以用電以及燃煤這樣的方式進(jìn)行解決，但需要付出一定的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。受一些現(xiàn)實(shí)因素影響，在高礦化度礦井水脫鹽深度處理中，利用蒸餾法幾乎不存在?；谶@樣的情況，未來(lái)高礦化度礦井水處理，其方法應(yīng)用將很少。只有煤礦保持低價(jià)，并能獲取一定的熱源，這樣才能得到有效利用。

1.3?電滲析法

在高礦化度礦井水處理當(dāng)中，電滲析法是一種傳統(tǒng)處理工藝。以往我國(guó)利用電滲析法，主要是對(duì)高礦化度礦井水進(jìn)行處理，同時(shí)相關(guān)煤礦對(duì)電滲析設(shè)備進(jìn)行有效利用，進(jìn)而能夠?qū)}礦井水進(jìn)行淡化，最終能夠?qū)ΦV區(qū)生活飲用水問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)處理。對(duì)于電滲析除鹽法來(lái)講，具備著較多的優(yōu)勢(shì)，其中可以連續(xù)出水，并且系統(tǒng)簡(jiǎn)單，設(shè)備少等都是其中的優(yōu)點(diǎn)特征。但也具備著明顯的缺點(diǎn)，具體體現(xiàn)在運(yùn)行不是十分穩(wěn)定以及結(jié)垢嚴(yán)重等，同時(shí)設(shè)備龐雜也是其中的缺點(diǎn)。一般只能在原水含鹽量較小的礦井水脫鹽中適用。在目前形勢(shì)下，從礦井水深度處理角度講，面臨著較多的問(wèn)題。之所以造成這樣問(wèn)題的出現(xiàn)，是因?yàn)楣に嚵鞒檀嬖趩我换卣?，同時(shí)工程設(shè)計(jì)缺乏一定的依據(jù)，不能對(duì)礦井水水質(zhì)進(jìn)行全面性分析，同時(shí)不能有效分析水型等等。另外，電滲析淡化工程設(shè)計(jì)沒(méi)有和礦井水特點(diǎn)進(jìn)行有效結(jié)合。主要對(duì)濃度不循環(huán)水進(jìn)行排放，積水則利用清水這樣的方式，導(dǎo)致出現(xiàn)水資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，水回收率較低。在一些礦井水深度工程處理中，沒(méi)有將防垢技術(shù)對(duì)策利用其中，造成電滲析電極以及離子交換膜出現(xiàn)壓力升高，并且堵塞膜道等情況。不僅電流效率低，并且脫鹽率也較低，操作十分惡化，最終淡化成本逐漸上升，導(dǎo)致工程不能進(jìn)行全面生產(chǎn)。一些電滲析工程只能面臨著停用，或者是久停報(bào)廢這樣的狀態(tài)。在目前形勢(shì)下，伴隨反滲透膜技術(shù)的發(fā)展，電滲析法其問(wèn)題劣勢(shì)十分明顯，不能滿足礦井水發(fā)展實(shí)際需求，并且在高礦化處理工程當(dāng)中，電滲析具有一定的限制性。近些年來(lái)，在高礦化度礦井水工程中，利用電滲析法，對(duì)脫鹽進(jìn)行處理這樣的方式也并不多見(jiàn)。

1.4?反滲透技術(shù)

對(duì)于反滲透來(lái)講，主要是以膜的原水一側(cè)為主，將外界壓力施加其中，這種外界壓力比溶液滲透壓要高的多。當(dāng)原水透過(guò)半透膜過(guò)程中，只能水透過(guò)，相關(guān)物質(zhì)是不能透過(guò)的，或者是被截留，截留在表面上的一種過(guò)程。在目前形勢(shì)下，反滲透是十分精密的一種膜法液體分離技術(shù)。能夠?qū)⑷軇┮约半x子范疇溶質(zhì)進(jìn)行分開(kāi)，不僅對(duì)溶解性鹽具有阻擋性作用，確保水溶劑通過(guò)，還能脫除水中一些懸浮物以及膠體等。在反滲透分離中，具體特征主要體現(xiàn)在以下幾方面內(nèi)容之中。第一，介質(zhì)在處理過(guò)程中，不會(huì)出現(xiàn)相變這樣的情況，同時(shí)和熱法蒸餾相比較，能耗較低。第二，裝置操作十分簡(jiǎn)單化，能夠有效的自控以及維修。第三，進(jìn)行脫鹽時(shí)，不會(huì)消耗過(guò)多的酸堿，濃水中具備著較高的鹽分，不會(huì)生成相關(guān)污染物質(zhì)。和離子交換比較，和環(huán)保要求相吻合。第四，裝置呈模塊化設(shè)計(jì)，規(guī)模大小具備靈活性特征，可以作為家庭純水設(shè)備。第五，和以往脫鹽工藝相比，系統(tǒng)占地面積較低。第六，擁有著較高的自動(dòng)化水平，并且勞動(dòng)強(qiáng)度較低。第七，在目前工業(yè)領(lǐng)域中，脫鹽技術(shù)具有較好的發(fā)展前景。在當(dāng)前海水以及苦咸水淡化中，反滲透技術(shù)占有一定地位，并發(fā)揮著重要性作用。在純水制備的一種重要技術(shù)，并且在醫(yī)藥濃縮以及凈化當(dāng)中等方面具有有效利用。在高礦化度礦井處理當(dāng)中，反滲透利用自身優(yōu)勢(shì)，例如占地面積少以及結(jié)構(gòu)合理等特點(diǎn)，具有良好的發(fā)展前景。

2?脫鹽處理凈水利用途徑

對(duì)于脫鹽處理以后的凈水而言，和飲用水水質(zhì)相吻合，具有多種用途，應(yīng)和煤礦生活用水以及環(huán)境特征等結(jié)合開(kāi)來(lái)。

2.1?煤礦生產(chǎn)用水

對(duì)于脫鹽以后的凈水來(lái)講，可以在井下消防灑水當(dāng)中具有有效利用，其中包含了較多內(nèi)容，例如支架以及風(fēng)流凈化水幕和沖洗巷道用水等。同時(shí)在也可以生活用水，其中也包含了多種用途，例如食堂用水以及洗衣用水等等。另外，在鍋爐當(dāng)中補(bǔ)充用水，在廠園當(dāng)中進(jìn)行綠化用水等等。

2.2?礦區(qū)生態(tài)用水

對(duì)于礦井而言，如果擁有較大的涌水量，煤礦不能對(duì)礦井水進(jìn)行消化，應(yīng)和礦區(qū)環(huán)境特點(diǎn)結(jié)合開(kāi)來(lái)，可以將之用于礦區(qū)生態(tài)用水以及農(nóng)業(yè)用水當(dāng)中，礦井水涌水經(jīng)過(guò)處理站進(jìn)行處理以后，可以在電廠以及綠化當(dāng)中進(jìn)行利用。灌溉季節(jié)剩余的，可以在場(chǎng)地綠化中進(jìn)行恢復(fù)用水，如果不是灌溉季節(jié)，則應(yīng)作為一種景觀用水。

2.3?煤炭企業(yè)生產(chǎn)用水

如果煤礦不能將礦井水進(jìn)行全部回用，應(yīng)對(duì)礦井水進(jìn)行深度處理，這樣可以作為企業(yè)生活用水。一般來(lái)講，煤炭周邊產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目主要是以坑口電廠以及矸石電廠等為主，還包括天然氣以及煤質(zhì)石油等相關(guān)煤化工項(xiàng)目。

2.4?其他用水

對(duì)于礦區(qū)而言，如果和城市以及工業(yè)園區(qū)距離較近，當(dāng)處理礦井水以后，可以作為城市以及企業(yè)生產(chǎn)用水，例如道路灑水以及綠化用水等等。比如榆林礦區(qū)，擁有著較大的礦井水，浪費(fèi)情況較為嚴(yán)重?；谶@樣的情況，進(jìn)行了統(tǒng)一規(guī)劃，將礦井水進(jìn)行有效收集，集中在新區(qū)以及相關(guān)工業(yè)區(qū)用水中。

3?高濃鹽水回用方式

3.1?黃泥灌漿用水

對(duì)于黃泥灌漿來(lái)講，從用水角度講，對(duì)水質(zhì)礦化沒(méi)有特殊要求。因而高濃鹽水，在黃泥灌漿用水當(dāng)中具有有效利用，但黃泥灌漿泵和管道應(yīng)利用相關(guān)防腐對(duì)策。

3.2?井下回灌

對(duì)于礦井水回灌來(lái)講，能夠減少采礦在地下水中的影響，同時(shí)還能降低地表沉陷度地表影響。井下回灌在回灌含水層十分獨(dú)立以及水文地質(zhì)較為封閉的單元中十分適用。當(dāng)含水層為停滯情況時(shí)，可以進(jìn)行回灌。并且回灌應(yīng)得到環(huán)保行政部門的允許，避免導(dǎo)致地下水水質(zhì)遭受到污染。例如某煤礦礦井水，其礦化度較高?；谶@樣的情況，該礦和相關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行深入性研究，實(shí)施了回灌工程。這項(xiàng)工程能夠確保礦井水零排放，還能減少環(huán)境污染，進(jìn)而對(duì)地下水資源具有保護(hù)性作用。

3.3?蒸發(fā)結(jié)晶

針對(duì)不能利用的高濃度鹽水，這部分鹽水也不能進(jìn)行回灌?；谶@種情況，應(yīng)進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶。在一定程度上講，蒸發(fā)結(jié)晶可以和區(qū)域氣候特征結(jié)合開(kāi)來(lái)，進(jìn)行自然蒸發(fā)。或者是和區(qū)域余熱分布情況，進(jìn)行加熱蒸發(fā)。自然蒸發(fā)，在區(qū)域蒸發(fā)量高于降雨量這種地區(qū)當(dāng)中十分適用，這部分地區(qū)土地資源較為豐富，同時(shí)自然蒸發(fā)應(yīng)將防滲處理落到實(shí)處，避免導(dǎo)致地下水水質(zhì)遭受到污染，但現(xiàn)階段自然蒸發(fā)的應(yīng)用正在被逐步限制。而加熱蒸發(fā)則應(yīng)和煤礦礦井水等相關(guān)余熱資源進(jìn)行有效利用，進(jìn)而加熱蒸發(fā)結(jié)晶。當(dāng)完成蒸發(fā)結(jié)晶以后，結(jié)晶鹽應(yīng)依據(jù)成分，進(jìn)行有效利用，或者是可以具備處置能力的單位進(jìn)行有效處置。

4?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于高礦化度礦井水來(lái)講，其水質(zhì)具備著復(fù)雜性特征，對(duì)生態(tài)環(huán)境具有一定的危害。在高礦化度礦井水處理當(dāng)中，最為關(guān)鍵的是脫鹽，其中包含了較多的內(nèi)容，例如反滲透法等。另外，當(dāng)完成脫鹽深度處理后，其凈水具有多種用處，例如生產(chǎn)用水等。同時(shí)濃鹽水還可以在黃泥灌漿用水當(dāng)中利用，也可以進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶分鹽應(yīng)用。

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作者簡(jiǎn)介：姚卿（1988—?），男，漢族，陜西西安人，本科，工程師，給水排水專業(yè)。