矿山地下水处理技术新工艺和应用

朱治国

摘 要：地下水处理作为矿山开采的工作的核心内容，在提高净化处理水资源，提高水资源利用率等方面发挥出重要作用，为此，文章针对义马矿区矿山地下水的水质特点，提出了一套完善、系统、科学的矿山地下水处理工艺，通过采用改造地下矿坑的方式，将其改造为沉淀池，然后，对矿山地下水处理工程所需要的资金成本进行估算。结果表明：与工业用水成本相比，矿山地下水处理成本仅仅为1.1172元/t，平均节约资金达到了2元/t左右。这一结果充分证明;の矿山地下水处理工艺的经济可行性和技术可行性，便于后期更好地推广和使用。

关键词：矿山地下水;处理技术;新工艺;应用

中图分类号：X751;X523 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2021）04-0029-04

Abstract：As the core content of mine mining， groundwater treatment plays an important role in improving the purification and treatment of water resources and improving the utilization rate of water resources. For this reason， this paper proposes a set of complete， systematic and scientific mine groundwater treatment technology based on the water quality characteristics of the mine groundwater in Yima mining area. By adopting the method of transforming the underground mine， it is transformed into a sedimentation tank， and then the capital cost required for mine groundwater treatment projects is estimated. The results show that compared with the cost of industrial water， the mine groundwater treatment cost is only 1.1172 yuan/t， and the average savings per ton is about 2 yuan. This result fully proves the economic feasibility and technical feasibility of the mine groundwater treatment process， which is convenient for better promotion and use in the later period.

Key words：mine groundwater; treatment technology; new technology; application

对于义马矿区矿山地下水而言，特别是针对义煤公司千秋煤矿而言，其储量与地面间隔距离较远，甚至达到了1400m的距离，如果将矿水提升到地面，需要耗费大量的用电量，为此，相关人员要充分发挥和利用矿山地下水处理技术的的应用优势，在结合矿山开采挖煤需要的基础上，加强对地下水处理新工艺的设计和应用，为进一步降低水处理所消耗的能量，简化地面水处理流程，节省水资源，提高水资源的利用率发挥出重要作用。因此，如何科学设计和应用矿山地下水处理新工艺是相关人员必须思考和解决的问题。

1 矿山地下水特征评价

目前，矿山地下水评价主要包含两种类型，一种是定量评价，另一种是质量评价。通过采用分析计算的方式，可以实现对水文地质条件的准确定位和利用[1]，从而充分发挥和利用定量评价和质量评价的应用优势，这两种评价方式在具体的运用中，主要以评价矿山地下水水质为主，以达到定量描述或者定性描述矿山地下水水质的目的。为此，相关人员要在全面了解和把握矿山水环境的前提下，通过分析和解决影响水环境质量问题，实现对矿山地下水的科学处理，从而保证水资源的治理效果，提高水资源利用率。要想实现对矿山地下水量的科学评价，相关人员需要全面了解和把握矿山地下水分布情况、矿山开采后的地下水渗流变化情况、地下水渗透情况等相关信息。此外，还要针对矿水流量实际情况，做好对矿山地下水量的预测工作。本文研究的矿山区人均水资源仅达到了500万/m3，因此，该地区属于严重缺水的地区，为此，加强对矿山地下水的回收利用和综合治理显得尤为重要。本矿区的矿山地下水主要包含煤层底部的含水层和灰岩等组成部分[2]，通过对这些矿水質进行观察、分析和检测，发现该地区的矿山地下水具有浑浊度高、悬浮物含量高、重金属离子达标等特征。该地区的矿山地下水水质如表1所示。

本矿区平均一年的排水量达到了4200m3/d，但是，年用水量仅仅达到了1000m3/d，这些水量主要用于对运输设备的冷却处理和维护处理。此外，针对义马矿区各个地区矿山地下水的利用情况和排放情况，可知，义马矿区10年排水量具有一定的稳定性和可靠性，这些水资源的利用寿命均达到了35年以上。矿山地下水利用指数如表2所示。

2 矿山地下水处理技术

为了进一步提高矿山地下水处理效率和效果，相关人员要应用中和法、微生物法、沉淀法以及电化学处理法等各种技术之前，要对这些技术有一个全面的认识和了解，为后期更好地制定和优化矿山地下水处理新工艺，提高矿山地下水的利用率提供重要的技术支持，只有这样，才能将矿山地下水处理工作落实到位，从而实现对矿山地下水水质的优化和利用。

2.1 中和法

中和法在具体的运用中，主要包含两种应用方式[3]，一种是酸碱中和法;另一种是投药中和法。其中酸碱中和法主要是指通过采用将碱性药物投加到酸性矿山地下水中，利用中和反应原理，改变矿山地下水的PH值。同时，还能将这种重金属离子与氢氧根离子进行充分反应，使其形成一个具有难溶性的沉淀物，以达到净化处理矿山地下水的目的。该方法具有经济可行、简单有效等特征，被广泛地应用于矿山地下水处理中，并取得了良好的应用效果。

2.2 微生物法

微生物法在具体的运用中，主要利用了氧化亚铁杆菌，将矿山地下水中的重金属离子进行氧化处理，以实现对矿山地下水的净化处理，这种方法具有费用低、实用性强、无污染等优势，在矿山地下水中体现出非常重要的应用价值[4]，但是，该方法具有一定的局限性，需要较长的时间跨度，这无疑增加了义煤公司相关企业的时间成本。因此，该方法具有较高的应用价值和应用前景。

（1）沉淀法。沉淀法主要用于对矿山地下水中悬浮物的沉淀处理，通过将除硬药剂加入到矿山地下水中，采用反复重洗和过滤的方式，可将地下水中煤屑、黏土以及岩粉等悬浮颗粒物进行有效去除，以提高矿山地下水水质，为降低出水硬度，满足生产用水的需求打下坚实的基础。

（2）电化学处理法。电化学处理法在具体的运用中，主要利用了阳极电解法，通过借助外电流的作用，将重金属离子生成不易溶解的氢氧化物沉淀物，以达到去除矿山地下水重金属离子的目的。同时，在对矿山地下水进行电解处理的过程中，还要采用吸附微粒的方式，实现对地下水中胶体粒子的凝聚处理，从而将矿山地下水中的无极胶体粒子与有机胶体粒子进行彻底去除，从而充分发挥和利用电化学处理法的应用优势。

3 矿山地下水处理新工艺设计

为了充分发挥和利用矿山地下水处理技术的应用优势，相关人员要针对义马矿区矿山地下水水质情况，用水指数等信息，将需水量控制在总产水量的25%，从降低矿山地下水的悬浮物和水浊度入手，对矿山地下水进行科学处理[5]，因此，整个处理流程比较简单，矿山地下水处理新工艺流程如图1所示，从图1中可以看出，相关人员首先要采用预处理方式，对矿山地下水内部含有的悬浮颗粒进行沉淀处理，然后，采用混凝法，实现对悬浮小颗粒的处理，只有这样，才能降低矿山地下水的悬浮物含量和浑浊程度，本次处理计划和目标是完成对1000m3/d矿水量的处理，其他的矿山地下水需要被抽取到地面后，方可进行正常处理。

3.1 调节池

通过利用调节池，可以对矿山地下水量进行科学调节，实现对悬浮颗粒的去除操作，从而最大限度地降低矿山地下水的浑浊度，以保证矿山地下水水质。同时，还要针对矿山地下水的实际入水量，将调节池的长、宽、高分别设置为20m、5m和3m，使得调节池的容积达到300m3。同时，还要将污泥池安装在调节池的底部，以达到去除矿山地下水悬浮物的目的。

3.2 药剂加药

在这一环节中，相关人员要针对混凝实验相关标准和要求[6]，选用PAC作为一种常用的凝结剂，并将该凝结剂的浓度控制为10%，用剂量设置为1.5m/L;选用PAm作为一种常用的助凝剂，并将该助凝剂的浓度控制为5%，用剂量设置为0.8m/L。实验结果表明，经过一分钟的反应时间后，投放PAM助凝剂的矿山地下水取得了良好的加药效果。

（1）计量设备。在利用计量设备对矿山地下水进行处理的过程中，相关人员要采用湿法投加的方式，将絮凝沉淀池与投加装置进行有效地连接[7]，为后期更好地加药操作打下坚实的基础。同时，还要将加药装置的长、宽、高分别设置为3000mm、1500mm、2000mm。此外，还要将混合槽、液面汁、搅拌机放置在配料装置内部，使其形成一个统一的整体。另外，为了进一步提高加药装置的设置效果，相关人员需要在絮凝沉淀池的周围设置各种大大小小的腔体，以满足加药操作的需求，同时，还要将腔体长、宽、高分别设置为15m、3m、3m，在此基础上，还要重视对基础平台的搭建和应用，以起到防潮处理作用，只有这样，才能充分发挥和利用矿山地下水处理技术的应用优势。

（2）絮凝沉淀池。絮凝沉淀池在具体的应用中，需要相关人员将地下矿的长、宽、高分别设置为32m、2m、3m，同时，还要将地下污水池进行改造[8]，将其改造成两种类型的沉淀池，分别是平流沉淀池和斜管沉淀池。此外，为了充分发挥和利用絮凝沉淀池的作用，相关人员还要将的共聚物聚丙烯加入到絮凝沉淀池中，并在絮凝沉淀池底部设置多个不动规格的泥浆槽，为将矿山地下水内部污泥排放到管外，还要将排泥管安装在泥浆槽内部。

（3）清洁水箱。清洁水箱在具体的设计中，需要将其长、宽、高分别设置为20m、2m、3m，并选用IS125-100-250型号的动力泵，将其配置在清洁水箱内部，为后期更好地净化矿山地下水创造了良好的条件。

（4）污泥池。清洁水箱在具体的设计中，需要将其长、宽、高分别设置为10m、3m、2m，同时，还将大大小小的穿孔管道安装在污泥池的底部，为后期进行手动泥浆处理发挥出重要作用。此外，还要根据矿山地下水处理需求，将泥浆循环时间控制在15秒内，以達到提高矿山地下水处理效率和效果的目的。

4 矿山地下水处理新工艺可行性分析

为了从根本上解决本矿区的缺水问题，相关人员要重视对矿山地下水的科学处理，通过最大限度地提高矿山地下水的利用率，以达到节约水资源的目的，从而更好地缓解居民用水紧张问题。为了实现以上目标[9]，相关人员要选用具有经济可行性、技术可行性的矿山地下水处理新工艺，通过利用该工艺，实现对矿山地下水的分级处理，以提高矿山地下水水质。此外，结合义马矿区义煤公司的实际情况，还要采用排水与供水相结合的方式，根据矿山地下水的不同使用要求，不断修改、优化和完善矿山地下水利用方案。该工艺在具体的运用中，将矿山地下水利用率控制在了95%以上，为进一步实现对矿山地下水的多样化、多元化、高效化利用产生积极的影响。现针对矿山地下水的处理工艺使用情况，在结合相关实验的基础上，对矿山地下水的实际处理效果进行分析和整理，悬浮物与浊度去除效果如表3所示，从表中的数据可以看出，通过利用该工艺，矿山地下水水质达到了地下工业用水的相关标准和要求，实现了对矿山地下水水质的全面提高。此外，该项目在具体的实施中，需要的投资金额仅仅为15万元，平均一吨的矿山地下水处理成本只需0.2元左右，平均一年为相关企业节省了将近40万元的资金，为进一步提高相关企业的社会效益和经济效益发挥出重要作用。

5 结语

综上所述，经过对义马矿区矿山地下水处理新工艺进行设计和应用后，发现该处理新工艺具有一定的技术可行性和经济可行性，这需要建筑施工的精益求精通过将污水池改造成混凝沉淀池，就可以实现对矿山地下水的科学处理。在这个过程中，首先，要选用5%PAC的混凝剂，并将混凝剂用量控制在0.8mL/L，经过一分钟的反应时间后，混凝剂加药效果达到了最佳状态，处理结果为，矿山地下水的浑浊度和悬浮物浓度分别达到了2.8NTU、4.9mg/L，满足了矿山地下水纸质相关标准和要求。此外，在综合考虑义马矿区矿山地下水水质情况的基础上，通过运用矿山地下水处理新工艺，可以平均每年帮助相关企业节省30万左右，极大地降低了矿山地下水处理成本，为进一步提高相关企业的社会效益和经济效益提供有力的保障，在这里预祝河南能源化工集团义煤公司越来越好。

参考文献

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[7]朱爱平，田虎伟.浅谈金属矿山酸性废水处理工艺[J].现代矿业，2020，36（01）： 204-206.

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[9]梁魏峰，张晓光.金属矿山选矿尾矿及废水处理关键技术分析[J].中国金属通报， 2019（09）： 32-33.