煤矿矿井水处理方法与综合利用策略分析

柴新庚

（汾西矿业贺西煤矿，山西 柳林 033300）

引言

煤炭开采以及使用中引起的环境问题是相当突出的，尤其是水污染问题。这一问题的出现不但影响了人们的生活，也有碍于煤炭生产，对煤炭工业的长远发展造成了极大约束。伴随煤炭产业深入发展，使得缺水问题变得更为显著。当对煤炭进行开采时，会放出很多的矿井水。具体排放中，因为受到诸多物质的污染，例如煤粉与岩粉，所以会进一步产生污水。若没有经过处理就排放，则会对矿区环境造成一定程度的污染。处于水资源相当缺乏的情况下，就直接进行排放，这属于一种严重的浪费。对此，在对矿井水进行处理之后达到综合利用，为处理缺水问题以及环境污染的最好选择，实现多个效益的统一，其中包括社会与经济效益等。

1 矿井水特点与类型

矿井水有着较多的来源，一般主要是地下水，其中既包含渗透水，也有着裂隙水。通常情况下，矿井水特性与这两点有关，一点是成煤地质环境，另一点就是地层矿物成分，存在较多的因素可能对矿井水水质以及水量造成影响，特别是地质条件与充水。通常而言，可以将矿井水分成多种类型，常见的有洁净矿井水以及酸性矿井水等。虽然矿井水存在着地下水特点，然而因为被人为所污染，所以还有着一定的地表水特征[1]。对于矿井水排量来说，它在很大程度上取决于水文地质条件，不同区域有着较大的不同。根据有关统计，当生产1 t 原煤时，一般会形成0.5 m3～10 m3的井下排水量，从平均情况上来看，涌水量大概能够达到3 m3。相比之下，矿井废水污染较小，所包含的污染物并不多，通常情况下不会存在有毒物质，不过在一些方面有着超标的情况，例如酸度、硬度以及硫酸盐等，可以看成回用水水源。

2 矿井水处理方法分析

2.1 洁净矿井水

这类水也为地下水，实际上没有被污染，在生活以及生产方面有着一定的实用性。合理采样以及分析煤矿水层，实施井下清污分流，在专设管路作用之下将此类水排出，在矿井水利用上这为一种行之有效的供水方法，有着较好的简便性以及经济性。

2.2 悬浮物矿井水

这类水分布相对广阔，国内很多的矿井排水就是这一种类型。对于悬浮物含量大来讲，它一般指地下水被采矿作业所影响，从而夹带有煤尘、岩粉，但不包含细菌与悬浮物，无论是毒理指标还是化学指标，悬浮物矿井水都能够达到饮用水标准。通过井下水仓在沉淀这类水之后，将其排到地面，在合理使用一般水处理工艺的基础上，就可以获取相应的生活与生产用水。

2.3 高矿化度矿井水

此类水常常被人们称作含盐矿井水，其中包含着较多的离子，常见的有硫酸根离子、钙离子、钠离子以及氯离子等，以可溶性固体总含量来看，该数值超过103 mg/L，水质通常为中性与弱碱性，同时有着苦涩味，所以也被称作苦咸水。由于含盐量显著，故而不宜进行饮用。在对此类水进行处理时，需要开展一系列的预处理，尤其是脱盐，它是相当重要的，对此可供选用的方法较多，常见的有蒸馏法、反渗透法等。尤其是电渗析法，在矿井水净化方面此方式有着较好的经济性，因此对此类水进行处理时常常会使用到电渗析法。

2.4 酸性矿井水

在矿山废水中此类水有着很大的危害，当对其进行处理时一般会考虑中和法，当然也可以采取一些别的方法，例如人工湿地法。

2.4.1 石灰石中和法

2.4.1.1 反应原理

通过对石灰石的使用，同此类水进行反应，形成钙盐以及碳酸，实际的反应式如式（1）。因为滤料持续滚动以及摩擦，所以会形成新的反应表面，从而让反应可以不断开展。

2.4.1.2 工艺流程

通常情况下，包含两种工艺流程：一种是CaCO3中和滚筒法。选择合适的滚筒将CaCO3置于其中，通过旋转增加接触面，使反应不断进行；另一种工艺流程为升流膨胀中和法。具体而言，选择细颗粒CaCO3（直径≤3 mm），并将其装塔，以从上而下的顺序让水流经过滤料，产生中和反应。

2.4.2 石灰中和法

2.4.2.1 反应原理

针对石灰以及酸性水，借助二者之中的氧化钙与硫酸形成反应[式（2）]。

2.4.2.2 工艺流程

目前对于酸性矿井水，通常会借助石灰来处理。相比之下中和法较为成熟，能够有效处理酸性废水，无论是石灰还是石灰石，都可以看成中和剂，因为来源相对广泛、价格不昂贵，并且此方法操作不复杂，易于进行管理，工作环境理想等优势，所以在酸性废水处理方面此方法得到了较大的推广。不过在处理之后会形成一定硫酸钙渣，同时不易进行脱水，堆存处理可能会引起二次污染[2]。

2.4.3 生物化学处理法

此方法被广泛研究，并在一些发达国家已得到了很好运用，例如日本与美国。它的基本原理为：处于酸性条件，通过对氧化亚铁硫杆菌的使用，对水中亚铁离子进行氧化处理从而变成铁离子，以此达到除铁的目的。在亚铁离子氧化反应过程中此硫杆菌可以获得生存以及繁殖所需要的能量，无需加入营养液。

2.4.4 湿地处理法

在对此类水进行处理时会产生很多的费用，并且也有着二次污染情况。所以处于塌陷区沼泽地带，需要最大程度引入湿地处理技术，它的基本原理为：借助湿地植物与细菌等对水中的亚铁离子、锰离子等进行系列作用，例如吸附及络合作用，这样不但可以实现酸性水中和，也可以很好除去这些离子。此方式操作容易便于进行管理、处理所需成本不高，效果理想。

2.5 特殊矿井水

在此类水中包含着特殊污染物，常见的有含油矿井水、含氟矿井水等。此类水发现量较少，按照所含污染物的差异，依次存在相关的处理方式。对于含氟矿井水能够选择多种方式，例如较为常用的吸附；在对含油矿井水进行处理时，一般可以实施气浮法。此类水被看成饮用水时，应该进一步探究处理技术的可行性。

3 煤炭矿井水综合利用

目前矿井水综合使用方向一般存在2 个，也就是生产以及生活用水。对生产用水进行细分又可以分成工业与农业用水。就生产用水而言，它在水质方面的要求较低，通常情况下，在对矿井水进行净化之后就能够达到要求。当对矿井水进行利用时，一般考虑下述方面用水。

3.1 矿区井下用水

对于煤矿井下用水通常用不着净化，只要通过系列简单操作就能够供井下利用，符合生产需求，例如混凝以及过滤等。在煤矿中可供采用的防火方式较多，尤其是防火灌浆，这一方法有着较好的经济性与实用性，便于进行操作，利用相对广泛。在水质方面没有特殊要求，酸碱度介于6～8 就可以。所以防火灌浆需要考虑借助井下废水将其看成水源。处于水量不够的情况下，将较少生活用水看成补充水源。还有，将多余矿井水回灌至地下，在实现水资源补充的同时，可以避免地表沉陷现象。

3.2 选煤厂补充水

处于井底储水仓，就井下水停留而言，它的时长通常会超过8 h，向水仓中放入合适絮凝剂能够实现彻底沉淀，在此之后对于悬浮物来讲，它的质量浓度通常不超过0.4 kg/L，pH 值介于6～8，就能够符合选煤补充水需求。对于沉淀煤泥能够借助矿车送到地面，然后集中处理，以供电厂使用。对于净化之后的废水可以看成补充水，若有剩余既可以排放，也能够用于农业灌溉方面。

3.3 用作生活用水

矿井在具体掘进中，通常会遇上断层，断层位置通常存在裂隙承压水涌出。在长时间观测之后，明确其补给来源，然后判断有没有使用价值。若裂缝承压水没有被污染，出水可靠，指标可以达到饮用水要求，只要开展常规消毒处理，在满足行业标准之后，就能够看成生活水源，由此处理矿井缺水问题。于涌出处，采取就近的原则，构建水仓与水泵硐室，在提升之后运进储水池，于入口位置添加合适消毒剂，在有效消毒的前提下可以看成生活用水。

3.4 用于矿井非饮用水源

在有的矿井周围，矿井浴室、矿区绿化等生产用水与生活用水若借助井下废水来处理，则很大程度上会降低饮用水用量。总而言之，在井下水处理以及使用方面还没有产生一个相对系统的处理流程以及方式。因为井下水量有着波动，水质缺乏稳定，所以能够按照井下水水质与水量，结合地方实际情况进行处理与合理利用[3]。在矿井水处理与使用方面，伴随煤炭工业的不断进步，有着很好的前景，它的处理方式与流程也会持续发展健全。

3.5 综合利用实例

某矿区下属4 个矿井按照循环经济理念，引入新的技术与设备等着重发展矿井水资源化使用项目，同时进行了实际规划，先后于多个煤矿建立了矿井水处理厂。矿区每一年能够使用净化矿井水约为800 万m3，回收一定量煤泥，降低排污费用，一年可以获取效益约达到400 万元。在让矿井水实现充分、科学利用的同时，也能够显著节省现有供水费用，获取了不错的回报。

4 结语

总而言之，煤矿矿井水不但为一种污染源，存在着一定行业特点，也为一种重要的水资源，在对其进行处理之后，当作工业与生活用水等，在处理了矿区缺水问题的同时，也有效利用了矿井水，一定程度上节约了地下水，存在显著经济与社会效益，可以助力煤炭产业以及矿区经济的长远发展。