煤矿水资源化及处理工艺方法研究
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【摘要】文中阐述了矿井水的来源和水质特征及不同类型矿井水的一般处理方法，分析了矿井水综合利用的意义，提出了综合利用的多种途径和最新的方法。
【关键词】矿井水 资源化 处理方法
我国大部分煤矿分布在北方缺水地区。目前全国国有重点矿区中有71%缺水，40%属严重缺水。而另一方面，我国煤矿每年外排的矿井水总量已达到约22Gt，其利用率还不足30%。矿井水是伴随煤炭开采而产生的地表渗透水、岩溶水、矿坑水、地下含水层的疏放水以及生产、防尘用水等组成，通常含有大量的悬浮物，有的还呈现出高矿化度或酸性，甚至含有放射性元素及氧化物等。根据水质可以将矿井水划分为五种基本类型，即洁净矿井水、高悬浮物矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水和含特殊污染物矿井水。
1 矿井水污染的控制技术
矿井水对水资源的污染，可以通过矿井水资源化，利用特殊开采技术来减少矿井水涌出量，降低其污染程度。
2.1一般矿井水处理工艺
目前，用于处理江河、湖泊水的构筑物，在矿井水处理中大部分被采用，如预沉调节池、反应沉淀池、过滤池、一体化净水器等。处理后直接排放的矿井水，其处理有些只经简单预沉就能达到排放标准，有些需混凝、反应和沉淀才能达到排放标准。作为生活用水，过滤后必须再经过消毒处理，有些含盐较高，还必须在净化后再经淡化处理。
根据我国煤矿矿井水的特点，工艺流程一般以沉淀为主，必要时采用混凝、过滤、中和、消毒等深度处理。一般处理工艺采用井下水仓作为沉淀池，采用混凝沉淀法处理。处理流程如下：矿井水井下水仓调节水池（混凝剂）混凝、沉淀、过滤（消毒）生产、生活用水。
2.2 特殊矿井水特点及处理方法
2.2.1洁净矿井水
洁净矿井水多数是从奥陶纪石炭二叠系的太原组及茅口组灰岩中涌出的，其水质较好，一般pH呈中性，硬化度与浊度低，不含有毒有害离子。只需在井下涌水水源处妥善截流，通过专用管排至井底，再经水泵排至地表，不用处理或经简单消毒即可作为生活饮用水，有的可直接开发作为矿泉水。
2.2.2含悬浮物矿井水
含悬浮物矿井水一般指除悬浮物、细菌及感官指标外，其它理化指标均满足饮用水卫生标准的矿井水。其悬浮物含量多在100-400mg/L。最常规方法主要是采用混凝、沉淀、过滤、消毒、杀菌处理，经处理后的矿井水，可作为生活饮用水及井上、井下工业用水。
2.2.3高矿化度矿井水
高矿化度矿井水是由于地下水与碳酸盐和硫酸盐岩层的接触融蚀，使水中钙离子、镁离子、碳酸根离子、硫酸根离子等离子增多而形成的，矿化度大多为1000-4000mg/L，其硬度往往也较高。高矿化度水处理分两步进行：一是预处理，主要采用混凝沉淀技术去除悬浮物及杂质；二是脱盐处理，使处理后水含盐量符合我国卫生饮用水标准。
2.2.4酸性矿井水
酸性矿井水主要是因为被采煤层中含有大量的硫铁矿，在有充足的氧气和细菌的情况下，黄铁矿氧化生成亚硫酸和硫酸，造成矿井水呈酸性。目前我国大多数采用酸碱中和法处理这类矿井水。
2.2.4.1石灰石中和法
采用石灰石作中和剂与酸性矿井水进行中和反应，产生微溶的钙盐和易分解的碳酸，其反应式为：CaCO3+H2SO4=CaSO4+H2CO3H20+ CO2
国内主要有两种工艺流程：
①石灰石中和滚筒法。石灰石置于滚筒内，由滚筒的旋转扩大酸性水石的接触面，使中和反应继续下去；②升流膨胀中和法。将细颗粒石灰石装塔，水流自上而下通过滤料，发生中和反应。
2.2.4.2石灰中和法
利用石灰中的CaO与酸性水中的硫酸产生反应：CaO+H2SO4=CaSO4+H2O
2.2.4.3生物化学处理法
该方法的原理是利用氧化亚铁硫杆菌在酸性条件下将水中的Fe2+氧化成Fe3+，以实现酸性矿井水的除铁。氧化亚铁硫杆菌能从Fe2+的氧化反应中获取自身生存和繁殖所需的能量，无须加任何营液。
2.2.4.4湿地处理酸性矿井水
湿地处理其原理是通过湿地植物、泥炭基质以及细菌对酸性水中的金属离子进行吸附、交换、络合和氧化还原作用，在酸性水中和的同时除去金属离子。
2.2.5含特殊污染物的矿井水
特殊矿井水是指含有特殊污染物的一类矿井水，如含氟矿井水、含铁及重金属离子的矿井水、含油矿井水及含放射性物质的矿井水。首先应去除悬浮物，然后对其中不符合标准水质的污染物质进行处理，含铁、锰水，通常采用混凝、沉淀、吸附、离子交换和膜技术等处理方法。油矿井水可采用气浮法处理。
2.3矿井水膜处理技术
膜技术应用在中水回用，出水的水质较好。在中水回用中，目前应用最多的是混凝与膜过滤技术相结合的工艺。用于水处理的膜有几下几种：反渗透膜、纳滤膜、超滤膜、微滤膜。经深度处理后的中水用作生活用水可以减少地下深井水的开采量，节约地下水资源。可以解决矿区用水量日益增加和水资源越来越短缺的矛盾，促进矿区的可持续发展。
3、结语
矿井水资源化是水资源可持续发展的重要途径，尤其在我国这种水资源严重缺乏的国家，我们更应该加强水资源化工艺的研究，使更多的矿井水能为我们生活所用，造福于人类。
参考文献：
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