煤炭环境保护的整治策略

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本文作者：陈 刚 单位：神华宁夏煤业集团能源工程有限公司环保中心监测站

1引言

我国是世界上最大的煤炭生产国和煤炭消费国。本世纪以来，我国煤炭开发利用量以年均2亿吨的速度在增长，2011年已经突破35亿吨，占世界的45%左右毫无疑问，煤炭的开发给我们带来了巨大的经济效益，并成为了国民经济的重要支柱。但同时，由于对煤炭环境保护的重视程度不够，以及大规模和不合理的开发等等一系列的原因，导致煤炭环境日益恶化，不仅阻碍了可持续发展，还对人身健康构成了严重的威胁。尽管现在部分煤区已经开始着手治理煤炭开采带来的环境污染，但由于矿山环境综合治理工作是一项复杂的系统工程，因此，在未来很长一段时间内，煤炭环境治理工作仍是一项重点关注的工作。

2煤炭开采对环境的影响

2.1水体污染在煤炭环境污染中，以水体污染影响最大最广。煤炭开采对地下水的破坏以及煤炭加工企业对水资源的污染与耗损，导致了水资源并不丰富的我国水资源却在急剧的减少。据调查，在我国煤炭的主产区，山西、内蒙古、陕西等省都出现了水资源紧缺的状况。全国96个国有重点矿区中，缺水矿区占71%，其中严重缺水矿区占40%。此外，由于很多洗煤厂大量排污，水中含有悬浮物等污染物，有的甚至还有很多有毒元素，导致很多人喝不到干净水，甚至无法进行正常的作物种植，严重影响了正常的生产生活。据统计，中国煤炭每年生产的各种废污水约占全国总废污水量的25%。此外，由于煤炭大规模不合理的开发，破坏了地球表面的地质构造，造成了地表挖损、塌陷、压占等，对水循环系统、地表植被造成了一定的破坏，严重的将导致井泉干涸、水土流失、土地沙漠化等。有数据显示，山西省平均开采1吨煤炭，矿井排水0.87吨，每年因采煤破坏地下水4.2亿立方米。

2.2粉尘与废气污染研究表明，煤炭利用过程中向环境释放了大量的二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx)、挥发性有机化合物（VOC）、悬浮颗粒物等大气污染物以及甲烷（CH4）、煤炭环境保护的探讨及治理对策陈刚CO2等温室气体，已经成为了大气污染物的主要来源。其中SO2和氮氧化合物均为致酸物质，SO2进入大气后遇降水形成的酸雨对人体和环境都有直接危害，侵害土壤、破坏森林、抑制农作物生长等，如今酸雨已成为了全球性的污染。由于国家对NOx的排放限制，现在许多脱硫项目已开始脱硫脱硝一起进行，达到脱硫脱硝同步运行。目前，已被国内外广泛开发的脱硫脱硝技术包括：湿法；双碱法；氧化镁法；氨法；干法、半干法烟气脱硫等。其中，湿法占的应用最广，约占85%（其中石灰石石膏法36.7％，其它湿法48.3％）喷雾干湿法0.4％、吸收剂再生脱硫占3.4％。湿法反应速度快、效率高，但占地广、投资大、耗电耗水。双碱法利用其浆液或水溶液作为脱硫剂洗涤烟气脱硫。氧化镁法是利用MgO、ZnO等金属氧化物对SO2的吸收能力，将其作为脱硫剂洗涤烟气脱硫，我国氧化镁资源丰富，利用此法可进行预先除尘除氯。氨法也是一种比较成熟的脱硫技术，它是采用氨水作为脱硫吸收剂，其反应速度要比石灰石快得多，但价格较高。干法主要是指脱硫的最终产物是干态的，包括喷雾干湿法、循环硫化床法、荷电干式喷射脱硫法等。此外，CO、CO2等温室气体其浓度的增加会使对流层中的臭氧增多，平流层的臭氧减少，导致照射到地面的紫外线增加，诱发皮肤癌等疾病。而这些气体主要来自煤燃烧产生的有害气体，尤其是矿区自用的煤消耗量比较大，而由于大多的燃煤炉和窖炉过于陈旧，导致燃烧效率低，故产生更多的有害气体，此外，也有很多民用炉灶烧散煤，污染相当严重。其次矸石山自然和没对自然也会释放出废气，尽管被通风喜事后浓度有所降低，但由于数量过大，依旧对环境产生了相当的影响。粉尘是影响城市空气质量的最主要的污染物。粉尘多为固体小颗粒，吸入身体会危害身体健康。粉尘主要是在采煤过程，原煤、煤矸石地面运输，露天矿剥离的过程中产生的。此外矿井的主要尘源是采煤工作面和掘进面，其产尘量约占矿井总产尘量的80%。还有矿井排风也会产生粉尘和有害气体的污染。

2.3固体废物的污染煤炭固体废物是指煤炭在生产、加工和消费过程中产生的不再需要或暂时没有利用价值而被一起的固态或半固态物质。固体废物的污染在煤炭开发中主要是煤矸石、露天矿剥离物、煤泥、粉煤灰等的污染。煤矸石主要来自与巷道掘进和采掘过程中从顶板、夹层里采出来的矸石。在我国，煤矸石大部门采取堆积贮存的方式堆放在煤场附近、农田、山沟、坡地等地方。形成了许多矸石山，我国目前排放矸石量约为1.5~2亿吨。露天矿剥离物已堆积达1亿多吨。煤炭固体污染对环境的污染很大，煤矸石若不合理处置与利用，长期堆放于地表，侵占了大量土地，破坏自然景观。并且有的煤矸石易发生自然，产生的有害气体污染空气，此外，高硫煤矸石经过淋溶将会造成土壤和水体的污染，损害水生生物和农作物。煤炭固体废物具有排放量大、分布广、面广、持续时间长等特点。

3煤矿污染的治理对策

3.1矿井水的治理对策从资源化技术角度看，可将矿井水按水质类型分为洁净矿井水、含悬浮物矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水、洗选煤废水与生活污水。矿井水的治理应按资源化不同水型采用不同的工艺和方法。对于洁净矿井水，由于水质较好，不含有毒物质，因此只需进行消毒即可成为生活用水。对于含悬浮物的矿井水，由于里面含有很多的细菌，应先加入混合凝剂混合，再进入澄清池进行澄清，然后过滤消毒，处理后可作为生活用水。对于高矿化度矿井水，可先采用混泥沉淀技术，然后采用脱盐处理。目前，高矿化度矿进水深度处理工艺主要有离子交换法、蒸馏法、电渗析法和反渗析法。我们应当根据水质状况，选择合适的处理技术，例如，对于盐的质量浓度小于500mg/L的水，可以采用离子交换法；而当盐的质量浓度超过4000mg/L时，可以选择蒸馏法；而反渗析法近年来发展较快，主要因为较电渗析发来说，反渗析法工艺简单、适用盐量范围较广，出水水质好等特点。对于酸性矿井水，其PH一般都很低，只有2~5之间，具有很强的腐蚀性，目前我国主要采用石灰石、白云石做中和剂或投加碱性药剂进行中和处理。而欧美等发达国际，目前则开始采用可渗透反应墙（PRB）对酸性矿进水进行原位处理。洗选煤废水可以进行沉淀、过滤等深度进化。而生活污水则可以采取土地处理法、生物界出发、稳定塘处理法等多种方法进行处理。除了使用适当的处理技术净化污水的方式外，还可以通过其它方法减少污水的排放量。例如选择合理的开采方法，减少对地下水体的破坏，并把开采煤炭资源与开采当地水资源结合起来，做到资源的合理有效利用。还可以利用系统工程方法加强对矿区水资源的管理，在煤炭开发的过程中，结合矿区自身条件制定出相应的管理模式与评价方法。

3.2粉尘与废气的治理对策针对粉尘，目前主要采用的方式有机械除尘、袋式除尘、湿式除尘与电式除尘。机械除尘结构简单，费用低，但除尘效率不高；袋式除尘，除尘效率高，且造价与费用低于电式除尘，处理范围大，操作简单，缺点是其阻力损失较大，不适于在“结露”和高温状态下运行；湿式除尘可用于高温、高湿状态下运行，且结构简单，操纵便利，占地面积小，缺点是在严寒地区易在冬季结冰，并且从湿式除尘器中排除的泥浆要进行处理，否则会造成二次污染；电式除尘效率高，可达99%以上，但费用较高，且占地面积较大。此外，地面防尘可采用定点和移动式的喷雾洒水，保持煤场及路面湿润，防止粉尘飘散，在运煤车下垫好车帮防止漏煤，也可有效降低矿区粉尘。针对不同的有害气体，我们可以采取不同的方式进行治理。例如，氮氧化合物，在使用的柴油动力机械应当配置废水净化器；针对SO2等含S物质，一般是将其转化为液态或固态，通常分为干法和湿法两大类；针对CO，可以向踩空区灌浆、注氮、喷洒阻化剂、及时打密闭等措施，防止煤炭自然产生CO，此外也可以采用煤层注水、高压喷雾、声波雾化等措施，防止沼气与煤尘爆炸时产生CO。针对CH4，可以在采煤之前和采煤中利用钻井工程进入采层，通过一定的技术措施改善煤层的渗透条件，将煤层中的CH4先抽放出来，并可以加以利用。

3.3固体废物的治理对策目前，我国对煤炭固体废物的处理方法有：综合处理技术、焚烧技术、堆肥及卫生填埋技术。综合利用就是在废物进入环境之前进行回收利用。综合利用是将废物资源化的最佳手段。例如煤矸石的处理。其实煤矸石与煤一样，也是一种矿产资源，只要利用得当，一样可以变废为宝。煤矸石还可以用作填充材料，用于煤矿地面塌陷区填充、复垦造田和铺路。此外利用煤矸石生产的SAC硅铝新型填充材料备用与在橡胶、塑料建筑用防水涂料等有机高分子化合物工业制品中，具有成本低廉、补强效果好等优点。焚烧技术是指废物与氧在焚烧炉中进行燃烧，它处理量大，并且产生的热能可以回收后进行有效利用。例如可以利用煤矸石的热值部分，煤矸石中含有20%~50%的低热值煤，可用与电厂发电，提高资源利用率，节约能源，还可以消除二次污染，利用此特性，还可以用来制砖、制水泥和其它建材原料，不过生产建筑材料因为工艺较为复杂，对技术设备要求较高，在国内使用的相对较少。堆肥技术是利用微生物分解废物有机成分的生物化学过程。可以利用煤矸石中的矿物成分，煤矸石中含有农作物所需的B、Zn、Co、Mo等微量元素，可以进一步加工成肥料，不仅可使农作物增长，而且还能使农作物的品质有所改善。目前已经建成的堆肥场主要采用机械化堆肥和简易高温堆肥技术。填埋技术是一种适合我国目前国情的一种技术，成本相对较低，但填埋技术并未从根本上减少了污染，而只是推迟了造成环境污染的周期，因此填埋技术必将因为时代的发展而终被淘汰。因此，只要对固体废物进行适当的合理利用，使煤炭固体废物自身性能得到加强和改善，不仅可以减少其对环境带来的压力，还可以优化能源，甚至可以产生一定的经济效益。

4结束语

煤炭是我国的主要能源，但煤炭又是“不清洁能源”，煤炭在开采过程中会给我们的环境带来巨大的压力，包括水体污染、粉尘和废气污染以及固体污染等，甚至影响了人类正常的生产和生活。对于煤炭环境的治理是一项长期而艰巨的任务，不断利用新的技术手段或其它合理方式对煤炭污染进行有效治理，争取将污染将到最小化，尽可能减少煤炭开采对环境的污染和煤炭燃烧对生态环境的不利影响和危害。