煤矿矿井水处理技术概述

煤矿矿井水处理技术概述

作者：洪巍

来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2016年第07期

摘要：矿井水是具有煤矿行业特点的废水，也是一种水资源。矿井水的类型大致分为五类：洁净矿井水，高矿化度矿井水（又称苦咸水），悬浮物矿井水，酸性矿井水和特殊污染型矿井水。针对不同类型矿井水的水质特点，对相对应的处理技术进行了简要介绍。

关键词：煤矿矿井水；处理技术；深度处理

中图分类号： X752 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）21-178-2

1 矿井水的资源情况和特点

我国煤炭资源一般埋藏较深，以地下井工开采为主，煤炭在开采过程中，必然要排放大量的地下涌水，即矿井水。矿井水的主要来源：一是地下水，主要来自奥陶系和寒武系灰岩水、砂岩裂痕水、第四季冲积层水、老窑水等，各煤矿煤层所处的地质构造不同，排水量大小差别很大；二是煤矿生产废水，采矿过程中，地面要输入生产用水用于液压支柱、机电设备、挖煤过程中防尘降尘洒水等产生的极少量的废水；三是地表裂痕渗入的地表水。大量未经处理的矿井水直接排放，不仅造成了水资源的极大浪费，而且还会对矿区周围的土地以及地表水系造成污染。

煤矿所处的区域、地质构造和开采方式有所不同，造成矿井水的水质有较大的差异。按水质可大致分为洁净矿井水、高矿化度矿井水（又称苦咸水）、悬浮物矿井水、酸性矿井水和特殊污染型矿井水五类。

2 近年来我国矿井水利用情况

2.1 矿井水利用工作取得较快发展

矿井水的合理利用，是缓解矿区缺水的必然选择，是防止矿区污染的主要措施。我国十分重视矿井水资源化利用工作，把矿井水利用工作列为水资源节约的重点工程和措施之一，明确提出“十一五”期间要实现重点工业节水31亿m3，新增矿井水利用量26亿m3任务，极大地推动了“十一五”期间矿井水利用的快速发展，2005年煤矿矿井水排放量约46.3亿m3，利用量为16.3亿m3，利用率为35%，到2010年我国煤产量达到32.4亿t，煤矿矿井水排放量达到61亿m3，利用量达到36亿m3。利用率达到59%，2010年矿井水利用量比2005年新增加21.7亿m3，加上非煤矿山矿井水利用量约增加6亿m3，到“十一五”末全国矿井水利用量约增加

27.7亿m3，超额完成新增矿井水利用量26亿m3的目标，有效缓解了部分矿区的缺水问题，促进了矿区的经济发展。

2.2 矿井水成为矿区解决水资源紧张的必要补充

根据调查，目前矿井水利用的主要方向：一是工业生产用水，用于煤炭生产、煤炭洗选加工、焦化厂、电厂、煤化工等用水、这是矿井水利用的重点，约占矿井水利用量的70%；二是环境绿化、农业用水，矿区绿化降尘，农田灌溉，矿区工业园区建设用水等。约占矿井水利用量的15%；三是生活饮用水：缺水矿区，矿井水经深度处理后，达到生活用水标准，供矿区居民饮用水和生活用水，约占矿井水利用10%左右；四是有的矿井水，富含有对人体保健有益的微量元素，可以加工成矿泉水等水产品。目前已开发利用矿井水热源，可以为煤矿企业供暖、供冷、供热和提供生活用热水。

3 矿井水利用技术现状

我国将矿井水作为水资源开发利用已经有近40年[2]的历史，含悬浮物矿井水、高矿化度矿井水和酸性矿井水的处理工艺基本成熟。含悬浮物矿井水的处理工艺流程一般为：悬浮物矿井水→水量调节池→提升泵→沉淀池（或澄清池）→过滤→消毒→回用[3]。高矿化度矿井水的预处理工艺同常规矿井水相同，在后续工序中增加了除盐工序，现阶段我国常用的除盐工艺为反渗透技术。酸性矿井水的处理主要是采用石灰或氢氧化钠加药进行中和。矿井水处理后要进行充分消毒，目前主要是采用二氧化氯或隔膜电解食盐产生氯气等混合气体的消毒方式。

3.1 悬浮物矿井水处理技术

3.1.1 水质特点

含悬浮物矿井水中的主要悬浮物为煤粉颗粒，还包含一部分岩粉和黏土等，颜色为黑色，含量变化较大，从几十mg/L至数千mg/L不等。由于煤粉粒径偏小，大小相差悬殊，在投加混凝剂后形成的矾花结构比较松散，混凝沉降性能差，沉降速度较慢。同时，煤粉颗粒在水中还受到布朗运动的影响，令悬浮物矿井水不但有悬浮物的特性，还有一些胶体的性质。

3.1.2 处理方法和原理

目前对悬浮物矿井水的处理技术已经比较成熟，只要采取常规的混凝、沉淀、过滤的工艺，出水即可达到工业用水的标准。混凝是通过向废水中投加混凝剂，使其中的胶粒物质发生凝聚和絮凝，形成较大颗粒或絮凝体，进而将水中悬浮颗粒从水中分离出来以净化废水。混凝剂可分为无机盐类和高分子物质2大类。影响混凝效果的因素有：水温、pH值、浊度、硬度及混凝剂的投放量等。矿井水在经过混凝反应后通过沉淀池去除大颗粒的悬浮物，实现固液分离。按池内水流方向沉淀池可分为平流式、竖流式和辐流式三种。经沉淀后的矿井水通过设置

粒料层进行过滤，滤料一般选用无烟煤和石英砂，常用的过滤设施为快滤池和重力式无阀滤池，经过滤的矿井水可达到工业用水标准。处理后的矿井水如果要作为生活用水使用的话，则在混凝、沉淀、过滤处理后，需要增加吸附工序来去除水中的有机污染。

3.2 高矿化度矿井水处理技术

3.2.1 水质特点

地下水与煤系地层中碳酸盐类岩层及硫酸岩层长期直接接触，从而导致该类矿物溶解于水，使矿井水中含有大量的ca2+，Mg2+，K+，Na+，SO42-，Cl-，HCO3-等离子，形成高矿化度矿井水。该类矿井水的含盐量一般在1000-4000mg/L，最高为一万多mg/L。因含盐量大，带苦涩味，一般高矿化度矿井水也称苦咸水。高矿化度矿井水主要分布在我国北方矿区、西部高原，以及黄淮海平原和华东沿海地区。

3.2.2 处理方法和原理

目前国内处理高矿化度矿井水的主要方法有药剂法、离子交换法和膜处理法。现阶段较常用的处理方法是膜处理法，其中主要包括电渗析法和反渗透法。目前我国主要采用反渗透法来对高矿化度矿井水进行处理，电渗析法基本淘汰不再使用。反渗透法的原理是通过施加一个大于渗透压的压力，借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法，其脱盐率高达95%以上。为了减小污染对膜系统的影响，就必须在膜工序前增加前处理工艺。前处理工艺一般采用机械过滤器、活性炭过滤器、保安过滤器的三级过滤工艺，也可使用超滤膜来代替三级过滤进行前处理。为了解决膜结垢的问题，则需要在矿井水进入膜系统前投加阻垢剂。阻垢剂的选择和投加数量的确定，应根据高矿化度矿井水的水质，通过进行阻垢剂试验来确定。

4 存在的问题

4.1 水质变化导致混凝剂投加量无法准确把握

随着井下开采环境的变化，悬浮物的变化也较大。技术人员仅凭经验来对混凝剂的投放量进行调整，出水水质难以保证。

处理：增加化验班次，通过实际数据来投放混凝剂。

4.2 排沙泵、冲洗泵、潜水泵腐蚀严重

在项目初期没有全面考虑泵体的腐蚀问题，对防腐工作做的不够细致，导致项目运行时间不长后各类泵体腐蚀严重。