煤矿矿井水处理技术及资源化综合利用

煤矿矿井水处理技术及资源化综合利用

摘要：煤矿产业一直是全球能源供应中的关键组成部分，然而，煤矿开采和

生产过程中常伴随着矿井水的涌出问题。这些矿井水不仅对煤矿的安全和环境构

成威胁，还造成了水资源的浪费。因此，煤矿矿井水处理技术及资源化综合利用

变得尤为重要。本文将深入探讨煤矿矿井水处理技术的最新发展和资源化综合利

用的潜力，以实现煤矿产业的可持续发展。

关键词：煤矿矿井水；处理技术；资源化综合利用

引言：水是生命之源，而在煤矿领域，水问题却常常被忽视。矿井水的排放

不仅导致地下水位下降，还污染周边水体，对生态环境产生巨大冲击。然而，矿

井水也蕴含着巨大的潜力，可以通过先进的处理技术被转化为宝贵的资源。

一、煤矿矿井水处理技术

1.膜分离技术

膜分离技术是矿井水处理中一种高效而广泛应用的方法，基于膜的选择性通

透性，可以有效地去除水中的污染物，包括固体颗粒、离子、有机物等，从而提

高水质并实现资源化综合利用。膜分离技术基于半透膜的原理，半透膜允许水分

子通过，但拒绝大多数溶解物和微粒穿过。其工作机制主要包括以下几个过程：（1）渗透过程。水分子通过膜的孔隙进入膜内，这是一个自然的渗透过程。（2）拒绝过程。膜会选择性地拒绝大分子、离子和溶解物，使它们无法穿过膜，从而

实现分离效果。（3）浓缩过程。在膜一侧的污染物被拒绝，水分子通过后，会

导致污染物在膜一侧浓缩，从而产生浓缩液。膜分离技术在矿井水处理中有广泛

的应用，包括矿井排水处理、水资源回收和高浓度废水处理等。膜分离技术的优

点包括高效、节能、占地面积小、操作简便等。然而，也存在膜污染、膜破坏和

高能耗等挑战，需要合理的维护和管理，以确保膜分离技术的长期稳定运行。

1.化学处理技术

煤矿矿井水的处理技术中，化学处理方法是一种重要且常用的手段，它通过

化学反应来去除水中的污染物，改善水质，使其符合排放标准或实现资源化综合

利用。化学处理方法利用化学反应的原理，通过添加适当的化学药剂来改变水中

污染物的性质，使其发生沉淀、结合或转化为不溶于水的固体，从而将其分离出来。主要的化学处理方法包括：（1）凝聚混凝法。通过添加混凝剂（如铝酸盐、铁盐等），使微小颗粒聚集成较大的团块，便于沉淀或过滤。（2）沉淀法。添

加沉淀剂（如氢氧化铁、氢氧化铝等），与水中的离子产生反应生成不溶性沉淀物，将污染物沉降至底部。（3）氧化还原法。通过添加氧化剂（如氯气、过氧

化氢等）或还原剂（如亚硫酸氢钠），改变污染物的氧化状态，将其转化为易于

去除的形式。（4）配位沉淀法。通过引入络合剂，形成与金属离子结合的络合物，实现金属离子的沉淀和去除。（5）中和法。通过添加酸或碱，改变水中的

酸碱性，使溶解性物质发生中和沉淀。化学处理方法在煤矿矿井水处理中具有广

泛的应用。如重金属去除、酸性矿井水中和、有机物去除、氨氮去除等。化学处

理方法可以对多种污染物进行有效去除，适用性广泛，处理过程相对简单，容易

操作和控制。并且，化学药剂相对容易获取，成本相对较低。

1.生物处理技术

生物处理技术是一种煤矿矿井水处理的可持续和环保方法，它利用微生物的

活性来降解和去除水中的有机物、氮、磷等污染物，从而改善水质。生物处理技

术的核心原理是利用自然界中的微生物，例如细菌、藻类、真菌等，通过它们的

代谢活动来将污染物降解或转化为无害的物质。该过程包括生物分解、氮素去除、磷去除和微生物沉淀。生物处理技术在煤矿矿井水处理中具有广泛的应用，包括

有机物去除、氨氮和硝酸盐去除、酸性矿井水中和和生态修复等。生物处理技术

绿色环保，不需要大量化学药剂，减少了化学废物的产生。同时，相对较低的能耗，适合长期运行。生物处理技术还对不同类型的污染物有良好的适应性，可处

理多种复杂水质。

二、煤矿矿井水资源化综合利用

1.助力光伏发电

煤矿矿井水资源化综合利用在助力光伏发电方面发挥着重要作用，这是一种

可持续、清洁的能源利用方式，有助于降低环境污染、减少温室气体排放。煤矿

矿井水通常具有一定的流量和稳定的温度，这使得它们可以被用作光伏发电站的

冷却介质。光伏发电站中的太阳能电池板在工作时会产生热量，需要冷却以维持

高效工作。矿井水的流动可以有效冷却太阳能电池板，提高其电能产出效率。这

种冷却方式比传统的空气冷却更有效，因为水的导热性更高，能够更有效地吸收

和散发热量。并且，矿井水的温度通常相对稳定，不受季节性气温变化的影响。

这使得光伏发电站在使用矿井水冷却时能够更加可靠地维持恒定的工作温度。温

度稳定性对于太阳能电池板的性能至关重要，因为过高或过低的温度都会降低电

能产出效率。与传统的冷却方式相比，矿井水冷却光伏发电站可以显著减少水的

消耗。这对于干旱地区或水资源紧张地区尤其重要。此外，煤矿矿井水中的一些

有害物质可以通过适当的处理和过滤后变得更为清洁，有助于减少环境污染。而且，煤矿矿井水资源化综合利用不仅有助于清洁能源的生产，还有助于改善煤矿

产业的可持续性。传统煤矿业往往与高水位和矿井水问题相关，而将矿井水用于

光伏发电可以将这些问题转化为可持续的资源。

1.热能和能源利用

矿井水通常具有较高的温度，这是由于地下深处的地热作用以及煤矿开采过

程中产生的热能。这些高温矿井水如果不经处理直接排放，将导致环境浪费和能

源浪费。通过热交换技术，煤矿企业可以将矿井水中的热能转移至其他载体，如

工业过程或供热系统，从而实现能源的再利用。特别是在冷暖季节交替时，热能

回收可以提供可靠的供热和制冷解决方案，提高能源效率，降低能源成本。蒸汽

发电也是一种常见的利用高温矿井水的技术。煤矿企业通过将矿井水加热至高温

蒸汽，然后用于驱动涡轮发电机，可以生成电能。这种方法不仅有效地利用热能，还能为矿井提供可靠的电力供应，满足生产和工业设备的电力需求。同时，通过

蒸汽发电，煤矿企业可以减少对化石燃料的依赖，降低温室气体排放，符合环保

和可持续发展的要求。此外，矿井水中的热能回收还可以提高矿井的经济效益。

煤矿企业将废弃的热能转化为可用的能源，不仅能降低矿井的能源成本，还可以

通过将多余的电能卖给能源市场或供应周边地区，实现经济收益。

1.水资源利用