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摘要：矿井水不仅排放量大，水质差异也非常大，有些水质好，无需处理即可达到生活饮用水卫生标准，但是，更多的矿井水则含有大量的悬浮物、高矿化度、酸性、甚至含有重金属和其他毒性物质。因此矿井水资源化利用，不仅是解决煤矿缺水和矿井水污染环境的最佳选择，也是推行煤炭行业清洁生产、发展循环经济的主要内容。
关键词：矿井水处理；资源化利用
1矿井水概述
矿井水是指在煤炭和其他矿产资源在开采过程中渗入井下采掘空间内的水。据不完全统计，平均吨煤涌水量为4m3，但不同地区差异较大。我国东北地区一般矿井吨煤涌水量在2-3m3；华北、华东及河南等大部分矿区一般为3-5m3，其中峰峰、淄博、邯郸、开滦等矿区在10m3左右；南方矿区平均吨煤涌水量也在10m3以上；西部矿区吨煤涌水量在1.6m3以下。现代化矿产资源开采中，为了保证矿井及工人们的安全，必须将矿井中的涌出水排出，排出的这些涌出水中含有较多的悬浮物质，比如煤屑、岩屑等。因此需要将这部分废水进行处理，以达到净化矿井水及回收煤泥，减少环境污染。矿井水的水质主要受地理、水文地质及当地气候等自然条件的影响。当矿井水从采煤工作面流过时，会带走较多的岩粒、煤粉等悬浮物。此外，受井下矿工的生产生活等影响，矿井水中往往还含有较多的细菌和病毒。根据矿井水含污染物的特点，一般可将其划分为：洁净水、含悬浮物水、高矿化度水、碱性水、酸性水及含特殊污染物矿井水，如含放射性污染物矿井水及含重金属矿井水等。
2矿井水的产生和特点
当前国内在进行煤炭资源开采的过程中往往会产生大量的矿井水，这些矿井水的主要来源有三个方面：第一是由于煤矿开采过程当中破坏了原有的地质结构而产生的大量地下水，这些地下水不断渗入矿井内部，除了会影响生产进度，还会带来较大的安全隐患。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆第二部分是来自于煤矿资源开采过程中生产用水的需要，在煤矿资源进行开采作业的时候往往需要通过水减少矿井内部的灰尘，利用水雾降尘的方式提高矿井作业的安全性。第三种矿井内废水的来源是生产生活产生的消防用水和生活污水，这三种主要的废水的来源都会导致矿井内部产生大量的废水。综上所述，以上三种水源的混合使矿井废水本身具有一些特性，这些特性是由所处区域的地质环境，以及煤层及岩层中存在的化学物质决定的，因此要结合具体情况对症下药地选用水处理工艺，根据实际情况进行废水的处理。通常，未经处理的矿井水在处理前会含有大量的悬浮物质颗粒，会对周边环境和周边水资源带来极大的影响，并不同程度的存在着化学需氧量超标的情况，因此必须达标处理矿井废水。
3矿井水处理技术
3.1酸性矿井水处理技术
酸性矿井水水质对于一般的成分具有较强的溶解性，并且其成分相对复杂，还具有较强的腐蚀性，如若不加以彻底处理便排入土壤，将会严重破坏土壤结构，形成酸性污染，并导致地面植物死亡。就酸性矿井水处理技术而言，其中又根据水污染的情况不同，其处理的方法也有所差异，主要包括以下几种:①中和法。也就是化学反应中常用的“酸碱中和”，主要依靠石灰等成本较低的碱性物质与酸性水进行中和，使其产生pH值的变化，而中和法由于操作简便、成本低廉，逐步成为了处理酸性矿井水的主要方法之一。②生物化学法。此方法依然突出其化学处理技术，主要依赖氧化亚铁硫杆菌的物质转化作用，将矿井水中的二价铁氧化为三价铁，并利用石灰石进行三价铁的沉淀与酸碱中和，以达到酸性水处理的目的。③湿地生态处理法。此处理方法具有较为简便的操作方法，且资金投入与管理投入相对较少。主要原理是在湿地中建设人工浅沼池，并在共底部铺设石灰石，在石灰石上部添加有机质，最后在其顶端种植具有水净化能力的植被，如香蒲等，将矿井水进行生态化转化，提升净化的质量。
3.2超磁分离水体净化技术
超磁分离技术首先需要向待处理的矿井水中投入磁种，让矿井水中的一些悬浮物在助凝剂的作用下与磁种进行结合，磁种的存在也在一定程度上加快了絮体颗粒的凝结，同时因为磁种的存在也让这种絮体颗粒具有了一定的磁性，具有磁性之后能够在超磁分离的作用下被吸附，从而能够形成大量的絮团而被沉淀。因此在超磁分离技术中需要使用的药剂量相对于传统的处理工艺来说较少，同时药剂量的多少也需要根据水质情况来调整，总体来说，超磁分离技术所使用的药剂量和需要的处理时间都是相对较短的。经过絮凝沉淀之后的水引入超磁分离机中，通过超磁分离机中的稀土永磁材料来对其进行聚集，磁盘通过产生非常大的磁力，能够将水中的絮凝物瞬间吸出，这样就能够实现将水中的杂质迅速清除的目的。因为超磁分离机对于水中的絮凝物吸附时间非常短，因此水流能够迅速的通过超磁分离机，同时超磁分离机的占地面积非常小，因此工作起来非常的便利，能够实现在矿井下工作，极大的提高了矿井水处理的速度，提高工作效率。
3.3高矿化度矿井水井下处理技术
超滤膜技术能够实现对高矿化度矿井水的深度过滤，但超滤膜系统的建设需要耗费大量资金，矿井水的处理效率得不到保障。经过调查研究发现，通过陶粒和瓷沙混合的形式能够极大地增强过滤效果，经实验分析，过滤过后的SDI值符合相关标准，同时该方法花费的成本较小，性价比高，目前在煤矿企业得到广泛应用。
3.4新型高效除铁除锰改性火山岩滤料
目前许多矿井水新型技术已经被研发出来，新型高效除铁除锰改性火山岩滤料就是其中效果最好的处理技术之一。在吸热反应下，新型高效除铁除锰改性火山岩滤料的小粒径使其表现出了良好的吸附沉淀效果。对浊度的去除率、Fe的去除率在连续处理的条件下依然能够保持90％以上，这一优秀的表现使其被迅速的推广应用于矿井水处理领域中。进入废水后，新型高效除铁除锰改性火山岩滤料能够给迅速的形成滤膜，并且对Fe、Mn的去除反应有催化作用，大大提高了处理矿井水的速度。而该技术原本具有的处理效果差、启动时间长问题也已经通过多年的研究得到了解决，尤其是在处理pH为6-8之间偏中性的矿井水中具有十分优秀的表现，远远超过其他的矿井处理工艺。但是在进行矿井水处理时，新型高效除铁除锰改性火山岩滤料对水温有较为严格的要求，工作人员应该仔细控制矿井水的水温，将水温控制在合适的范围，这样有利于提高新型高效除铁除锰改性火山岩滤料的催化反应，加速水中的Mn、Fe的吸收，大幅度提高处理的效率。
4矿井水资源化利用途径
不同煤矿矿井水的水质和排放情况差异较大，回用时应根据利用方向按因地制宜、经济方便的原则，适当处理后优先保证矿区内用水，尤其要优先考虑井下用水，做到先井下后井上，先矿内后矿外，先生产后生活，充分发挥矿区内现有水利设施的潜能，避免重复建设。（1）节约为主，因地制宜。应该以节约为主，合理提高水资源利用率。（2）三效益统一。充分考虑到经济、环境以及社会效益的统一，使企业在赢利的同时减少对周边环境的不利影响。（3）就近原则。矿区生产用水对水质的要求较低，因此各矿均首先保证内部用水，剩余部分供其它方面使用。处理之后矿井水的利用方向有：井下消防洒水、洗煤补充用水、热电厂循环冷却用水、绿化道路及贮煤防尘洒水、施工用水、矸石山灭火用水、农田灌溉用水以及生活用水等。
5结束语
在煤炭开采过程中往往会产生大量的矿井废水，煤矿企业往往对水资源的保护和利用力度不足，造成大量水资源被污染和浪费，极大的影响了国内淡水资源的保护和利用，因此需要通过有效的废水处理技术保护矿井内水资源的质量。
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[3]魏刚.外加磁场对矿井水处理的影响研究[D].山西大学,2013.
论文作者:王聚灿
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年16期
论文发表时间:2019/11/5
标签：矿井论文; 用水论文; 酸性论文; 废水论文; 水处理论文; 火山岩论文; 矿区论文; 《建筑学研究前沿》2019年16期论文;