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浅析煤矿矿井水处理技术

2019-06-29

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浅析煤矿矿井水处理

    摘 要:本文首先介绍了矿井水的分类,其次针对现有矿井水分类情况,提出中和酸性水、絮凝处理去除悬浮颗粒物、反渗透去除可溶性盐类等处理技术,提高煤矿矿井水综合利用的效率。 


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  煤矿矿井水是指在采煤过程中,所有渗入井下采掘空间的水,有时也含有少量渗入的地表水。煤矿矿井水处理技术主要有:中和酸性水、絮凝处理去除悬浮颗粒物、反渗透去除可溶性盐类等技术以及组合。 

  1 矿井水的分类 

  (1)洁净矿井水。即未被污染的地下水。基本符合饮用水标准,可开发为矿泉水。 

  (2)矿井水处理设备工程">新疆矿井水处理设备工程含悬浮物矿井水。其水量约占我国北方部分重点国有煤矿矿井涌水量的60%。水质呈中性,含有煤粉、岩粒等大量的悬浮物。长期外排,会破坏景观、淤塞河道,影响水生生物及农作物的生长。 

  (3)高矿化度矿井水。水中含有SO42-、Cl-、Ca2+、K+、Na+等离子,水质多数呈中性和偏碱性,带苦涩味,俗称苦咸水。又可分为微咸水、盐水。不能直接做工农业用水和生活用水。 

  (4)酸性矿井水。水质pH值小于5.5,当开采含硫高的煤层时,硫化物受到氧化与升华作用产生硫酸,而使水呈酸性。目前酸性水一般处理后达标排放或会用于一些对水质要求较低的工业用水。 

  (5)含特殊污染物矿井水。这类矿井水主要指含氟矿井水、含微量有毒有害元素矿井水、含放射性元素矿井水或油类矿井水。 

  2 矿井水处理技术 

  2.1 含悬浮物的矿井水处理 

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  构成矿井水悬浮物的主要成份是粒径极为细小的煤粉和岩尘,一般呈黑色,靠自然沉淀去除困难。目前,对于矿化度不高而悬浮物含量较高的矿井水的处理,有较成熟可行的经验。根据悬浮物的特性,一般采用混凝、沉淀、过滤和消毒等工序处理后,其出水水质即能达到生产使用和生活饮用标准的要求。 

  2.2 高矿化度矿井水处理 

  高矿化度矿井水是指含盐量大于1000mg/L的矿井水,主要含有SO42-、Cl-、Ca2+、K+、Na+等离子,硬度较高,水质多数呈中性或偏碱,带苦涩味,少数有酸性。我国煤矿高矿化度矿井水的含盐量一般在1000~3000mg/L之间,少量矿井达4000mg/L以上。因这类矿井水的硬度往往较高,既不适用于生活饮用,更不适宜作锅炉用水。 

  对于矿井水矿化度高而又想处理为饮用水和生产用水使用的矿区,就要通过采用净化和淡化工艺来实现。目前我国苦咸水脱盐淡化处理的两种主要方法是电渗析(ED)和反渗透(RO)。ED法是在外加直流电场力的作用下,利用离子交换膜对溶液中离子的选择透过性,使溶质和溶剂分离的一种物理化学过程。含盐水经过电渗析后便可得到淡化水和浓缩液(浓水)。一般淡化水量为总进水量的50%~70%。当进水含盐量小于4000mg/L时用此法较为经济。RO法是借助于半透膜,在压力作用下进行物质分离的方法。它可有效地去除水中的无机盐、低分子有机物、病毒和细菌。适用于含盐量大于4000mg/L的水的脱盐处理较经济。 

  2.3 酸性矿井水的处理 

  酸性矿井水为pH值小于5.5的矿井水,pH值一般为3~3.5,总酸度高。矿井水处理设备工程">矿井水处理设备工程我国的煤矿酸性水主要分布在南方,水质比较复杂。易溶解煤及其围岩中的金属元素,故矿井水铁、锰重金属以及无机盐类增加,使矿化度、硬度升高。抽排过程中易腐蚀设备与排水管路,危害工人健康;排至地面,会改变土壤酸碱度,使土壤板结和作物枯萎,地表水酸度上升,影响水生生物的生存。酸性矿井水的处理方法主要有: 

  (1)中和法。是目前煤矿酸性水常采用的处理方法,中和剂有石灰石、大理石、白云石、石灰等碱性物质。 

  (2)生物化学方法。其原理是:利用氧化亚铁硫杆菌,在酸性条件下将水中Fe2+氧化成Fe3+,然后再用石灰石进行中和处理,以实现酸性矿井水的中和及除铁。 

  2.4 含特殊污染物矿井水处理 

  这类矿井水主要指含氟矿井水、含微量有毒有害元素矿井水、油类矿井水等。排放量不大,但不处理外排会污染水系。饮用高氟水容易产生骨质疏松、氟斑牙等病症。含铁、锰矿井水一般是在地下水还原条件下形成的,大多呈现Fe2+,Mn2+的低价状态,有铁腥味,容易变混浊,可使地表水的溶解氧降低,这类水需要经过处理后才能使用或外排。含重金属矿井水主要指含有Cu,Zn,Pd等元素的矿井水,这些元素的浓度符合排放标准,但超过生活饮用水标准,所以不宜直接饮用。对于这类矿井水,首先应去除悬浮物,然后对其中的污染物进行处理。 

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  3 结语 

  国家发改委、能源局2013年1月29日联合印发《矿井水利用发展规划》称,到2015年,我国将逐步建立较完善的矿井水利用法律法规体系、宏观管理和技术支撑体系,实现矿井水利用产业化。根据《规划》,到2015年,全国煤矿矿井水排放量将达81亿m3,利用量61亿m3,利用率提高到75%。因此,针对不同的水质情况和回用的具体要求,开发研究工艺简单、技术可靠、管理方便、经济合理的新工艺、新设备和新药剂,仍是煤矿矿井废水处理和利用的重要课题。 

  参考文献 

  [1]郑媛. 矿井水处理工艺在彬东煤矿的应用[J].煤炭工程,2012(S1) 

  [2]温梅. 煤矿矿井水的处理和利用[J].甘肃科技纵横,2012(01) 

  [4]楚天,刘善勇. 矿井水处理技术研究与应用[J].中国矿业,2012(04) 

  作者简介:李金刚(1984-),男,吉林扶余人,学士,助理工程师,毕业于黑龙江科技学院采矿专业,现任神东煤炭集团补连塔煤矿生产办主任工程师,从事技术管理工作。


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