煤礦礦井水處理技術(shù)介紹

煤礦礦井水是指在采煤過(guò)程中，所有滲入井下采掘空間的水，礦井水的排放是煤炭工業(yè)具有行業(yè)特點(diǎn)的污染源之一，量大面廣，我國(guó)煤炭開(kāi)發(fā)每年礦井的涌水量為20多億立方米，其特性取決于成煤的地質(zhì)環(huán)境和煤系地層的礦物化學(xué)成分。礦井水流經(jīng)采煤工作面和巷道時(shí)，因受人為活動(dòng)影響，煤巖粉和一些有機(jī)物進(jìn)入水中，我國(guó)礦井水中普遍含有以煤巖粉為主的懸浮物，以及可溶的無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，有機(jī)污染物較少，一般不含有毒物質(zhì)。因此，對(duì)礦井水進(jìn)行凈化處理利用，將產(chǎn)生巨大大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。煤礦礦井水處理方法根據(jù)水質(zhì)的不同而定。

對(duì)不同水質(zhì)類(lèi)型礦井水采取的處理方法和處理深度為：

(1) 潔凈礦井水。可設(shè)專用輸水管道引出給予利用，作生活飲用水時(shí)需進(jìn)行消毒處理。

(2)一般礦井水。采用沉淀法在井下或地面去除懸浮物。一種是利用井下水倉(cāng)處理，將水倉(cāng)隔成若干段，礦井水進(jìn)入水倉(cāng)前投加絮凝劑，經(jīng)水倉(cāng)各段沉淀與溢流，最后達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。另一種是在地面構(gòu)筑沉淀池，礦井水排放沉淀池中沉淀后排放。這類(lèi)水供生活和生產(chǎn)使用時(shí)，一般采用常規(guī)凈化處理工藝 。

礦井水處理量較小時(shí)，也有采用組合式凈水器，它是將混凝、沉淀、過(guò)濾等工藝集為一體的設(shè)備，具有一次投資省、占地面積小、操作方便的特點(diǎn)。

(3)高礦化度礦井水。常用的處理方法主要有蒸餾法、電滲析法和反滲透法等。中國(guó)多采用電滲析法，電滲析器必須進(jìn)行嚴(yán)格的前處理，進(jìn)入電滲析器的水濁度控制在3°以下，并確保Fe、Mn、Cl等符合規(guī)定要求。電滲析法耗電較多，處理費(fèi)用較高。

(4)酸性礦井水。采用中和法，以石灰或石灰石作為中和劑，通常有直接投加石灰法、石灰石中和滾筒法和開(kāi)流式變?yōu)V速膨脹中和法3種工藝流程。直接投加石灰法： 將石灰配制成石灰乳，投入反應(yīng)溝流入反應(yīng)池，對(duì)水中的Fe2 要進(jìn)行曝氣氧化，中和生成物Ca-SO₄和Fe (OH)₃在沉淀池中沉淀后去除。

石灰石中和滾筒法：將石灰石置于滾筒內(nèi)，由于滾筒的旋轉(zhuǎn)，石灰石相互撞擊摩擦，破壞其表面生成的難溶性CaSO₄膜，擴(kuò)大酸性水與石灰石的接觸面，使中和反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行下去，生成的CO2以及水中原有的Fe要在曝氣池曝氣，促使CO₂從水中逸出，使Fe離子氧化成Fe3 離子，后者水解后生成沉淀除去。

升流式變?yōu)V速膨脹中和法： 用細(xì)粒石灰石或白云石裝入圓錐體形的中和塔，水流自下而上通過(guò)濾料，濾速下部快上部慢，中和反應(yīng)得以充分進(jìn)行，出水含有CO2經(jīng)曝氣裝置吹脫后pH值升高，F(xiàn)e2 離子也被氧化為Fe3離子去除。美國(guó)近年來(lái)研究酸性礦井水的人工濕地處理系統(tǒng)。濕地系統(tǒng)的介質(zhì)粘土、礦渣、礫石、土壤對(duì)酸性水中溶解性Fe、懸浮物和pH值都有明顯的處理效果，在建造濕地時(shí)，最好選擇耐受性能好的植被品種，有香蒲、燈心草、寬葉香蒲等。一般濕地對(duì)酸性礦井水中Fe去除率可達(dá)80%以上，并且具有穩(wěn)定持久的去除能力，對(duì)調(diào)節(jié)pH值或去除懸浮物和Mn也有一定的效果。

(5)含有毒有害元素或放射性元素礦井水。首先去除懸浮物，然后對(duì)其中不符合目標(biāo)水質(zhì)的污染物進(jìn)行處理。對(duì)含氟水，可用活性氧化鋁吸附除去氟，也可在用電滲析法除鹽的同時(shí)除氟。含鐵、錳水，通常采用曝氣充氧、錳砂過(guò)濾法去除。對(duì)含重金屬和放射性元素水，可采用混凝、沉淀、吸附、離子交換和膜技術(shù)等處理方法。

實(shí)際礦井水大多為復(fù)合型水，在設(shè)計(jì)水處理工藝時(shí)必須搞清楚水質(zhì)和水量，然后考慮水處理單元操作的取舍和優(yōu)化組合，而礦井水或多或少含懸浮物，因而含懸浮物水的處理工藝對(duì)于任何類(lèi)型礦井水都是適用的前處理步驟。

我國(guó)將礦井水作為水資源開(kāi)發(fā)利用已經(jīng)有近40年的歷史，含懸浮物礦井水、高礦化度礦井水和酸性礦井水的處理工藝基本成熟。含懸浮物礦井水的處理工藝流程一般為：懸浮物礦井水→水量調(diào)節(jié)池→提升泵→沉淀池（或澄清池） →過(guò)濾→消毒→回用[3]。高礦化度礦井水的預(yù)處理工藝同常規(guī)礦井水相同，在后續(xù)工序中增加了除鹽工序，現(xiàn)階段我國(guó)常用的除鹽工藝為反滲透技術(shù)。酸性礦井水的處理主要是采用石灰或氫氧化鈉加藥進(jìn)行中和。礦井水處理后要進(jìn)行充分消毒，目前主要是采用二氧化氯或隔膜電解食鹽產(chǎn)生氯氣等混合氣體的消毒方式。

煤礦礦井水處理技術(shù)懸浮物礦井

1、水質(zhì)特點(diǎn)

含懸浮物礦井水中的主要懸浮物為煤粉顆粒，還包含一部分巖粉和黏土等，顏色為黑色，含量變化較大，從幾十mg/L至數(shù)千mg/L不等。由于煤粉粒徑偏小，大小相差懸殊，在投加混凝劑后形成的礬花結(jié)構(gòu)比較松散，混凝沉降性能差，沉降速度較慢。同時(shí)，煤粉顆粒在水中還受到布朗運(yùn)動(dòng)的影響，令懸浮物礦井水不但有懸浮物的特性，還有一些膠體的性質(zhì)。

2、 處理方法和原理

目前對(duì)懸浮物礦井水的處理技術(shù)已經(jīng)比較成熟，只要采取常規(guī)的混凝、沉淀、過(guò)濾的工藝，出水即可達(dá)到工業(yè)用水的標(biāo)準(zhǔn)?；炷峭ㄟ^(guò)向廢水中投加混凝劑，使其中的膠粒物質(zhì)發(fā)生凝聚和絮凝，形成較大顆粒或絮凝體，進(jìn)而將水中懸浮顆粒從水中分離出來(lái)以凈化廢水?；炷齽┛煞譃闊o(wú)機(jī)鹽類(lèi)和高分子物質(zhì)2大類(lèi)。影響混凝效果的因素有：水溫、pH值、濁度、硬度及混凝劑的投放量等。礦井水在經(jīng)過(guò)混凝反應(yīng)后通過(guò)沉淀池去除大顆粒的懸浮物，實(shí)現(xiàn)固液分離。按池內(nèi)水流方向沉淀池可分為平流式、豎流式和輻流式三種。經(jīng)沉淀后的礦井水通過(guò)設(shè)置粒料層進(jìn)行過(guò)濾，濾料一般選用無(wú)煙煤和石英砂，常用的過(guò)濾設(shè)施為快濾池和重力式無(wú)閥濾池，經(jīng)過(guò)濾的礦井水可達(dá)到工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)。處理后的礦井水如果要作為生活用水使用的話，則在混凝、沉淀、過(guò)濾處理后，需要增加吸附工序來(lái)去除水中的有機(jī)污染。

煤礦礦井水處理技術(shù)高礦化度礦井

1、水質(zhì)特點(diǎn)

地下水與煤系地層中碳酸鹽類(lèi)巖層及硫酸巖層長(zhǎng)期直接接觸，從而導(dǎo)致該類(lèi)礦物溶解于水，使礦井水中含有大量的ca2 ，Mg2 ，K ，Na ，SO42-，Cl-，HCO3-等離子，形成高礦化度礦井水。該類(lèi)礦井水的含鹽量一般在1000-4000mg/L，最高為一萬(wàn)多mg/L。因含鹽量大，帶苦澀味，一般高礦化度礦井水也稱苦咸水。高礦化度礦井水主要分布在我國(guó)北方礦區(qū)、西部高原，以及黃淮海平原和華東沿海地區(qū)。

2、 處理方法和原理

目前國(guó)內(nèi)處理高礦化度礦井水的主要方法有藥劑法、離子交換法和膜處理法?，F(xiàn)階段較常用的處理方法是膜處理法，其中主要包括電滲析法和反滲透法。目前我國(guó)主要采用反滲透法來(lái)對(duì)高礦化度礦井水進(jìn)行處理，電滲析法基本淘汰不再使用。反滲透法的原理是通過(guò)施加一個(gè)大于滲透壓的壓力，借助于半透膜的選擇截留作用將溶液中的溶質(zhì)與溶劑分開(kāi)的分離方法，其脫鹽率高達(dá)95%以上。為了減小污染對(duì)膜系統(tǒng)的影響，就必須在膜工序前增加前處理工藝。前處理工藝一般采用機(jī)械過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器、保安過(guò)濾器的三級(jí)過(guò)濾工藝，也可使用超濾膜來(lái)代替三級(jí)過(guò)濾進(jìn)行前處理。為了解決膜結(jié)垢的問(wèn)題，則需要在礦井水進(jìn)入膜系統(tǒng)前投加阻垢劑。阻垢劑的選擇和投加數(shù)量的確定，應(yīng)根據(jù)高礦化度礦井水的水質(zhì)，通過(guò)進(jìn)行阻垢劑試驗(yàn)來(lái)確定。

將礦井水作為一種水資源加以處理利用，即為礦井水資源化。中國(guó)有70%煤礦水資源緊缺，其中有40%煤礦嚴(yán)重缺水，北方煤礦尤為突出，已成為影響煤礦職工生活和制約煤炭生產(chǎn)發(fā)展的關(guān)鍵因素。中國(guó)礦井水排放量每年約有22億m，礦井水資源化是解決礦井水污染環(huán)境與煤礦供水嚴(yán)重短缺這一對(duì)矛盾的最佳出路。礦井水資源化的程度要因地制宜，取決于當(dāng)?shù)孛旱V對(duì)水資源的具體需求以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)的可行性。主要考慮的因素有：礦井水水量和水質(zhì)類(lèi)型;對(duì)目標(biāo)水質(zhì)和水量的需求; 水處理工程投資和生產(chǎn)成本;各種處理方案的對(duì)比與優(yōu)選等。礦井水資源化除供煤礦作為生產(chǎn)用水外，還應(yīng)統(tǒng)籌考慮區(qū)域水資源的供水條件，盡可能供給鄰近工礦企業(yè)或作為農(nóng)業(yè)灌溉用水。 2100433B