礦井污水污染特點及污水處理技術

高瀟瀟

（汾西礦業(yè)集團有限責任公司環(huán)保處）

水是寶貴的自然資源，水資源污染防治一直是我國環(huán)境治理中急需解決，同時也是較為棘手的問題。在煤炭礦井的正常生產(chǎn)過程中，污水的排放也給礦區(qū)環(huán)境帶來了一定的負面影響[1，2]。如何有效地對礦井污水進行處理，是礦井生產(chǎn)及礦區(qū)發(fā)展面臨的一個現(xiàn)實問題[3，4]。本文就礦井污水污染的特點及相關的污水處理技術進行分析，以期更好地促進礦井污水治理工作開展。

1 礦井污水污染特征

表1為山西汾西礦業(yè)集團有限責任公司下屬一些礦井水體污染物的檢測結果統(tǒng)計表。從表1可以看出，污染物的主要種類有懸浮物、酸堿、油類、有機物和重金屬等。

表1 礦井污水檢測結果統(tǒng)計表

1.1 懸浮物污染

相對于地面水，礦井排出的污水含有較多的懸浮物，這些水中的懸浮物具有較小的顆粒度，同時質(zhì)量較低。由于懸浮物在水中下沉速度與質(zhì)量成正比，因此這些懸浮物在污水中沉降時間長，穩(wěn)定性較高，具有較高的粘結性，是礦井污水中較難處理的成分之一[5]。

1.2 酸堿污染

礦井污水中的酸堿度與開采環(huán)境礦物成分、賦存條件、含量、采掘方法以及涌水性等有較大關聯(lián)。礦井污水中的酸堿污染，不僅會改變污水的pH 值，且還會增加水的硬度[6]。污水中的酸堿污染物與外界環(huán)境中的礦物質(zhì)發(fā)生反應，所產(chǎn)生的一些鹽類，會改變水體的滲透壓，從而抑制水體中微生物的生長，不僅妨礙水體本身的自凈能力，而且會對機械設備、構筑物等產(chǎn)生腐蝕，并破壞土壤結構，具有較大的危害性。

1.3 油類及有機物污染

油類以及有機物污染是礦井污水中較為常見的污染物，其密度一般情況下較水體密度輕，因此一般在水體上部粘附。由于油類及有機物等污染物的存在，不僅會造成視覺上的污染，而且當污水中的油膜厚度達到1 mm 時，就會給水面進行的復氧過程帶來阻礙，影響大氣與水體間正常的物質(zhì)交換，阻礙水體自然蒸發(fā)，從而改變水體的理化性質(zhì)。有機污染物主要來源于尾礦水體中的有機物，會對水體中的生物正常繁殖起到強烈的抑制作用，并對水體生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響。

1.4 重金屬污染

礦井污水中含有的重金屬通常有鐵離子（Fe2+、Fe3+）、錳離子（Mn2+）、金離子（Au+）以及其他的鉛、鎘、鉻等重金屬。礦井水中的重金屬污染物，不僅會對采煤設備產(chǎn)生腐蝕，當進入到環(huán)境中時，還會通過生物鏈傳導及富集作用，對其他生物體造成嚴重傷害。

2 礦井污水處理技術

由于礦井污水中含有的污染物類型較為復雜，即便是同一個礦井，由于開采煤層賦存條件的差異，排出的污水也會各不相同，甚至存在較大的差異。這樣，就給礦井污水的治理帶來較大困難。筆者就針對礦井中各類污染物治理實際采用的處置措施進行分析。

2.1 懸浮物污染處理技術

針對礦井污水中的懸浮物，主要采用的處理措施是絮凝沉淀。圖1為公司某礦污水處理廠采用的懸浮物處理工藝流程。絮凝沉淀基本原理是由于有機物中的陰離子在含有絮凝劑的溶液中會出現(xiàn)壓縮雙電層，從而造成無機懸浮物穩(wěn)定性降低，發(fā)生絮凝沉淀。污水中的懸浮物膠體以及其他顆粒物在絮凝劑的作用下，分子力會增加，從而形成絮狀物，在重力作用下沉過程中相互出現(xiàn)碰撞、絮凝。伴隨著碰撞、絮凝，懸浮物的質(zhì)量逐漸增加，下沉速度也較大。

懸浮物的絮凝沉淀需要采用助凝劑以及絮凝沉淀劑，其中絮凝沉淀劑的主要成分為三氯化鐵、硫酸亞鐵、堿式氯化鋁以及聚合氯化鋁等。三氯化鐵具有較好的水溶解速度，受外界環(huán)境溫度影響較小，具有殺菌、脫色、除臭以及除油作用；硫酸亞鐵能夠?qū)崿F(xiàn)懸浮物的較快沉降，形成的污泥體積較小、密實度高，能夠?qū)ξ廴镜乃w進行去色，利于水體中微生物的生長；堿式氯化鋁主要用于礦井污水呈酸性時，具有較好的脫色效果；聚合氯化鋁能夠加速絮凝成型，具有較好的過濾性，能夠去除污水中的重金屬及放射性物質(zhì)。

圖1 懸浮物處理工藝流程

2.2 酸性污水處理技術

酸性污水處理方法多種多樣，一般情況下向酸性污水中投入堿性物質(zhì)，和污水中的H+離子進行中和。國內(nèi)應用最多的中和劑為CaO、Ca（OH）2和CaCO3。

2.3 油類及有機物污染處理技術

礦井污水中油類、有機物污染的處理技術，主要采用氣浮工藝，基本原理是在水體中產(chǎn)生數(shù)量較多的微氣泡，從而形成氣相、水相以及油（有機物）相的混合物，在形成的氣泡懸浮力、界面張力以及靜水壓力差等共同作用之下，微氣泡在油滴上粘附，由于粘附后的粘合體密度較輕，因此在水體表面懸浮，從而實現(xiàn)將礦井污水中油粒（有機物）分離去除目的。

2.4 重金屬離子處理技術

對于礦井污水中的重金屬離子處理，常用的技術措施有離子交換、吸附以及膜處理等等。膜處理技術中的反滲透技術是一種較為先進的措施，具有投資小、便于操作、無變相、占地面積小等優(yōu)點，以壓力為驅(qū)動力，實現(xiàn)金屬離子與水體的分離，在礦井污水資源化利用中應用較為廣泛，能夠?qū)ξ鬯械你U、鎘、汞、銅、砷、鋅等重金屬進行有效去除，去除率達到90%以上。圖2為汾西礦業(yè)集團有限責任公司一些礦井常用的重金屬離子膜處理工藝技術流程。

圖2 礦井重金屬離子處理工藝流程

3 結語

煤炭礦井在生產(chǎn)過程中，有責任對其產(chǎn)生的污水進行處理，以便更好地維護礦區(qū)及周邊的生態(tài)環(huán)境。礦井污水中污染物成分復雜且多變，水量及水質(zhì)很不穩(wěn)定，開采不同煤層時，產(chǎn)生的污水會有較大的差異，這樣會給污水的處理工作開展帶來一定的不利影響。因此，需要根據(jù)礦井污水的產(chǎn)出特征，加大對污水處理設施的建設，并做好污水治理的預防工作，從而有效實現(xiàn)對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境及水資源的保護。