郭旭 陜西華電榆橫煤電有限責任公司

一、礦井水的化學特性

礦井水主要是通過煤層和巷道附近的地下水產(chǎn)生的，有時可能會通過地面裂縫滲入。水文地質可以決定礦井水的水質、水文動態(tài)、地質化學、采礦條件。在開采過程中，地下水接觸煤和巖石礦床以及人類生產(chǎn)的影響有一系列物理、化學和生物化學反應。地下水的質量與普通地表水大不相同，具有煤炭工業(yè)的特點。根據(jù)污染物的特點，礦井水可以分為四類：含有懸浮物質、高礦質礦井水、含有特殊污染物的酸和礦井水。

二、煤礦礦井水處理技術

1.礦井水酸性。礦井水小于5.5的pH礦井水是酸性。各區(qū)域酸性礦山水的物理化學性質差別很大，但ph值通常介于3.0至5.5之間。礦井水酸性的出現(xiàn)是二氧化硫的氧化，主要是黃鐵礦。一般來說，F(xiàn)e2+和SO2-4的濃度較高，明顯呈黃色。酸性礦井水對環(huán)境非常危險在演化過程中，不僅周圍巖石具有腐蝕性，而且二氧化碳2+、Mg2+，而且重金屬，如As、Mn、Cu、Zn、Pb、Ni、co、CD，在水體沉積巖重金屬中富集，對環(huán)境構成重大風險。目前，最廣泛使用的酸性礦山水處理方法是中值法和法國法，在這兩個國家，酸性礦山用水中添加堿性試劑，產(chǎn)生中性反應是氫氧化物或碳酸鹽礦床可以降低pH成本平衡值，屬離子濃度降低。中和方法可分為石灰乳、滾筒式、曝氣流化床、升流膨脹過濾、硫化—石灰中和法等、法國產(chǎn)中、硫化熱中和中、熱、鈣、渣中石灰或石灰石通常使用。此方法具有以下優(yōu)點：簡單、經(jīng)濟且易于管理的設備。缺點是很大噪音，產(chǎn)生了很多中性污泥，存在二次處理問題此外，酸性礦山的水由硫酸鹽還原菌和人工濕地處理。SRB法利用硫酸還原細菌降低硫化氫，更好地對重金屬作出反應，導致金屬硫化物低溶解度，從而提高pH值，消除重金屬離子。這種方法成本低，適宜，但有H2S擴散的危險。人工濕地的方法是利用土壤、植物和微生物的生態(tài)復合系統(tǒng)，通過過濾、吸收、沉積、交換離子、植物吸收和天然微生物分解來凈化水。這種方法的優(yōu)點在于低投資，低成本運營、方便管理，但速度慢，停留時間通常為5至10天，需要土地占用量大。

2.含有懸浮的礦井水。采煤過程中，煤粉和石粉引入地下水（主要是煤粉），礦井水中懸浮含量增加，感官質量下降，懸浮顆粒尺寸小，自然沉積緩慢。含有懸浮物質的礦井水每升含有幾十至幾百毫克，有些大約超過1000毫克/升，但其他物理化指標一般飲用水符合標準。含有懸浮物質的礦井中的水通常采用預加熱-調整-冷凝-沉淀-過濾-消毒的組合工藝處理。其中水處理混凝過程的部分最重要。不同礦井水的懸浮物質濃度不同，使用的混凝劑也不同。過多或過低的濃度會影響礦井水處理效率。根據(jù)礦井水的使用情況，有時可以簡化含有懸浮物質的礦井水的處理。當含有懸浮物質的礦井的水用于景觀環(huán)境時，懸浮物質的濃度要求并不十分嚴格。它們可用于經(jīng)冷凝和沉淀處理或明確過濾后的景觀灌溉。此外，磁絮凝技術是一種去除水中懸浮的新技術。通過手動將磁性物種添加到水中，懸浮在水中的物質可以在混合劑和絮凝劑的同時作用下凝結到磁性物種表面，形成高密度、高速的磁性體，從而去除懸浮在水中的物。

3.高礦化礦井水。高礦化礦井水是指含有1000mg/L以上無機鹽的礦井水，其K+、Na+、Ca2+、Mg2+、SO2-4、HCO3含量較高，水硬度較高，苦澀水質，含水中性或堿性較強，酸度較低。礦井水的高礦化度是若干因素造成的，例如大量碳酸鹽和硫酸鹽溶解于水和干旱地區(qū)蒸發(fā)導致礦井鹽濃度增加，地下水侵入沿海地區(qū)。高礦化礦井水可能導致土壤鹽堿化，不能用于農(nóng)田灌溉。當混凝土用作施工用水時，其質量也會受到影響。高礦化礦井的主要水處理技術是海水淡化。目前最常見的處理方法是反滲透方法是通過壓力差的驅動力將溶劑從溶液中分離出來。其滲透方向與自然滲透方向相反，因此稱為反滲透。具體處理方法：調節(jié)（預沉）-冷凝-過濾-吸附或超濾活性碳-反滲透脫鹽-消毒。為了防止膜處理單元、懸浮物、尖銳顆粒、微溶性鹽、微生物、氧化劑、有機物、有機物等中膜的降解和污染。必須通過預處理來處理油類和其他污染物。這種方法的優(yōu)點是操作成本低、純度高、回收率高，并能有效地清除水中的病毒和細菌；缺點是作業(yè)壓力大，水質高，如果濃縮水處理不當，可能造成二次污染。此外，電滲析法也適用于高礦化礦井的水處理，但它消耗大量能源，較低水凈化純度凈，不能使用因此，這種方法逐漸被反滲透所取代。

4.含有有毒和有害成分的礦井水。含有有毒和有害成分的礦井水是含有氟、鐵、錳、銅、鋅、鉛、鈾、鐳等元素的水。含氟礦井的水主要來自含氟量高的地下水。長期使用高氟水可能導致氟中毒、氟化物中毒等。鐵錳礦井水多為Fe2+、Mn2+、這意味著水柱處于還原性環(huán)境，溶解氧含量低。銅、鋅、鈀等重金屬以及鈾和鐳等放射性元素主要來自煤和巖石。

為應對礦山水質日益復雜和需求不斷增加的問題，技術儲備需要加強。加強對礦山水物理化學性質的基礎研究，作為改進處理礦山水技術的基礎和出發(fā)點。應加強水技術的利用研究，重點是自主創(chuàng)新和知識產(chǎn)權關鍵技術研究，如研究處理礦井水最佳工藝的新技術。