摘 要：矿井水是具有煤矿行业特点的废水，也是一种水资源。本文对矿井水处理技术进行了综述，介绍了煤矿高矿化度矿井水、含悬浮物矿井水和特殊污染型矿井水的处理技术。
关键词：矿井水；处理技术；方法和原理；工艺流程；处理效果
矿井水是矿井开采过程中产生的地下涌水，在开采过程中会受到粉尘和岩尘的污染，是具有煤矿行业特点的废水。大量矿井水的流失，不仅造成水资源的极大浪费，而且还污染了矿区周围农田及地表水系。对矿井水进行处理并加以利用，不但可防止水资源流失，避免对水环境造成污染，而且对于缓解矿区供水不足、改善矿区生态环境、最大限度地满足生产和生活用水需求具有重要意义。
矿井水水质状况随煤矿开采的品种、类型、方式以及煤矿所处的区域和地质构造等不同有较大的差异。矿井水按水质主要分为4类：洁净矿井水、含悬浮物矿井水、高矿化度矿井水和特殊污染型矿井水。
除了洁净矿井水可直接利用外，矿井水的利用都需要相应的矿井水处理技术，主要包括含悬浮物矿井水处理技术、高矿化度矿井水处理技术和特殊污染型矿井水处理技术。
1.高矿化度矿井水处理技术
1．1高矿化度矿井水的水质特点
高矿化度矿井水中含有大量的钙、镁、钾、钠、硫酸根等离子，这些离子总量大于lg／L，水质多数为中性或偏碱性，带苦涩味，俗称苦咸水。高矿化度矿井水又可分为微咸水(矿化度为1～10 g／L)和咸水(矿化度为10～50 mg／L)。我国煤矿高矿化度矿井水含盐量在1一10 g／L，少数达10 g／L以上。高矿化度矿井水主要分布在我国北方矿区、西部高原、黄淮海平原及华东沿海地区。
1．2处理方法和原理
目前国内主要有：药剂法、离子交换法和膜处理法。较常用的方法是膜处理法。膜处理法主要包括电渗析法和反渗透法。目前电渗析法基本淘汰不用，主要采用反渗透法处理高矿化度矿井水。反渗透法原理是以压力为推动力的膜分离方法，脱盐率高达95％以上。由于高矿化度矿井水的特殊性，膜污染和膜结垢是影响反渗透系统工作效率和使用寿命的重要因素。为了减小膜污染，必须增加前处理工艺，一般采用“机械过滤器一活性炭过滤器一保安过滤器”三级过滤工艺，也可用超滤代替前面的三级过滤。为了解决膜结垢问题，必须投加阻垢剂，阻垢剂的选择和投加量应通过试验来确定。
1．3工艺流程和处理效果
高矿化度矿井水处理作为工业用水的工艺流程：矿井水一前处理一阻垢剂投加—反渗透装置一出水。实践表明，该技术结垢控制良好，运行稳定可靠，脱盐率一直保持在95％以上。
2.含悬浮物矿井水处理技术
2．1含悬浮物矿井水的水质特点
含悬浮物矿井水中主要包含煤粉、岩粉和黏土等，含悬浮物矿井水具有悬浮物粒径差异大、质量轻、沉降速度慢等特点。煤是有机物和无机物的复合体，不同煤化阶段的煤分子结构大小不同，煤粒表面所带电荷数量也不相同，因而其亲水程度各异。
由于含悬浮物矿井水中煤粉的作用，尽管有时矿井水悬浮物不是很多，可黑色却十分明显，感观性状差。含悬浮物矿井水中悬浮物的含量每升为几十至几百毫克，少数超过1 g／L。但在井下水仓清仓时，悬浮物含量每升最高可达上万毫克。不同的含悬浮物矿井水，由于悬浮物含量和煤屑占悬浮物的比例不同，使得化学需氧量(COD)差异较大，但COD是由于煤屑中碳原子的有机还原性所致，在水中十分稳定，它将随着悬浮物的去除而消失，故不需要进行生化处理。
2．2处理方法和原理
含悬浮物矿井水处理采用“混凝一沉淀一过滤”的方法，出水可达到工业用水的标准。混凝通常采用聚合氯化铝和聚丙烯酰胺药剂配合投加。矿井水混凝反应后，再进行沉淀，实现固液分离，去除大颗粒的悬浮物，细小的悬浮物，再用过滤的方法去除，出水达到工业用水标准。过滤的滤料通常为无烟煤、石英砂。
如果矿井水处理出水要作为生活饮用水，除采用“混凝一沉淀一过滤”的方法外必须增加吸附方法去除水中有机污染物的工艺。吸附原理是利用物质强大的吸附性能来去除矿井水中有机污染物。目前用于矿井水处理的吸附剂是活性炭，活性炭具有丰富微孔结构和表面憎水性，其对水中某些污染物有极强的亲和力，是有效的去除方法。
2．3工艺流程和处理效果
含悬浮物矿井水处理作为工业用水的工艺流程如图l(a)所示。该实用处理技术在全国十几个矿区的一百多个煤矿中进行实际应用，工程投资省，水处理成本低，处理效果好。含悬浮物矿井水处理作为生活饮用水的工艺流程如图1(b)所示。
图1 含悬浮物矿井水处理工艺流程
含悬浮物矿井水处理技术，水处理成本低，处理出水水质可靠。
3.特殊污染型矿井水处理技术
3．1含氟矿井水处理技术
含氟矿井水的氟浓度一般在1—10 mg／L，如果矿井水处理后作为饮用水，我国规定生活饮用水不超过1 mg／L。含氟矿井水的处理方法主要有活性氧化铝法、电渗析法、电凝聚法、絮凝沉淀法等。絮凝沉淀法由于需要投加大量铝盐才能去除少量的氟，所以适合矿井水含氟不大于4 mg／L，且水量小于30 m3／d。由于适合的水量较小，絮凝沉淀法实际在煤矿矿井水处理除氟中基本没有应用。电渗析法除氟主要适合高含盐量的矿井水的一并处理。目前，在煤矿应用较多的除氟工艺是活性氧化铝法。活性氧化铝是一种白色颗粒状多孔吸附剂，由各种含水氧化铝煅烧而成，具有很大的表面积，其吸附交换能力随着比表面积的增大而强化。在除氟和再生过程中，铝离子起关键作用，形成了铝氟配合物，与氟离子的交换反应如下：A1203·A12(S04)3·nH20+6F-===A1203·2AlF3·nH20+3；含氟矿井水处理工艺流程：含氟含悬浮物矿井水—预沉调节池一去悬浮物净化处理系统—活性氧化铝过滤除氟系统一出水供用户。
3．2含铁矿井水处理技术
大多数含铁矿井水的铁含量一般在10 mg／L以下，pH值在6～7，除铁处理后出水可作为工业用水。含铁矿井水处理方法和原理是将二价铁氧化成三价铁，再采用过滤去除铁。铁的氧化法主要有充氧氧化法、氯氧化法、高锰酸钾氧化法、臭氧氧化法等。过滤采用的滤料主要有石英砂、无烟煤或锰砂滤料。
采用充氧氧化法的除铁工艺流程：含铁含悬浮物矿井水一预沉调节池一去悬浮物净化处理系统—氧化过滤除铁系统一出水供用户。
4.结论
对矿井水进行处理并加以利用，不但可防止水资源流失，避免对水环境造成污染，而且对于缓解矿区供水不足、改善矿区生态环境、最大限度地满足生产和生活用水需求具有重要意义。
参考文献：
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