礦產采掘過程中的廢污水及其資源化利用探討

張祥春

（重慶地質礦產研究院，重慶 400042)

大規模采礦過程必然伴隨著大量水資源的利用和后期排泄過程，這些過程都會改變水循環的路徑以及水的質量，對自然界的水資源造成一定程度的破壞。在礦井密集地段，由于礦井大量排水形成地表水，地下水相互轉化，互相補給的入滲、排出、再入滲、再排出的不良人工側支循環所取代原有的降水、下滲、地下徑流、河川徑流的天然循環模式，當礦產開采沉陷波及地面，或廢棄礦井采空區導水裂隙帶或地面沉陷范圍擴大時，地表水和礦坑水將發生直接水力聯系，彼此影響，地表水會滲入地下或礦坑，后以廢污水的形式排出，并且有可能再次下滲進入礦井。而同時由于大量降水入滲地下，使河川徑流量減少，水質嚴重惡化。這些既影響了水質，又浪費了水資源，因此分析弄清礦產開采過程中各個環節廢污水的成因，探討廢污水資源化利用的方法，提出相應的保護性措施，對合理開發礦產，保護水資源，實現資源可持續利用具有重要意義。

1 采礦過程中產生的廢污水

1.1 礦井排水

礦產多以井工開采為主，由于含礦地層一般位于地下含水層之下，在開采過程中，勢必破壞原有的隔水層構造，含水層內賦存的水體將涌向礦井，為確保礦井作業安全，必須排出大量的礦井涌水。礦井水受到開拓及采動影響，含有大量巖石粉塵等懸浮物雜質和微生物，顏色呈灰黑色或黃褐色。礦井水內含的污染物質根據礦藏種類的不同而各異。

這些礦井水的排出會污染河流及附近地表，而且礦井周圍由于采空以及含水層疏干等原因極易產生塌陷裂縫，由于這些裂縫的存在，暴雨洪水或礦井排到地面的礦坑水，會大量通過裂縫滲漏到礦井，使礦井排水的工作量加大，還會因為重復滲漏和外排使水污染程度加劇。并且塌陷裂縫往往沿河流方向發育，其寬度可從幾毫米到幾十厘米，長度有的可達數百米，這樣礦井極易襲奪河流水然后又在作業中排出礦井污水，加大了污水排放量，隨著采礦作業的開展，分布在河流沿岸排污口排污量的增加，河道本身流量又大幅度減小，自凈能力變得很差，導致河道水質快速惡化。礦井排水是造成礦區地表各種水體污染的主要原因。

1.2 選礦廢水

在清洗和篩選工藝過程中，水將不同程度被污染，如果不能回收處理，將會產生含有多種污染成分的選礦廢污水。在濕法選煤工藝中，洗選1t原煤用水量均為4.0m3，其中清水耗量約0.5-1.53。當原煤經分級、脫泥、精選、脫水等作用分選成產品時，由于煤的粉碎和泥化，產生一些粒徑小于0.5mm的煤粉，這些煤粉會有不少一部分與水混合在一起，成為煤泥水。原則上煤泥水要循環利用，但由于管理、操作和工藝等存在問題，往往需要外排煤泥水，造成環境污染。

同時，選礦后必然產生一些廢棄物，如廢石及尾礦等。這些廢棄物的不合理排放、堆存，將對水資源造成不同程度的污染和危害。廢石、尾礦經雨水或各種水源淋濾、浸泡后形成的淋濾液如果隨雨水匯流進河川將對河流形成危害，地表水污染是礦山普遍存在的環境問題。

2 廢污水資源化利用

廢污水資源化利用就是不再將礦產開采過程中產生的廢污水只看成一種一定要排出的污染物，而是將廢污水當成一種資源，在技術條件許可范圍內設法回收利用，以提高水的重復利用率。

2.1 礦井水資源化利用

研究利用井下的有利地形，選擇合適的大容量的采空區作為天然的過濾池和沉淀池，處理礦井廢水，使礦井廢水在井下就可以循環利用。大容量的采空區具有沉淀和過濾的作用，同時水體可以一定程度地通過自凈作用，得到改善，短期排出的高溫廢水還可以得到降溫處理。這樣處理過的礦井水可以進行再利用，避免出現井下排水量較大，而地面凈化水能力不夠時，造成水質嚴重超標現象。而且可以緩解地面水源有限，在正常用水情況下僅能滿足地面需求，一旦井下缺水的情況發生會影響到井下正常作業用水的問題發生。同時，也可以根據礦井水的水質特征分析，如果重金屬等危害性強而且難以去除的污染物不超標，可對礦井水進行簡易凈化利用，主要是除去礦井水中的懸浮物和細菌，對酸性礦井水進行中和，即可滿足礦井作業用水的要求，甚至用于澡堂、鍋爐等的雜用水。

2.2 礦區生活污水再利用

礦區居住人口密集，生活污水排放亦不能忽視。一般礦區生活污水未經處理排放，只有少數礦區會對生活污水進行處理，處理達標后的水再排放，為了緩解水資源日益緊張的局面，提倡將生活污水回收，進行處理后作為礦區機器生產時的循環冷卻水以及環衛綠化用水。這一方面國內已有許多先例，但對生活污水的處理有時需要進行深度處理，需要技術和資金方面的支持，這在客觀上阻礙了生活污水資源化利用的進程。

2.3 清污分流

礦區修建濃縮池，以機械設備的處理手段實現通過加藥和機械攪拌，使清污分離，上清水回用，污泥水再進行沉淀等辦法。這種方法可以非常快的滿足礦井作業過程中臨時性的用水短缺，且對水質要求不高情況時的需求。這種方法實際上是實現了礦坑水快速有效的利用，是礦區污廢水再循環利用的有效手段。

3 水資源保護

3.1 在礦業開采發展思路上，走發展清潔生產和循環經濟道路，以全面、快速、高效地提高礦產業的整體用水效率和廢水治理水平，提高礦產業的可持續發展水平。不能走污染后再治理，破壞后再修復的道路。采用先進的采掘設備和技術，淘汰放炮采掘等高污染高破壞的落后方法。對斷裂發育，礦床水文地質條件復雜，礦坑充水量大的礦井，應考慮不破壞區域水資源自然循環條件，對導水斷裂及裂隙密集帶采取注漿封堵技術，堵截來水途徑，減少礦坑涌水量。關停整改無法貫徹執行清潔生產，發展循環經濟道路的浪費資源、環境污染嚴重的小型企業。這些企業是我國局部地區水資源污染嚴重、水資源浪費的重要因素之一。

3.2 提高水資源的綜合利用水平。礦產開采作業的各個環節都伴隨著大量水體的利用或疏干，產生的廢水和污染物排放量極大，因此加大開采技術改造和污水回用治理力度，提高廢水資源化水平，制訂強制性的重復用水率、處理率和排放達標率目標，降低礦產業的用水量和污染物的排放量，減輕礦產業造成的水環境污染負荷。應盡可能采用循環系統，采取措施將礦坑排水與供水相結合，努力節約水資源，控制污染物排放濃度和排放量。

3.3 提高礦產資源的綜合利用水平。我國礦產資源具有多種金屬共生的特點，但綜合開發利用水平比較低，這種礦產資源的低利用水平必然造成開采規模的低水平擴張，一方面浪費資源，另一方面造成環境污染。因此必須加大礦產開采技術改造的力度，提高礦產資源的綜合開發利用水平，這樣才是現代礦業發展和污染治理的根本出路和途徑。采礦就是采水，提高了礦產資源利用率，也就是提高了水資源利用率，降低了對水資源的利用量，從而保護了水資源。

結語

礦產開采是一種高耗水且對水循環和賦存條件造成破壞的產業，開采過程中的許多環節會對周圍水體造成污染，因此關注開采過程中廢污水的產生以及排泄，提倡開展污水資源化利用，合理開發礦產，有效保護水資源，防止水資源進一步污染和破壞，實現有限礦產資源和水資源的可持續利用，對中國經濟持續健康發展具有重要意義。

[1]文劍平，劉振國，劉大根.北京市城鎮污水資源化利用技術探討[J].中國水利，2004（19）.

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