淺談煤礦環境污染與廢水處理技術

賈鑫

（神東煤炭集團環保管理處，內蒙古自治區 鄂爾多斯 017209）

保護環境是我國的一項基本國策，是實現經濟、社會和資源環境可持續發展戰略的重要組成部分。煤炭是我國的主要能源，但煤炭又是“不清潔能源”，在開發過程中對環境產生嚴重污染。

1 煤炭開采對環境造成的污染與破壞主要有以下幾個方面

1.1 廢石污染。煤礦生產產生的固體廢棄物主要是井下開掘巖巷、半煤巖巷排出的矸石、露天礦剝離物以及原煤洗選過程中的洗矸等。有些矸石山在自燃過程中排放大量的煙塵、S02、CO、H2S 等有害氣體，對礦區環境造成嚴重污染；個別地區矸石中還含有重金屬以及放射性元素，污染了周圍土壤和地表水系及地下水；有些地區因暴雨導致矸石山滑坡，甚至矸石山爆炸等事故，嚴重危害人民的生命財產安全，造成環境污染，礦區生態系統破壞嚴重。

1.2 氣體污染。我國高瓦斯礦井和煤與瓦斯突出礦井約占40%左右，在井下作業過程中還產生部分有害氣體，如井下使用的硝胺炸藥在放炮過程中還產生CO、NO和NO2；柴油動力機械排放的廢氣中含有大量的NO和NO2；煤炭自燃產生CO、CO2等。為了井下安全，通常采用通風方式將井下的有害氣體抽出礦井排入大氣中。CH4及 CO、CO2、NO、NO2、H2S 等是造成大氣污染和溫室效應的有害源，嚴重影響地球的氣候和生態環境，它們同時還是煤礦井下開采的災害因素，由它引起造成人員傷亡的事故占礦井事故的1/3左右。因此，無論是從環境保護方面，還是從煤礦安全生產的角度，都迫切需要解決井下有害氣體的治理問題。

1.3 廢水污染。礦井水是煤礦排放量最大的一種廢水，它對地表河流等水資源產生較大的污染。大部分礦區噸煤排水量為2-4m3，少數礦區噸煤排水量達數10m3，礦井水主要來自地表滲水、巖石孔隙水、地下含水層疏放水以及煤礦生產中防塵、灌漿、充填污水等。礦井水由于受開采、運輸過程中散落的煤粉、巖粉、支架乳化液等雜物的混入以及煤中伴生物的分解氧化等，導致水體混濁。

1.4 地表塌陷。我國煤炭開采以井工開采為主，國有重點煤礦采用的采煤方法基本都是長壁式開采，全部用跨落法管理頂板，由于采動造成上覆巖層移動、變形、跨落，直至地表塌陷。據測定，緩傾斜、傾斜煤層開采，地表塌陷最大深度一般為煤層開采總厚度的0.7倍，塌陷面積是煤層開采面積的1.2倍左右。

1.5 噪聲污染。我國礦井生產中普遍使用局部扇風機、風動或電動鑿巖機、地面空氣壓縮機和礦井主扇等。這些設備都是礦山的主要噪聲源，其噪聲級達90dB以上，有的高達120dB，遠遠超過國家工業衛生標準，這不僅污染井下工作環境，而且易造成事故，地面噪聲則污染周圍的生活環境。

1.6 粉塵污染。井下掘進工作面、采煤工作面及運輸轉載點和卸載點產生的粉塵，不僅污染井下工作環境，而且給井下安全帶來威脅，同時粉塵排至地面后對大氣環境造成嚴重污染，極大地影響了礦區周圍的生活環境。

2 礦井廢水主要處理技術

煤炭在我國能源結構中占70%以上，煤炭開采過程中排放大量廢水，若不經處理直接排放，勢必對環境造成嚴重污染，同時造成水資源的大量浪費，無法實現循環經濟的目標。據統計我國40%的礦區嚴重缺水，已制約了煤炭生產的發展。隨著礦區對煤炭資源大規模的開發，地下水嚴重超采，地下水為大幅下降，開發、管理、利用好煤礦水資源，對煤炭工業可持續發展具有重要意義。礦井廢水經治理后綜合利用，不僅能起到一定的經濟效益，也保護有限的水資源。

我國煤礦礦井水處理技術起始于上世紀70年代末，大多污水治理工作都只停留在為排放而治理。然而回用才是當今污水治理發展的必然趨勢，將防治污染和回用結合起來，既可緩解水源供需矛盾，又可減輕地表水體受到污染。現國內使用的處理技術主要有：沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀過濾等。處理后直接排放的礦井水，通常采用沉淀或混凝沉淀處理技術；處理后作為生產用水或其它用水的，通常采用混凝沉淀過濾處理技術；處理后作為生活用水，過濾后必須再經過除酚等對人體有害物質及消毒處理；有些含懸浮物的礦井水含鹽量較高，處理后作為生活飲用水還必須在凈化后再經過淡化處理。

3 礦井水處理回用的條件

礦井廢水的產生及特點:煤礦礦井廢水包括：煤炭開采過程中地下地質性涌滲水到巷道為安全生產而排出的自然地下水，井下采煤生產過程中灑水、降塵、滅火灌漿、消防及液壓設備產生的含煤塵廢水。因此，它既具有地下水特征，但又受到人為污染。礦井廢水的特性取決于成煤的地質環境和煤系低層的礦物化學成分，其中井田水文地質條件及充水因素對于礦井開采過程礦井廢水的水質、水量有決定性的影響。因此，對礦井廢水處理要考慮開采過程中水質、水量的變化。以下介紹煤礦礦井廢水處理中混凝沉淀過濾技術的應用。

4 礦井水處理技術主要處理單元

4.1 預沉池曝氣

礦井廢水中含有少量的有機物，通過曝氣接觸氧化去除廢水中的有機物。另外，井下液壓支柱等設備產生少量油類，通過氣浮除油，使廢水中油類達標。

4.2 混凝沉淀

煤礦礦井水主要污染物為懸浮物，處理懸浮物主要采用混凝沉淀法，用鋁鹽或鐵鹽做混凝劑，混凝劑混合方式采用管道混合器混合。混凝沉淀裝置采用倒喇叭口作為反應區，水流在反應區中流速逐漸降低，使廢水和混凝劑藥液的反應在反應器中逐漸全部完成。完全反應的廢水流出反應區后開始形成混凝狀物質，經過布水區進入斜管填料，由于斜管填料采用PVC六角峰窩狀填料，利用多層多格淺層沉淀，提高了沉淀效率。將絮狀物沉淀到底部而被去除，清水從上部溢流排出。

4.3 砂濾凈化

礦井廢水經混凝沉淀后，水中還含有較小顆粒的懸浮物和膠體，利用砂濾設備將懸浮顆粒和膠體截留在濾料的表面和內部空隙中，它是混凝沉淀裝置的后處理過程，同時也是活性炭吸附深度處理過程的預處理。砂濾罐為重力式無閥濾池，采用自動虹吸原理達到反沖洗，不需要人工單獨管理，操作簡便，管理和維護方便。砂濾罐通常采用不同等級的石英砂多層濾料。

4.4 活性炭吸附

該煤礦礦井廢水主要含有揮發酚，酚類屬于高毒物質，它可以通過皮膚、粘膜、口腔進入人體內，低濃度可使細胞蛋白變性，高濃度可使蛋白質沉淀。長期飲用被酚污染的水源，會引起蛋白質變性和凝固，引起頭暈、出疹、貧血及各種神經癥狀，甚至中毒。處理中水用作生活飲用水，必須用活性炭吸附裝置處理。活性炭的比表面積可達800～2000m2/g，具有很強的吸附能力。該裝置采用連續式固定床吸附操作方式，活性炭吸附劑總厚度達3.5m，廢水從上向下過濾，過濾速度在4～15m/h，接觸時間一般不大于30～60min。隨著運行時間的推移，活性炭吸附了大量的吸附質，達到飽和喪失吸附能力，活性炭需更換或再生。

4.5 消毒

廢水中含有一定的病菌、大腸菌群，處理后回用于洗浴時，若不經過消毒，對人體皮膚傷害嚴重。所以礦井廢水處理后作為生活用水必須經過消毒處理，本工藝采用二氧化氯消毒，現場用鹽酸和氯酸鈉反應產生二氧化氯，二氧化氯無毒、穩定、高效、殺菌能力是氯的5倍以上。

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