煤礦含懸浮物礦井水凈化處理技術分析

史 偉

（汾西礦業（集團）有限責任公司柳灣煤礦環?？疲?山西 孝義 032303）

煤炭是我國能源結構中最重要的組成部分，隨著煤礦資源的不斷開采，我國的煤礦資源不斷縮減，煤炭的開采階段排放的大量廢水以及煤炭燃燒排放的廢氣等等，都給我國環境造成了嚴重的破壞。例如：煤礦礦井廢水中含有大量的煤粉、巖石碎末、懸浮物和微生物等等，呈黑灰色，攜帶刺激性氣味，不僅阻礙了煤礦開采企業的健康發展，還對周圍居民的健康造成了嚴重的威脅[1]。

1 礦井水的水質特征

首先，在煤炭開采時，會產生大量的含煤粉、巖粉和黏土等物質，這些物質與地下水混合形成含懸浮物的礦井水。這些煤粉顆粒大小不一，雖然一般情況下密度只有1.5 g/cm3，但是地表水中泥沙顆粒物的密度卻可達2.4～2.6 g/cm3。因此，粒徑差異大、密度小、沉降速度慢是含懸浮物礦井水的主要特點。

其次，有機物和無機物混合在一起，經過長時間的煤化反應就會形成我們所說的煤炭資源。煤分子結構大小、煤粒表面所帶電荷的數量以及親水程度會因煤化程度的不同而有所差異。通常煤分子所含的憎水物質會隨著煤化程度的提高而增多。懸浮物礦井水中煤粉與無機混凝劑的親和能力很差，因此很難與礬花結合，導致混凝沉降處理方法難以發揮效果。

最后，由于含懸浮物礦井水中含有大量的煤粉，使得礦井水呈現黑色，感觀性狀差。雖然含懸浮物礦井水中懸浮物的含量只有幾十至幾百mg/L，但在井下水倉清倉時卻十分困難，因為井下懸浮物的含量往往都高達上萬mg/L。不同的懸浮物含量和煤屑占懸浮物的比例關系CODer差異較大，但是CODer與懸浮物的多少呈正比例關系，所以只要解決懸浮物的問題就能解決CODer問題。

2 處理工藝及構筑物的選擇

2.1 處理工藝

在煤礦礦井水處理中大部分用于處理江河、湖泊水的構筑物，例如預沉調節池、反應沉淀池（或澄清池）、過濾池、一體化凈水器等都被采用。有的礦井水成分比較簡單，只需要進行簡單預沉就能達到排放標準，但是有些礦井水成分就比較復雜，需要經過混凝、反應和沉淀（或澄清）等環節后，才能向外界排放。為了實現資源的優化利用，很多企業都會將廢水進行循環利用，有些處理過后的水可以不用沉淀就可以再次用于生產，大大提高了污水處理效率；如果是生活用水，則需要進行消毒、淡化等處理[2]。

2.2 混凝劑及混合方式

使用混合劑對懸浮物進行處理，操作方便，因此，大部分企業都會使用鋁鹽或鐵鹽混凝劑凈化含懸浮物礦井水。其中聚合氯化鋁和聚合鋁鐵是使用最為廣泛的鋁鹽和鐵鹽，聚丙烯酰胺和天然高分子絮凝劑則是常用的絮凝劑，需要注意的是部分含懸浮物礦井水還需要加入聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺進行配合，才能達到理想的凈化效果。

2.3 構筑物處理

構筑物處理方式是各行各業常用的污水處理方式之一，常用的包括：預沉調節池、沉淀池、氣浮池、澄清池以及濾池等。首先，對含懸浮物礦井水進行凈化處理，都要使用預沉調節池進行初步的處理，常見的預沉調節池可利用地表塌陷區作為蓄水池。之后需要經過反應絮凝，通過隔板絮凝池、穿孔旋流絮凝池、渦流絮凝池等多種形式進行處理。然后再進入下一環節-沉淀池，平流式沉淀、斜管（板）沉淀、迷宮斜板沉淀都是多數企業常用的沉淀池，除此之外還有氣浮池，但是在實際中氣浮池使用比較少。接下來就是要對經過以上處理過的水進行澄清處理，水力澄清、機械澄清、脈沖澄清是在實際處理中常見的澄清池，其中水力澄清操作簡單、成本比較低，因此使用得最為廣泛。最后一步是使用濾池對水進行過濾，有普通快濾池、無閥濾池和虹吸濾池幾種類型，為了降低凈化成本，使用比較多的是快濾池和重力式無閥濾池。無煙煤、石英砂等材料具有易獲取、成本低的特點，常常被用于濾池的濾料。

2.4 消毒

如今節能減排理念已經深入人心，煤礦開采企業也越來越重視礦井水的循環利用問題，因此，礦井水經過處理后通常會被再次使用，根據使用用途不同采取的處理方式也不同。如果是作為生活用水使用，必須要對其進行消毒處理，達到相關要求后才能使用。通常情況下，多數企業都會采用次氯酸鈉發生器、二氧化氯發生器或液氯對礦井水進行消毒。一般水量較大的礦井水才會使用液氯，規模較小處理廠往往都是直接使用二氧化氯進行消毒[3]。

3 存在問題

3.1 處理規模選擇不當

近幾年來，隨著可持續發展理念深入人心，環保問題成為人們關注的焦點，為了降低生產成本，提高資源利用率，許多煤礦企業已紛紛將處理凈化后的礦井水用于生產和生活。由于部分企業沒有對生產和生活中的礦井水用水量進行科學合理的計算，盲目確定礦井水處理廠的規模，導致部分礦井水處理廠剛投產不久，就出現處理規模太小或者規模過大，處理廠人力物力成本難以維持日常運營的狀況，造成人力和財力的巨大浪費。

3.2 處理工藝選擇不當

1）一體化凈水器工藝的使用。目前，一體化凈水器處理具有占地面積小、操作簡單，能夠集反應、過濾和沉淀為一體，被國內大部分煤礦含懸浮物礦井水凈化處理廠廣泛使用，由于礦井水含有微量油等物質導致一體化凈水器中塑料濾珠易結團，大大降低過濾效果。

2）在實際中，不少企業都會采用混凝沉淀+一體化凈水器的工藝對礦井水進行凈化處理，首先要使礦井水達到排放要求，需要加入一定的藥劑進入含懸浮物礦井水中，使其混凝沉淀；然后利用一體化凈水器進行深入的處理（二次加藥），使礦井水能夠符合生產和生活標準。

3）設計參數不合理。許多含懸浮物礦井水處理工程多采用江河、湖泊水質設計參數作為主要處理構筑物的設計依據，導致斜管沉淀池表面負荷取值較大，難以保證出水量和水質符合設計要求，進而增加過濾設施負荷，嚴重影響濾后水質，而且還需經常反沖洗，大大降低產了水量。

4）藥劑選擇或投加不當。投加混凝劑種類和數量要根據不同煤礦的礦井水中所含懸浮物的濃度來決定，混凝處理的解穩機制與混凝藥劑的選擇以及藥劑投加量等問題有關，同一種藥劑，不同的生產廠家質量也有所差別。因此必須重視藥劑的選擇和劑量的控制，尤其是液體的混凝劑，一旦混凝藥劑選擇和投加不當，就會嚴重影響煤礦礦井水處理效果。

4 措施

1）要采用科學的方法計算礦井涌水量，根據調查結果來確定礦井水處理規模，結合礦井的實際涌水量、煤礦及其附屬企業發展規劃的用水需求以及企業的經濟狀況，確定處理廠的規模。

2）要加強礦井水水質的監測工作，根據企業的實際情況和礦井水的實際用途選擇最佳的凈化處理工藝。若選用一體化凈水器工藝要根據含懸浮物礦井水水質特點對凈水器進行設計。

3）沉淀表面負荷是礦井水凈化處理最主要參考依據，一般懸浮物含量越高，且煤屑占有的比例越大，沉淀表面負荷值就越小，所以沉淀表面負荷必須根據礦井水中懸浮物含量以及懸浮物中煤屑占有的比例來確定。

4）根據處理工藝、占地面積、操作管理、投資等來選擇礦井水凈化處理工程各構筑物的形式。同時，重視混凝劑和絮凝劑的質量，確定混凝劑和絮凝劑的最佳藥劑和最佳投入量。同時，還應該不斷引進先進的技術，例如采用自動控制系統對礦井水進行凈化處理，可進一步提高凈化效果及效率。

[1]李碩.煤礦礦井水處理工程問題及對策研究[D].邯鄲：河北工程大學，2013.

[2]栗志剛.煤礦含懸浮物礦井水凈化處理技術探討[J].同煤科技，2008（3）：28-30.

[3]周如祿，高亮，陳明智.煤礦含懸浮物礦井水凈化處理技術探討[J].煤礦環境保護，2000（1）：10-12.