礦井水處理技術及研究進展

易然 馬學松 肖桂燕

摘要：礦井水是礦產行業生產過程中必不可少的污染物，礦井水相比其他工業污水，污染程度小，但其水量較大，處理相對比較容易。本文針對礦井水處理的必要性及處理技術，進行了深入的分析，希望對今后礦井水的處理的應用提供有效參考。

關鍵詞：礦井水;處理技術;研究進展

中圖分類號：X52 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）11-00-02

Abstract：Mine water is an indispensable pollutant in the production process of the mineral industry， Mine water is less polluted than other industrial wastewater， but its water volume is larger and its treatment is relatively easy. Aiming at the necessity and treatment technology of mine water treatment， this paper makes an in-depth analysis， hoping to provide an effective reference for the future application of mine water treatment.

Key words：Mine water;Treatment technology;Research progress

礦井水是礦產行業在生產過程中，礦層及開拓巷道附近的地下水，同時伴有少量的滲入地表水。由于不同的地質年代、地質構造和不同礦產物質的伴生等因素的影響，此外還有一部分帶入的礦石粉末，還有在井下生產的影響，礦井水的成分存在很大差異，進而不同的礦產種類有著各自的礦井水特征[1]。研究表明，我國的礦井水中主要成分為懸浮物和可溶性無機鹽，按照其成分不同，可分為潔凈礦井水、含懸浮物礦井水、高礦化度礦井水 、酸性礦井水、含微量元素或有害元素礦井水等五類。根據國家發改委的統計數字表明，當前我國的礦井水利用率只有26%，大量的礦井水不能得到有效利用，不僅浪費了大量的水資源，而且還對礦產薄弱的生態環境造成了污染。因此，對礦井水進行有效的處理，并同時進行資源化利用是改善礦區生態環境的有效措施，同時也是緩解礦區水資源短缺的重要方法，是保證礦產行業積極發展的重要舉措。

1 礦井水處理的必要性

礦井水是可再生的水資源，而且產礦地區較多為干旱缺水地區，礦井水的再利用對該地區的自然環境、經濟發展有著重要的作用。例如我國煤礦主要分布在華北和西北半干旱和干旱地區。礦井水的抽排不僅污染了水資源，也浪費了大量的水資源，此外還造成了環境污染、地下水位降低，同時也限制了當地礦產企業的發展。研究表明，作為產煤大戶的山西省，地下水位平均下降2～4m，而在運城，部分地區地下水位下降有80m。礦產資源帶動了經濟，提高了當地的經濟水平，同時也破壞了地下水環境，加劇了水資源缺乏的現狀，同時對農業、土地、林業造成了一定的影響，其產生的經濟損失更為嚴重。

如果將礦井水進行科學有效的資源化，可大大降低礦產開發產生的水資源短缺、地下水位下降、過度開采等造成的環境影響，具有良好的經濟效益和社會效益;而處理后的礦井水可進行不同程度的利用。面對我國水資源短缺的現象，礦井水資源化利用，同時結合當地經濟條件、地理環境等，選擇科學有效的方式和技術，有助于礦產行業可持續的發展。

2 礦井水的處理技術

不同地區及不同礦產產生的礦井水性質不同，而礦井水的處理技術和其污水性質密不可分。大量的研究表明，礦井水的成分中既有地下水、地表水的特點，又有天然水體和污水混合的性質。因此，在處理工程中可結合城市給水處理技術、工業給水純水處理工藝以及常規污水處理技術來進行礦井水處理。

2.1 化學混凝法

化學混凝技術是水處理技術中，常用的一種技術，針對礦井水的特點，在使用混凝技術處理時，選用混凝劑的原則是能夠產生較大、重和強的礬花，而且對水質沒有不良的影響，價格低廉，貨源要充足。例如在處理煤礦礦井水時，煤粉的粒徑大小比較懸殊，比重只有1.5g/cm3，要比地表水中懸浮物的平均比重大一半以上;因此，含有懸浮物礦井水具有粒徑差異大、比重輕等特點;而煤粉一般與無機混凝劑的親和能力要比泥沙小，在使用相同的混凝劑量的情況下，礦井水的處理效果會差一些。所以，混凝劑的選擇對處理礦井水有著非常大的影響，在選擇混凝劑時需要通過實驗來確定劑量。目前，在處理礦井水中主要采用的是無機高分子絮凝劑聚合氯化鋁與有機高分子絮凝劑聚丙烯酰胺同時結合使用。

2.2 氣浮法

氣浮法是傳統的水處理技術之一，在水處理技術中應用較為廣泛。其在礦井水處理中也應用較多。氣浮法是在待處理廢水中通入大量的氣泡，使其與污水中的懸浮物質粘附，形成密度小于水的氣浮體，在水浮力的作用下，上升至液面，形成固液分離;通常氣浮處理技術用于處理污水中密度較小的懸浮物質。在針對礦井水處理時，對其污水中微量礦物油具有顯著的處理效果，可達99%以上。氣浮法的工藝特點是處理速度快，效果好、污泥含水率低，藥劑用量少等，但其也存在顯著的缺點，處理工藝相對復雜，操作技術要求高、能耗大。氣浮法可根據當地條件、因地制宜，就地取材來改善工藝性能。如在沙漠地區，風積砂具有很強的吸附和過濾性能，可利用風積砂結合氣浮法來提高處理的效果。氣浮法是傳統的水處理技術，在實際的應用較為廣泛，隨著氣浮技術的研究不斷深入，其工藝逐漸向簡單化、造價低、效果好的方向發展，在今后的污水處理中會取得更佳的環境效益和經濟效益。

2.3 膜分離技術

膜分離技術是一種新型的水處理技術，是以具有選擇透過性的膜為介質，待分離的物質在電位差或者外加壓力的作用下，將水和水中的物質進行分離。當前在礦井水處理中主要采用的是電滲析和反滲透技術，電滲析技術設備操作簡單，在處理過程中不需要添加其他藥劑，但其缺點是能耗大，原水的回收率較低，大約只有50%。反滲透相比電滲析技術具有較高的原水回收率，大約可達80%，而且能夠有效去除污水中的無機鹽、低分子有機物以及病毒和細菌;但反滲透技術在使用時，需要嚴格的預處理設備來控制進水，而且操作壓力高，設備復雜，投資較大。反滲透技術在我國應用較晚，在20世紀80年代才具有實際應用，相比電滲析技術具有更多的優點，因此，在當前礦井水處理行業應用較多。隨著反滲透技術的不斷深入研究，其處理效果、投資等逐漸成熟，在今后的應用將會更加廣泛。

2.4 人工濕地處理技術

人工濕地處理技術是將自然生態與人工處理結合的一種新型的水處理技術，以天然的環境和自凈能力為主，結合人工的一些改造和水處理技術的應用，來處理污水。在選擇人工濕地處理礦井水時，濕地系統具有黏土、礫石等物質，具有對礦井水中溶解性的金屬、懸浮物具有一定的凈化效果。在構建人工濕地時，會利用一些耐受性較好的植物來增加濕地生物凈化功能，主要有香蒲、燈心草、寬葉香蒲等。該處理技術工藝簡單、處理費用較低，而且維護管理方便;但存在的缺點是占地面積較大，處理速度慢，停留時間長，而且受自然環境影響較大。在20世紀80年代中期美國在賓夕法尼亞、西弗吉尼亞和馬里蘭等地的25個煤礦采用了人工濕地處理技術，實驗研究表明，在連續運行17個月后，人工濕地對礦井水中的氫離子、鐵離子和懸浮物的去除率較高，均在80%以上，酸度降低約有72%，其他進水離子及無機鹽類均有良好的處理效果。我國應用人工濕地處理礦井水的研究較晚，當前的應用程度也較低。隨著人工濕地技術的深入研究，環境保護的要求不斷增加，人工濕地處理礦井水的優勢逐漸突出，未來的應用將會越來越多，作用越來越大。

3 結語

雖然我國具有豐富的水資源，但是缺乏能為人類有效利用的淡水資源，而水資源是人類生存和發展不可缺少的自然資源。在當前快速發展社會條件下，合理、科學的利用水資源具有重大的意義。我國礦產資源豐富，同時一些礦產資源豐富的地區也是水資源缺乏地。隨著礦產采掘行業的發展，采礦過程中面臨的困難逐漸增加，對水資源的消耗及處理提出更高的要求。當前積極深入研究礦井水處理及回用技術，保證我國礦產行業的積極發展。

參考文獻

[1]董磊.礦井水處理工藝深入研究及回用[J].能源與節能， 2017（05）.

收稿日期：2019-07-23

作者簡介：易然（1987-），男，漢族，碩士研究生，工程師，研究方向為污水處理。