高礦化度礦井水處理及資源化利用途徑

摘?要：在目前形勢下，高礦化度礦井水是煤炭廢水污染的重要問題。同時在工礦企業中，高礦化度礦井水成為關注的熱點問題。文章介紹了高礦化度礦井水處理技術，并指出了脫鹽處理凈水利用途徑，最后提出了高濃鹽水回用方式。

關鍵詞：高礦化度礦井水;資源利用

對于礦井水來講，主要是以地下水為主。具體而言，是煤炭在開采中，垮落帶和水裂隙帶導通含水層，導致含水層地下水融入到井下，最終成為礦井涌水。在一定程度上講，水文地質以及氣候等對水質具有嚴重影響。在礦井水當中的鹽質量來講，一般來說其濃度如果高于1000mg/L，則是高礦化度礦井水。在當前形勢下，我國煤礦排放礦井水主要是以懸浮物為主，其中包含了常規礦井水以及含鐵錳的酸性礦井水。

1?高礦化度礦井水處理技術

對于高礦化度礦井水來講，主要是以水資源十分貧乏地區為主。針對這部分地區，如果對高礦化度礦井水進行有效利用，能夠防止礦井水排放，進而減少對環境造成污染，并且對礦區用水問題還能得到有效的解決。以一般礦井水水質進行比較，煤礦排放高礦化度礦井水具有一定的含鹽量特點，同時還包含懸浮物等相關污染物。對于這些懸浮物來講，利用常規混凝沉淀以及過濾等，能夠有效去除。其中的離子，應利用相關途徑進行脫除。在高礦化度礦井水工序中，脫鹽是十分重要的工序，同時也被稱之為深度處理。

1.1?離子交換法

對于離子交換法來講，主要是將離子交換劑進行有效利用，確保交換劑以及水溶液交換離子中出現物質可逆性交換，造成水質改善而離子交換劑結構沒有發生變化的一種水處理形式。另外，在離子交換法當中，面臨的最為主要的問題是，應對離子交換劑進行再生，而其再生過程控制是十分麻煩的。在目前形勢下，離子交換主要是以鍋爐軟水末端處理進行有效利用。在高礦化度礦井水脫鹽處理工程中，沒有將這種方法大規模進行利用。

1.2?蒸餾法

在海水淡化工業當中，蒸餾法具有較好的利用，是一種十分成熟的技術。對于蒸餾法來講，主要是以消耗熱能為基準，對熱力脫鹽淡化處理的一種方式。在一些技術文獻當中指出，從熱源價格為主要出發點，蒸餾法在高礦化度礦井水中，其含鹽量應超過一定的標準。要想減少成本蒸餾法，可以將煤矸石為燃料，對高礦化度井水進行淡化。但從當前情況看，煤矸石具有很高的含硫量，并且熱值較低。使其作為燃料，和大氣防治控制政策相違背，同時獲得的熱量也較低。以煤矸石為燃料的煤礦基本不存在，要想在真正意義上得到熱源，應以用電以及燃煤這樣的方式進行解決，但需要付出一定的經濟代價。受一些現實因素影響，在高礦化度礦井水脫鹽深度處理中，利用蒸餾法幾乎不存在。基于這樣的情況，未來高礦化度礦井水處理，其方法應用將很少。只有煤礦保持低價，并能獲取一定的熱源，這樣才能得到有效利用。

1.3?電滲析法

在高礦化度礦井水處理當中，電滲析法是一種傳統處理工藝。以往我國利用電滲析法，主要是對高礦化度礦井水進行處理，同時相關煤礦對電滲析設備進行有效利用，進而能夠對含鹽礦井水進行淡化，最終能夠對礦區生活飲用水問題進行及時處理。對于電滲析除鹽法來講，具備著較多的優勢，其中可以連續出水，并且系統簡單，設備少等都是其中的優點特征。但也具備著明顯的缺點，具體體現在運行不是十分穩定以及結垢嚴重等，同時設備龐雜也是其中的缺點。一般只能在原水含鹽量較小的礦井水脫鹽中適用。在目前形勢下，從礦井水深度處理角度講，面臨著較多的問題。之所以造成這樣問題的出現，是因為工藝流程存在單一化特征，同時工程設計缺乏一定的依據，不能對礦井水水質進行全面性分析，同時不能有效分析水型等等。另外，電滲析淡化工程設計沒有和礦井水特點進行有效結合。主要對濃度不循環水進行排放，積水則利用清水這樣的方式，導致出現水資源浪費現象嚴重，水回收率較低。在一些礦井水深度工程處理中，沒有將防垢技術對策利用其中，造成電滲析電極以及離子交換膜出現壓力升高，并且堵塞膜道等情況。不僅電流效率低，并且脫鹽率也較低，操作十分惡化，最終淡化成本逐漸上升，導致工程不能進行全面生產。一些電滲析工程只能面臨著停用，或者是久停報廢這樣的狀態。在目前形勢下，伴隨反滲透膜技術的發展，電滲析法其問題劣勢十分明顯，不能滿足礦井水發展實際需求，并且在高礦化處理工程當中，電滲析具有一定的限制性。近些年來，在高礦化度礦井水工程中，利用電滲析法，對脫鹽進行處理這樣的方式也并不多見。

1.4?反滲透技術

對于反滲透來講，主要是以膜的原水一側為主，將外界壓力施加其中，這種外界壓力比溶液滲透壓要高的多。當原水透過半透膜過程中，只能水透過，相關物質是不能透過的，或者是被截留，截留在表面上的一種過程。在目前形勢下，反滲透是十分精密的一種膜法液體分離技術。能夠將溶劑以及離子范疇溶質進行分開，不僅對溶解性鹽具有阻擋性作用，確保水溶劑通過，還能脫除水中一些懸浮物以及膠體等。在反滲透分離中，具體特征主要體現在以下幾方面內容之中。第一，介質在處理過程中，不會出現相變這樣的情況，同時和熱法蒸餾相比較，能耗較低。第二，裝置操作十分簡單化，能夠有效的自控以及維修。第三，進行脫鹽時，不會消耗過多的酸堿，濃水中具備著較高的鹽分，不會生成相關污染物質。和離子交換比較，和環保要求相吻合。第四，裝置呈模塊化設計，規模大小具備靈活性特征，可以作為家庭純水設備。第五，和以往脫鹽工藝相比，系統占地面積較低。第六，擁有著較高的自動化水平，并且勞動強度較低。第七，在目前工業領域中，脫鹽技術具有較好的發展前景。在當前海水以及苦咸水淡化中，反滲透技術占有一定地位，并發揮著重要性作用。在純水制備的一種重要技術，并且在醫藥濃縮以及凈化當中等方面具有有效利用。在高礦化度礦井處理當中，反滲透利用自身優勢，例如占地面積少以及結構合理等特點，具有良好的發展前景。

2?脫鹽處理凈水利用途徑

對于脫鹽處理以后的凈水而言，和飲用水水質相吻合，具有多種用途，應和煤礦生活用水以及環境特征等結合開來。

2.1?煤礦生產用水

對于脫鹽以后的凈水來講，可以在井下消防灑水當中具有有效利用，其中包含了較多內容，例如支架以及風流凈化水幕和沖洗巷道用水等。同時在也可以生活用水，其中也包含了多種用途，例如食堂用水以及洗衣用水等等。另外，在鍋爐當中補充用水，在廠園當中進行綠化用水等等。

2.2?礦區生態用水

對于礦井而言，如果擁有較大的涌水量，煤礦不能對礦井水進行消化，應和礦區環境特點結合開來，可以將之用于礦區生態用水以及農業用水當中，礦井水涌水經過處理站進行處理以后，可以在電廠以及綠化當中進行利用。灌溉季節剩余的，可以在場地綠化中進行恢復用水，如果不是灌溉季節，則應作為一種景觀用水。

2.3?煤炭企業生產用水

如果煤礦不能將礦井水進行全部回用，應對礦井水進行深度處理，這樣可以作為企業生活用水。一般來講，煤炭周邊產業項目主要是以坑口電廠以及矸石電廠等為主，還包括天然氣以及煤質石油等相關煤化工項目。

2.4?其他用水

對于礦區而言，如果和城市以及工業園區距離較近，當處理礦井水以后，可以作為城市以及企業生產用水，例如道路灑水以及綠化用水等等。比如榆林礦區，擁有著較大的礦井水，浪費情況較為嚴重。基于這樣的情況，進行了統一規劃，將礦井水進行有效收集，集中在新區以及相關工業區用水中。

3?高濃鹽水回用方式

3.1?黃泥灌漿用水

對于黃泥灌漿來講，從用水角度講，對水質礦化沒有特殊要求。因而高濃鹽水，在黃泥灌漿用水當中具有有效利用，但黃泥灌漿泵和管道應利用相關防腐對策。

3.2?井下回灌

對于礦井水回灌來講，能夠減少采礦在地下水中的影響，同時還能降低地表沉陷度地表影響。井下回灌在回灌含水層十分獨立以及水文地質較為封閉的單元中十分適用。當含水層為停滯情況時，可以進行回灌。并且回灌應得到環保行政部門的允許，避免導致地下水水質遭受到污染。例如某煤礦礦井水，其礦化度較高。基于這樣的情況，該礦和相關機構進行深入性研究，實施了回灌工程。這項工程能夠確保礦井水零排放，還能減少環境污染，進而對地下水資源具有保護性作用。

3.3?蒸發結晶

針對不能利用的高濃度鹽水，這部分鹽水也不能進行回灌。基于這種情況，應進行蒸發結晶。在一定程度上講，蒸發結晶可以和區域氣候特征結合開來，進行自然蒸發。或者是和區域余熱分布情況，進行加熱蒸發。自然蒸發，在區域蒸發量高于降雨量這種地區當中十分適用，這部分地區土地資源較為豐富，同時自然蒸發應將防滲處理落到實處，避免導致地下水水質遭受到污染，但現階段自然蒸發的應用正在被逐步限制。而加熱蒸發則應和煤礦礦井水等相關余熱資源進行有效利用，進而加熱蒸發結晶。當完成蒸發結晶以后，結晶鹽應依據成分，進行有效利用，或者是可以具備處置能力的單位進行有效處置。

4?結語

綜上所述，對于高礦化度礦井水來講，其水質具備著復雜性特征，對生態環境具有一定的危害。在高礦化度礦井水處理當中，最為關鍵的是脫鹽，其中包含了較多的內容，例如反滲透法等。另外，當完成脫鹽深度處理后，其凈水具有多種用處，例如生產用水等。同時濃鹽水還可以在黃泥灌漿用水當中利用，也可以進行蒸發結晶分鹽應用。

參考文獻：

[1]胡文容.煤礦礦井水處理技術[M].上海：同濟大學出版社，2017（47）：6588.

[2]孫紅福，陳健，李博，等.干旱地區煤礦高礦化度礦井水資源化利用[J].煤炭工程，2016，47（9）：117119.

[3]郭超，劉懷英，馬兆瑞，等.煤礦廢水處理工藝及應用分析[J].煤炭工程，2018，47（5）：7982.

作者簡介：姚卿（1988—?），男，漢族，陜西西安人，本科，工程師，給水排水專業。