【文章內(nèi)容簡介】 礦外，大部分礦井水經(jīng)沉淀處理去除懸浮物后排入地表水系。對礦井水處理采用的技術(shù)一般有：①固液分離技術(shù)；②中和法；③氧化處理；④還原法；⑤離子交換法等。如：英國礦井水綜合利用技術(shù)主要解決以下三大問題：①是對含懸浮物的礦井水進(jìn)行沉降處理；②是對礦井水中鐵化合物的去除；③是礦井水中溶解鹽的去除，采用化學(xué)試劑中和處理以及反滲透、凍結(jié)法進(jìn)行脫鹽處理。俄羅斯對礦井水的處理技術(shù)及其利用的研究起步較早、成果顯著，居世界領(lǐng)先地位。俄羅斯煤礦環(huán)保研究院研制了用氣浮法凈化礦井水，采用凈化水部分循環(huán)工作方式，循環(huán)水在壓力箱中剩余壓力作用下充滿空氣，較好地形成輕浮選劑。俄羅斯采煤建井和勞動組織所研究的電絮凝法，是以直流電通過金屬電極處理礦井水，在電化學(xué)、電物理綜合作用下，使礦井水雜質(zhì)顆粒、水和微氣泡形成松散團(tuán)粒，凝聚后漂浮在水面上，形成一層泡沫后用刮板排除。此法可使雜質(zhì)團(tuán)粒的沉淀速度提高數(shù)倍，并對排除乳化于水中的石油產(chǎn)物和其污染物有效[5]。20世紀(jì)80年代前后，美國和一些歐洲國家先后開展了采用人工濕地處理礦井水的實驗研究取得了一些可喜的成果，目前己逐步應(yīng)用于生產(chǎn)，并收到了良好的效果。此法具有投資省、運行費低、易于管理等突出的優(yōu)點，引起了人們的極大興趣?？傊澜缟喜簧賴以诘V井水的利用技術(shù)方面，進(jìn)行了廣泛的研究和實踐，己取得了許多成果，積累了不少經(jīng)驗。但由于礦井水成份的復(fù)雜性和地域的特點等因素，現(xiàn)有的處理與回用工藝技術(shù)還不夠完善和成熟。針對不同的水質(zhì)情況和回用的具體要求，應(yīng)采用不同的工藝技術(shù)。 礦井水利用技術(shù)分類礦井水水質(zhì)由于受礦區(qū)水文地質(zhì)條件、井下開采運輸、圍巖與煤質(zhì)等多種因素影響，其處理工藝選著可根據(jù)以下幾類：一般懸浮物礦井水、高礦化度礦井水．酸性礦井水和潔凈礦井水等[9]，另外，礦井水在流經(jīng)采礦工作面、巷道以及采空區(qū)時，受到人類活動的影響，巖粉，煤粉和其它有機(jī)物進(jìn)入水體，使水質(zhì)復(fù)雜。因此，礦井水的資源化應(yīng)根據(jù)不同的礦井水類型，采用不同的處理工藝。 含一般懸浮物的礦井水，一般水質(zhì)為中性，礦化度小于l000mg／L，金 離子微量或未檢出，或基本上不含有毒有害離子，懸浮物的主要成分是粒徑極為細(xì)小的煤粉和巖塵[6]。因此，靠自然沉淀去除是困難的，必須借助混凝劑，采用混凝沉淀的處理方法以實現(xiàn)對懸浮物的去除。目前，對于礦化度不高而懸浮物含量較高的礦井水的處理，有較成熟可行的經(jīng)驗，一般采用混凝，沉淀 (或浮升)以及過濾，消毒等工序處理后，其出水水質(zhì)即能達(dá)到生產(chǎn)使用和生活飲用標(biāo)準(zhǔn)的要求。對于潔凈礦井水的處理，此類礦井水水質(zhì)好，一般采用清污分流方式，即利用各自單設(shè)的排水系統(tǒng)，將潔凈礦井水和已被污染的礦井水分而排之。潔凈礦井水經(jīng)簡單處理后作為某些工業(yè)用水，或經(jīng)消毒處理后供生活飲用。有的礦井水含有多種微量元素，可開發(fā)為礦泉水。采取清污分流法，設(shè)備投資少，運行成本低，并可減少礦井污水處理量及外排量。對此類礦井水要在其源頭處妥善截流，單獨布置排水管路，避免與其他礦井水混排。1)常規(guī)處理。采用混凝、沉淀、過濾、消毒的工藝進(jìn)行處理。圖1給出在含懸浮物礦井水處理中常用的基本工藝流程。其關(guān)鍵是自動投藥系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用和選擇合適的混凝劑，以節(jié)省藥劑，簡化工藝，提高出水水質(zhì)，實現(xiàn)礦井水資源化。夏暢斌等考慮利用煤矸石制成一種PSA高效混凝劑來處理礦井水；徐海宏等選用無機(jī)高分子絮凝劑聚合氯化鋁(PAc)、聚合硫酸鐵(PFs)與有機(jī)高分子絮凝劑聚丙烯酰胺(PAM)復(fù)配使用來處理礦井水。圖1 含懸浮物礦井水處理基本工藝流程Figure 1 suspended solids containing the basic process of mine water treatment2)井下水倉混凝沉淀處理。井下水倉混凝沉淀處理是使礦井水在井下水倉停留較長時間(大于30分鐘)，在距離水倉前50m左右的排水溝中投藥，并在溝中鋪設(shè)大塊矸石，人為制造水力湍流，使混凝劑充分混合反應(yīng)；在水倉設(shè)置多層擋板，清水溢流后從集水井外排；實行井下主副水倉定期交替清泥，從而取得了更好的處理。3)氧化塘凈化礦井水。將礦區(qū)塌陷坑改造成氧化塘，利用自然條件下的微生物處理原理凈化礦井水(如圖2)。氧化塘水面還可放養(yǎng)各種水生生物及種植水面作物，利用生物塘提高礦井水的水質(zhì)，使出水水質(zhì)達(dá)到漁業(yè)水域及農(nóng)灌用水的要求，同時也增加了經(jīng)濟(jì)效益。圖2 氧化塘凈化礦井水工藝流程Figure 2 oxidation pond mine water purification process 酸性礦井水的利用技術(shù)目前，對酸性礦井水的處理方法很多，一般多采用石灰石或者石灰為中和劑進(jìn)行處理。中和后的水一般可以直接排放或者作為生活工業(yè)用水，若含有其他成分則進(jìn)一步處理已達(dá)到回用目的。1)石灰石中和法。以石灰石為中和劑的處理工藝有滾筒中和法、升流過濾式中和兩種。見圖3所示滾筒中和法處理酸性礦井水的工藝流程。該方法是目前煤礦經(jīng)常采用的酸性礦井水處理工藝。見圖4所示為升流過濾為中和處理單元的處理工藝流程圖3 石灰石滾筒中和—曝氣—混凝沉淀聯(lián)合處理工藝流程Figure 3 limestone rollers and aeration a joint deal with coagulation and sedimentation process圖4 升流過濾中和處理單元處理工藝流程Figure 4 liters flow filtration and processing unit to deal with process2)石灰中和法。在礦井水處理中采用來源方便、價格便宜的石灰作為中和劑。使用時需先將石灰(CaO)調(diào)制成石灰乳后形成熟石灰(Ca(OH)2)，其具體工藝流程見流程圖5所示。圖5 石灰石中和法處理工藝流程 limestone and treatment process3)石灰石一石灰聯(lián)合中和法。該法是將石灰石中和法與石灰中和法經(jīng)優(yōu)化組合而形成一種處理工藝，因而兼具前兩種工藝的優(yōu)點，其工藝流程見圖6所示。廢水先流經(jīng)石灰石滾筒，以中和水中大部分的游離酸，然后再用石灰或石灰乳中和，使水的pH值進(jìn)一步提高。在此條件下Fe離子水解并產(chǎn)生沉淀，形成的絮狀物可以起到混凝作用，有利于懸浮固體的去除。圖6 石灰石—石灰聯(lián)合中和法處理工藝流程 limestone lime joint and treatment process4)石灰乳中和法。石灰乳法是將生石灰加水配制成5％左右的石灰乳后，加入中和池內(nèi)進(jìn)行中和反應(yīng)。優(yōu)點是設(shè)備簡單，管理方便，對水量、水質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng)。但在處理水量大時因石灰的用量大，運轉(zhuǎn)費用較高。5)生物化學(xué)中和法。生物化學(xué)中和法是利用氧化亞鐵硫桿菌在酸性條件下將Fe2+轉(zhuǎn)化成Fe3+，然后用石灰石進(jìn)行中和，可同時實現(xiàn)對酸性礦井水的除鐵以及中和處理。具體工藝流程如圖7所示。圖7 生物—化學(xué)聯(lián)合處理工藝流程 biological to deal with chemical process6)粉煤灰中和法。粉煤灰不僅含有堿性氧化物，而且具有一定的吸附特性。該處理方法尚處于試驗階段，但粉煤灰的來源廣泛，取材容易，價格低廉，用它處理酸性礦井水，無疑又開辟了一條以廢治廢、充滿希望的環(huán)保之路。 高礦化度礦井水的利用技術(shù)高礦化度礦井水除采用傳統(tǒng)工藝去除懸浮物和消毒外，其關(guān)鍵工序就是脫鹽。經(jīng)過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)，脫鹽后的水可以作為生活飲用水。1)高礦化度礦井水的預(yù)處理方法。采用一般的處理方法將其所含的懸浮物去除后排入水體，依靠水體的稀釋作用降低鹽類物質(zhì)的濃度。若需要作為水資源利用，則需做進(jìn)一步的深度處理——脫鹽。2)深度處理的技術(shù)方法。膜分離法：電滲析和反滲透技術(shù)均屬于膜分離技術(shù)，是目前苦咸水脫鹽淡化處理的兩種主要方法[10]。電滲析是在外加直流電場的作用下，利用離子交換膜對溶液中離子的選擇透過性，使溶質(zhì)和溶劑分離的一種物理化學(xué)過程。含鹽原水經(jīng)過電滲析器后，便可得到淡化水和濃縮液(濃水)。一般淡化水量為總進(jìn)水量的50％～70％ 。當(dāng)進(jìn)水含鹽量小于4000mg／L時用此法較為經(jīng)濟(jì)。電滲析除鹽法的優(yōu)點是：不需再生，可連續(xù)出水；工藝系統(tǒng)簡單，設(shè)備少；與離子交換法串聯(lián)