矿井污水污染特点及污水处理技术

高潇潇

（汾西矿业集团有限责任公司环保处）

水是宝贵的自然资源，水资源污染防治一直是我国环境治理中急需解决，同时也是较为棘手的问题。在煤炭矿井的正常生产过程中，污水的排放也给矿区环境带来了一定的负面影响[1，2]。如何有效地对矿井污水进行处理，是矿井生产及矿区发展面临的一个现实问题[3，4]。本文就矿井污水污染的特点及相关的污水处理技术进行分析，以期更好地促进矿井污水治理工作开展。

1 矿井污水污染特征

表1为山西汾西矿业集团有限责任公司下属一些矿井水体污染物的检测结果统计表。从表1可以看出，污染物的主要种类有悬浮物、酸碱、油类、有机物和重金属等。

表1 矿井污水检测结果统计表

1.1 悬浮物污染

相对于地面水，矿井排出的污水含有较多的悬浮物，这些水中的悬浮物具有较小的颗粒度，同时质量较低。由于悬浮物在水中下沉速度与质量成正比，因此这些悬浮物在污水中沉降时间长，稳定性较高，具有较高的粘结性，是矿井污水中较难处理的成分之一[5]。

1.2 酸碱污染

矿井污水中的酸碱度与开采环境矿物成分、赋存条件、含量、采掘方法以及涌水性等有较大关联。矿井污水中的酸碱污染，不仅会改变污水的pH 值，且还会增加水的硬度[6]。污水中的酸碱污染物与外界环境中的矿物质发生反应，所产生的一些盐类，会改变水体的渗透压，从而抑制水体中微生物的生长，不仅妨碍水体本身的自净能力，而且会对机械设备、构筑物等产生腐蚀，并破坏土壤结构，具有较大的危害性。

1.3 油类及有机物污染

油类以及有机物污染是矿井污水中较为常见的污染物，其密度一般情况下较水体密度轻，因此一般在水体上部粘附。由于油类及有机物等污染物的存在，不仅会造成视觉上的污染，而且当污水中的油膜厚度达到1 mm 时，就会给水面进行的复氧过程带来阻碍，影响大气与水体间正常的物质交换，阻碍水体自然蒸发，从而改变水体的理化性质。有机污染物主要来源于尾矿水体中的有机物，会对水体中的生物正常繁殖起到强烈的抑制作用，并对水体生态环境造成严重影响。

1.4 重金属污染

矿井污水中含有的重金属通常有铁离子（Fe2+、Fe3+）、锰离子（Mn2+）、金离子（Au+）以及其他的铅、镉、铬等重金属。矿井水中的重金属污染物，不仅会对采煤设备产生腐蚀，当进入到环境中时，还会通过生物链传导及富集作用，对其他生物体造成严重伤害。

2 矿井污水处理技术

由于矿井污水中含有的污染物类型较为复杂，即便是同一个矿井，由于开采煤层赋存条件的差异，排出的污水也会各不相同，甚至存在较大的差异。这样，就给矿井污水的治理带来较大困难。笔者就针对矿井中各类污染物治理实际采用的处置措施进行分析。

2.1 悬浮物污染处理技术

针对矿井污水中的悬浮物，主要采用的处理措施是絮凝沉淀。图1为公司某矿污水处理厂采用的悬浮物处理工艺流程。絮凝沉淀基本原理是由于有机物中的阴离子在含有絮凝剂的溶液中会出现压缩双电层，从而造成无机悬浮物稳定性降低，发生絮凝沉淀。污水中的悬浮物胶体以及其他颗粒物在絮凝剂的作用下，分子力会增加，从而形成絮状物，在重力作用下沉过程中相互出现碰撞、絮凝。伴随着碰撞、絮凝，悬浮物的质量逐渐增加，下沉速度也较大。

悬浮物的絮凝沉淀需要采用助凝剂以及絮凝沉淀剂，其中絮凝沉淀剂的主要成分为三氯化铁、硫酸亚铁、碱式氯化铝以及聚合氯化铝等。三氯化铁具有较好的水溶解速度，受外界环境温度影响较小，具有杀菌、脱色、除臭以及除油作用；硫酸亚铁能够实现悬浮物的较快沉降，形成的污泥体积较小、密实度高，能够对污染的水体进行去色，利于水体中微生物的生长；碱式氯化铝主要用于矿井污水呈酸性时，具有较好的脱色效果；聚合氯化铝能够加速絮凝成型，具有较好的过滤性，能够去除污水中的重金属及放射性物质。

图1 悬浮物处理工艺流程

2.2 酸性污水处理技术

酸性污水处理方法多种多样，一般情况下向酸性污水中投入碱性物质，和污水中的H+离子进行中和。国内应用最多的中和剂为CaO、Ca（OH）2和CaCO3。

2.3 油类及有机物污染处理技术

矿井污水中油类、有机物污染的处理技术，主要采用气浮工艺，基本原理是在水体中产生数量较多的微气泡，从而形成气相、水相以及油（有机物）相的混合物，在形成的气泡悬浮力、界面张力以及静水压力差等共同作用之下，微气泡在油滴上粘附，由于粘附后的粘合体密度较轻，因此在水体表面悬浮，从而实现将矿井污水中油粒（有机物）分离去除目的。

2.4 重金属离子处理技术

对于矿井污水中的重金属离子处理，常用的技术措施有离子交换、吸附以及膜处理等等。膜处理技术中的反渗透技术是一种较为先进的措施，具有投资小、便于操作、无变相、占地面积小等优点，以压力为驱动力，实现金属离子与水体的分离，在矿井污水资源化利用中应用较为广泛，能够对污水中的铅、镉、汞、铜、砷、锌等重金属进行有效去除，去除率达到90%以上。图2为汾西矿业集团有限责任公司一些矿井常用的重金属离子膜处理工艺技术流程。

图2 矿井重金属离子处理工艺流程

3 结语

煤炭矿井在生产过程中，有责任对其产生的污水进行处理，以便更好地维护矿区及周边的生态环境。矿井污水中污染物成分复杂且多变，水量及水质很不稳定，开采不同煤层时，产生的污水会有较大的差异，这样会给污水的处理工作开展带来一定的不利影响。因此，需要根据矿井污水的产出特征，加大对污水处理设施的建设，并做好污水治理的预防工作，从而有效实现对矿区生态环境及水资源的保护。