高矿化度矿井水处理及资源化利用途径

摘 要：在目前形势下，高矿化度矿井水是煤炭废水污染的重要问题。同时在工矿企业中，高矿化度矿井水成为关注的热点问题。文章介绍了高矿化度矿井水处理技术，并指出了脱盐处理净水利用途径，最后提出了高浓盐水回用方式。

关键词：高矿化度矿井水;资源利用

对于矿井水来讲，主要是以地下水为主。具体而言，是煤炭在开采中，垮落带和水裂隙带导通含水层，导致含水层地下水融入到井下，最终成为矿井涌水。在一定程度上讲，水文地质以及气候等对水质具有严重影响。在矿井水当中的盐质量来讲，一般来说其浓度如果高于1000mg/L，则是高矿化度矿井水。在当前形势下，我国煤矿排放矿井水主要是以悬浮物为主，其中包含了常规矿井水以及含铁锰的酸性矿井水。

1 高矿化度矿井水处理技术

对于高矿化度矿井水来讲，主要是以水资源十分贫乏地区为主。针对这部分地区，如果对高矿化度矿井水进行有效利用，能够防止矿井水排放，进而减少对环境造成污染，并且对矿区用水问题还能得到有效的解决。以一般矿井水水质进行比较，煤矿排放高矿化度矿井水具有一定的含盐量特点，同时还包含悬浮物等相关污染物。对于这些悬浮物来讲，利用常规混凝沉淀以及过滤等，能够有效去除。其中的离子，应利用相关途径进行脱除。在高矿化度矿井水工序中，脱盐是十分重要的工序，同时也被称之为深度处理。

1.1 离子交换法

对于离子交换法来讲，主要是将离子交换剂进行有效利用，确保交换剂以及水溶液交换离子中出现物质可逆性交换，造成水质改善而离子交换剂结构没有发生变化的一种水处理形式。另外，在离子交换法当中，面临的最为主要的问题是，应对离子交换剂进行再生，而其再生过程控制是十分麻烦的。在目前形势下，离子交换主要是以锅炉软水末端处理进行有效利用。在高矿化度矿井水脱盐处理工程中，没有将这种方法大规模进行利用。

1.2 蒸馏法

在海水淡化工业当中，蒸馏法具有较好的利用，是一种十分成熟的技术。对于蒸馏法来讲，主要是以消耗热能为基准，对热力脱盐淡化处理的一种方式。在一些技术文献当中指出，从热源价格为主要出发点，蒸馏法在高矿化度矿井水中，其含盐量应超过一定的标准。要想减少成本蒸馏法，可以将煤矸石为燃料，对高矿化度井水进行淡化。但从当前情况看，煤矸石具有很高的含硫量，并且热值较低。使其作为燃料，和大气防治控制政策相违背，同时获得的热量也较低。以煤矸石为燃料的煤矿基本不存在，要想在真正意义上得到热源，应以用电以及燃煤这样的方式进行解决，但需要付出一定的经济代价。受一些现实因素影响，在高矿化度矿井水脱盐深度处理中，利用蒸馏法几乎不存在。基于这样的情况，未来高矿化度矿井水处理，其方法应用将很少。只有煤矿保持低价，并能获取一定的热源，这样才能得到有效利用。

1.3 电渗析法

在高矿化度矿井水处理当中，电渗析法是一种传统处理工艺。以往我国利用电渗析法，主要是对高矿化度矿井水进行处理，同时相关煤矿对电渗析设备进行有效利用，进而能够对含盐矿井水進行淡化，最终能够对矿区生活饮用水问题进行及时处理。对于电渗析除盐法来讲，具备着较多的优势，其中可以连续出水，并且系统简单，设备少等都是其中的优点特征。但也具备着明显的缺点，具体体现在运行不是十分稳定以及结垢严重等，同时设备庞杂也是其中的缺点。一般只能在原水含盐量较小的矿井水脱盐中适用。在目前形势下，从矿井水深度处理角度讲，面临着较多的问题。之所以造成这样问题的出现，是因为工艺流程存在单一化特征，同时工程设计缺乏一定的依据，不能对矿井水水质进行全面性分析，同时不能有效分析水型等等。另外，电渗析淡化工程设计没有和矿井水特点进行有效结合。主要对浓度不循环水进行排放，积水则利用清水这样的方式，导致出现水资源浪费现象严重，水回收率较低。在一些矿井水深度工程处理中，没有将防垢技术对策利用其中，造成电渗析电极以及离子交换膜出现压力升高，并且堵塞膜道等情况。不仅电流效率低，并且脱盐率也较低，操作十分恶化，最终淡化成本逐渐上升，导致工程不能进行全面生产。一些电渗析工程只能面临着停用，或者是久停报废这样的状态。在目前形势下，伴随反渗透膜技术的发展，电渗析法其问题劣势十分明显，不能满足矿井水发展实际需求，并且在高矿化处理工程当中，电渗析具有一定的限制性。近些年来，在高矿化度矿井水工程中，利用电渗析法，对脱盐进行处理这样的方式也并不多见。

1.4 反渗透技术

对于反渗透来讲，主要是以膜的原水一侧为主，将外界压力施加其中，这种外界压力比溶液渗透压要高的多。当原水透过半透膜过程中，只能水透过，相关物质是不能透过的，或者是被截留，截留在表面上的一种过程。在目前形势下，反渗透是十分精密的一种膜法液体分离技术。能够将溶剂以及离子范畴溶质进行分开，不仅对溶解性盐具有阻挡性作用，确保水溶剂通过，还能脱除水中一些悬浮物以及胶体等。在反渗透分离中，具体特征主要体现在以下几方面内容之中。第一，介质在处理过程中，不会出现相变这样的情况，同时和热法蒸馏相比较，能耗较低。第二，装置操作十分简单化，能够有效的自控以及维修。第三，进行脱盐时，不会消耗过多的酸碱，浓水中具备着较高的盐分，不会生成相关污染物质。和离子交换比较，和环保要求相吻合。第四，装置呈模块化设计，规模大小具备灵活性特征，可以作为家庭纯水设备。第五，和以往脱盐工艺相比，系统占地面积较低。第六，拥有着较高的自动化水平，并且劳动强度较低。第七，在目前工业领域中，脱盐技术具有较好的发展前景。在当前海水以及苦咸水淡化中，反渗透技术占有一定地位，并发挥着重要性作用。在纯水制备的一种重要技术，并且在医药浓缩以及净化当中等方面具有有效利用。在高矿化度矿井处理当中，反渗透利用自身优势，例如占地面积少以及结构合理等特点，具有良好的发展前景。

2 脱盐处理净水利用途径

对于脱盐处理以后的净水而言，和饮用水水质相吻合，具有多种用途，应和煤矿生活用水以及环境特征等结合开来。

2.1 煤矿生产用水

对于脱盐以后的净水来讲，可以在井下消防洒水当中具有有效利用，其中包含了较多内容，例如支架以及风流净化水幕和冲洗巷道用水等。同时在也可以生活用水，其中也包含了多种用途，例如食堂用水以及洗衣用水等等。另外，在锅炉当中补充用水，在厂园当中进行绿化用水等等。

2.2 矿区生态用水

对于矿井而言，如果拥有较大的涌水量，煤矿不能对矿井水进行消化，应和矿区环境特点结合开来，可以将之用于矿区生态用水以及农业用水当中，矿井水涌水经过处理站进行处理以后，可以在电厂以及绿化当中进行利用。灌溉季节剩余的，可以在场地绿化中进行恢复用水，如果不是灌溉季节，则应作为一种景观用水。

2.3 煤炭企业生产用水

如果煤矿不能将矿井水进行全部回用，应对矿井水进行深度处理，这样可以作为企业生活用水。一般来讲，煤炭周边产业项目主要是以坑口电厂以及矸石电厂等为主，还包括天然气以及煤质石油等相关煤化工项目。

2.4 其他用水

对于矿区而言，如果和城市以及工业园区距离较近，当处理矿井水以后，可以作为城市以及企业生产用水，例如道路洒水以及绿化用水等等。比如榆林矿区，拥有着较大的矿井水，浪费情况较为严重。基于这样的情况，进行了统一规划，将矿井水进行有效收集，集中在新区以及相关工业区用水中。

3 高浓盐水回用方式

3.1 黄泥灌浆用水

对于黄泥灌浆来讲，从用水角度讲，对水质矿化没有特殊要求。因而高浓盐水，在黄泥灌浆用水当中具有有效利用，但黄泥灌浆泵和管道应利用相关防腐对策。

3.2 井下回灌

对于矿井水回灌来讲，能够减少采矿在地下水中的影响，同时还能降低地表沉陷度地表影响。井下回灌在回灌含水层十分独立以及水文地质较为封闭的单元中十分适用。当含水层为停滞情况时，可以进行回灌。并且回灌应得到环保行政部門的允许，避免导致地下水水质遭受到污染。例如某煤矿矿井水，其矿化度较高。基于这样的情况，该矿和相关机构进行深入性研究，实施了回灌工程。这项工程能够确保矿井水零排放，还能减少环境污染，进而对地下水资源具有保护性作用。

3.3 蒸发结晶

针对不能利用的高浓度盐水，这部分盐水也不能进行回灌。基于这种情况，应进行蒸发结晶。在一定程度上讲，蒸发结晶可以和区域气候特征结合开来，进行自然蒸发。或者是和区域余热分布情况，进行加热蒸发。自然蒸发，在区域蒸发量高于降雨量这种地区当中十分适用，这部分地区土地资源较为丰富，同时自然蒸发应将防渗处理落到实处，避免导致地下水水质遭受到污染，但现阶段自然蒸发的应用正在被逐步限制。而加热蒸发则应和煤矿矿井水等相关余热资源进行有效利用，进而加热蒸发结晶。当完成蒸发结晶以后，结晶盐应依据成分，进行有效利用，或者是可以具备处置能力的单位进行有效处置。

4 结语

综上所述，对于高矿化度矿井水来讲，其水质具备着复杂性特征，对生态环境具有一定的危害。在高矿化度矿井水处理当中，最为关键的是脱盐，其中包含了较多的内容，例如反渗透法等。另外，当完成脱盐深度处理后，其净水具有多种用处，例如生产用水等。同时浓盐水还可以在黄泥灌浆用水当中利用，也可以进行蒸发结晶分盐应用。

参考文献：

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[3]郭超，刘怀英，马兆瑞，等.煤矿废水处理工艺及应用分析[J].煤炭工程，2018，47（5）：7982.

作者简介：姚卿（1988— ），男，汉族，陕西西安人，本科，工程师，给水排水专业。