我国煤矿矿井水处理用于生活用水的现状和建议

2023-03-22王旭东

山西化工 2023年1期

王旭东

（山西交控生态环境股份有限公司，山西太原 030006）

引言

当前，我国的煤矿资源数量较多，并且分布范围较广，长时期的煤矿开采很可能会导致水文地质问题，对生态环境造成破坏。加大力度进行煤矿开采很可能会导致当地水资源较少，因此我国有关部门要重视对于矿井水的处理，并将其应用到矿区和生产、生活中，增强煤矿行业的经济收益和社会影响力。

1 矿井水分类

1.1 洁净矿井水

水质呈中性，并且较为清澈，矿化度比较低，有毒有害物质较少，大致满足人们对于饮用水的需要，一般情况下，主要来自于奥陶纪石灰岩水、矿岩裂隙水。

1.2 含悬浮物矿井水

进行地下水开采很可能会出现煤和岩粉，水中存在着大量的悬浮物质，主要是由煤粉构成的。因为悬浮物矿井水中存在较多煤粉，很可能会导致水体呈黑色，带给人们不好的感观。悬浮物矿井水中悬浮物质量浓度在每升几十到几百毫克，严重时甚至会超出1 000 mg/L，但是其他的理化和物理指标可以满足生活饮用水要求。

1.3 酸性矿井水

水质特征是pH 值不超过5.5 的矿井水。通常在3 到5.5 之间，只有少部分低于3，总酸度超出相关规范。在对于硫煤层进行开采时，硫很可能会被氧化和生化作用影响出现硫酸，并且酸性水很可能会分解煤和岩石中的金属物质，导致矿井水矿化度提高，呈黄色[1]。

1.4 高矿化度矿井水

矿度化中的无机盐含量在1 000 mg/L 以上，硬度比较大，并且水质大部分是中性或者是偏碱性的，较为苦涩，只有少部分是酸性的。

1.5 有毒有害矿井水

一般情况下，有毒有害矿井水主要是指具有氟、铁、锰、铜、锌、铅及铀、镭等元素的水资源。含氟矿井水主要来自于氟含量较为丰富的区域。含铁、锰的矿井水主要是因为地下水还原，其具有铁腥味，很可能会由于一些因素的影响出现污浊情况，导致地表水的溶解氧减少。放射性元素水主要是指存在铀、镭等天然放射性核算和衰变物质，其并不符合饮用水要求。

2 矿井水处理用于生活用水的作用

在进行煤矿开采时，所有渗入到井下采掘空间的水以及地表水，都可以被称之为矿井水。如果矿井水直接被排放到外界，很可能会对于土壤、地表径流和地下水造成破坏，形成较为严重的污染。而借助于矿井水处理回用，将矿井水应用到生活用水，可以对于废水进行净化，从而降低废水中的污染物含量，达成循环利用这一目标[2]。这一过程能够达成零排放需要，防止对于周围水体造成破坏，从而保护周围的环境，维护社会的稳定性。废水处理回用的开展，还能够对于生产生活中的用水进行补充，降低水资源的不必要消耗，使水资源得到更加充分的应用，从而减少水费投入，创造较多经济收益。因此，借助于行之有效的矿井水处理回用工艺对于矿井水进行处理，是非常关键的，可以为煤矿行业的发展提供支持。

3 矿井水处理技术

当前，矿井水处理技术的应用较为广泛，可以取得较为理想的应用效果。较为常见的矿井水处理技术有以下几类：

3.1 洁净矿井水的处理和利用

这一类型的矿井水质较为符合相关标准，并且属于中性水，几乎不存在有毒、有害物质，较为清澈。通常会运用清污分流这一手段，也就是说要单独构建排水系统，分开处理洁净矿井水和被污染的矿井水。在简单地对洁净矿井水进行处理之后，可以将其运用到工业之中，或者是借助于消毒被应用到生活中。部分洁净矿井水中的微量元素比较多，能够通过加工成为矿泉水。清污分流法对于设备的需求量比较低，不需要投入较多的成本，并且可以降低需要处理的矿井污水量，是当前煤矿最为可靠的矿井水运用方式。

3.2 对于含悬浮物矿井水进行处理

考虑到悬浮物的特征，一般会运用混凝、沉淀等方式进行工业用水净化处理。混凝是水处理工业中非常关键的手段，在对于混凝剂进行运用时需要尽可能地使用大、重、强的矾花，其可以取得较为理想的净水效果，并不会对于水质造成破坏，并且价格低廉，产量充足。通常应用最为普遍的混凝剂是铝盐和铁盐。在进行混合时，可以使药剂在较短的时间内匀称地分布到水中，使水中的全部胶体杂质都可以和药剂产生反映。在原水添加混凝剂之后，可以通过混合，在沉淀池内进行处理[3]。

3.3 对于酸性矿井水进行处理

1）中和法。中和法在煤矿酸性水处理中的应用较为普遍，一般情况下可以将石灰石、大理石、白云石等碱性物质作为中和剂。在挑选中和剂时，需要考虑到中和剂的反应能力和适用性以及价格等，有针对性地进行挑选。其中，石灰石中和剂的应用较为普遍，成本较为低廉。

2）生物化学处理法。生物化学处理法可以对于含铁酸水进行处理，是当前国内外应用较为普遍的处理方式。主要是借助于氧化亚铁硫酸菌进行氧化反映，并借助于石灰石中和，从而对于酸性矿井水中的铁进行处理。这一方式的优势在于，不需要额外使用营养液，可以重复利用沉淀物质。

3）湿地生态工程处理法。这一处理方式是近些年来新兴的污水处理手段，投资成本较低、管理较为方便，受到了人们的认可。可以在湿地中创建沼泽，并在底部铺设石灰石或者是混合肥料等，清除污染物质。这一方式的处理效果并不是非常理想，还需要相关人员进行其他方面的处理[4]。

3.4 对于高矿度化矿井水进行处理

高矿度化矿井水的无机盐含量超标，会对于作物的生长造成阻碍，导致土壤出现盐渍化等问题。将其作为锅炉用水，很可能会出现水垢；将其作为建筑用水，很可能会降低混凝土质量。如果人们长期饮用这一水源，很可能会出现腹泻等问题，特别是对于心脏和肾脏患者而言问题较为突出。我国北方水资源稀缺地区的矿井水一般都是高矿度化矿井水，需要借助于净化和淡化工艺进行处理，使其可以满足人们饮用和生产需要。当前，高矿化矿井水会运用离子交换法脱盐、膜分离、浓缩蒸发、稀释排放法等措施进行处理。

4 矿井水处理用于生活用水的现状

4.1 观念较为落后

企业想要增强自身经济收益，很可能会在进行煤炭勘探的同时，对于非煤的矿物质，比如说铁、硒等进行使用，却并不重视地下水、煤层气的开采和应用，这就造成了不必要的资源浪费。

4.2 没有形成正确认识

开采巷道放顶后需要在第一时间进行封闭。在矿井无法应用时，需要做好封井闭坑工作，并将隐伏岩内存在的水资源当做储备水源，尽可能地避免开采。但是，相关人员并没有认识到这一储备水源的重要性，并没有系统、全面的分析其规律和水量的变化。不同水质的差距较为显著，这从某种角度来说，限制了水质分类回用工作的开展。

4.3 所开展的管理存在问题

当前，我国大部分矿区技术人员主要是采矿、机电、土建相关人员，虽然有环保专业的人员来保护周围的环境，但是矿井水处理回用专业人才数量比较少，并没有为相关人员提供进行学习的机会，这就导致矿井人员缺乏进行岗位工作的能力。

4.4 存在有毒物质

煤矿矿井水的类型较为多样，复杂程度较高，甚至部分矿井水中存在着铜、锌、铅等有毒物质。从当前情况来看，相关人员并没有对于生活用水的煤矿矿井水类型进行划分，很可能会对于后续职工的饮用造成威胁，引发安全风险。

4.5 并未建立明确规定

目前，煤矿矿井水处理所用的装备和药剂规定并不统一，甚至会出现对工业级药剂进行应用的情况。

4.6 工艺参数不符合要求

相关人员并没有对于矿井水处理回用工艺和参数等进行分析，无法确保经过处理后的矿井水可以符合《生活饮用水卫生标准》，存在诸多方面的问题。

5 矿井水处理用于生活用水的建议

第一，我国政府和主管部门需要对于相关法律法规进行补充，并对于矿井水回收工程予以充分关注，确保矿井水资源可以得到合理应用。第二，在开展煤田地质勘察工作时，不但要对于煤炭进行存储，计算煤炭的储量，还需要对于灰岩存在的裂缝、岩溶以及地质结构进行勘察，明确资源量。第三，在对于矿井进行规划、分析可行性以及设计各环节中，需要将矿井水当做水资源进行开发，科学合理应用矿井水，重复的对其进行使用，从而降低排放量，达成零排放目标，尽量降低水资源消耗。第四，要做好宣传工作，使群众树立水资源保护意识，认识到矿井水的优势和作用。第五，要做好运行管理工作，增强工作人员各方面能力，提高矿井水管理人员的技术实力。第六，要重视技术沟通，主动对现代化技术进行应用，使市场更加规范，达成公平竞争这一目标。

6 矿井水处理回用发展趋势

6.1 研究新的应用方式

借助于处理站处理后的矿井水水质良好，可以为冲厕所、洗煤、灌溉、生产、除尘等工作的开展提供充足的水源。除此之外，相关人员还需要加大力度进行研究，找出新的应用方式，比如说煤矿矿井水的余热可以为当前办公室、宿舍、生活区的供暖提供支持，从而降低需要投入的资金，提高水资源利用率，保护周围环境[5]。

6.2 循环利用矿井水

将矿泉水提升到地面中需要消耗一定的能量，而将矿井水在井下进行处理，就能够达成节能目标，降低能源消耗。煤矿企业如果在井下运用清浊分流、水仓预沉等方案，就可以较为有效地降低矿井水处理困难程度。因此，必须要构建井下矿井水处理系统，优化当前矿井供水系统，确保部分矿井水可以达成循环使用这一目标。构建井下矿井水处理系统，还能够将矿井地面供水水源转变为矿井水供水，从而降低对于新鲜水的使用，降低成本投入。对于开采量较大的矿井企业而言，其能够创造较多经济收益。

6.3 综合的进行应用

相关部门可以将矿井水资源和全市水资源管理规划相结合，达成统一管理目标，并在供水量较多并且供水稳定的矿井中，构建供水主干网，由矿井作为中心满足市区的供水需要。最为关键的是，要借助于矿井水，降低当前市区用水压力，并做好统筹规划，缩短进行供水需要花费的时间。在这个过程中，还应该将市区、城区中水量较大的矿井作为工农业供水点。此外，矿区还可以成立矿井水开发企业，根据市场规律进行操作，转变当前自来水市场垄断的格局。制定适宜的方案，并出台优惠政策，鼓励居民对其进行应用。最后，还可以加大力度进行矿井深加工，确保矿井水可以符合优质矿泉水要求。需要注意的是，矿井水中包含着锶元素，需要和相关企业建立良好的合作，打造优质矿泉水品牌，推动这一产业的发展。