煤矿矿井水处理现状及发展趋势

2024-03-20董磊

山西化工 2024年2期

董磊

（山西焦煤霍州煤电有限责任公司，山西临汾 031412）

0 引言

中国煤矿事业在发展中，大多数的煤矿都是以地下开采的形式为主，不可避免的会在地下水问题的处理方面面临着一定的难题。为了实现高效率开采、安全开采，要使用水泵将地下水抽到地面，矿井水量较大，其中含有大量的细菌、煤粉和岩粉，长期排放会导致环境受到破坏，自然生态被污染。因此在处理矿井水方面有必要提高标准，突破当前的技术困境，提高煤矿矿井水的处理技术水平。

1 矿井水的水质特征

矿井水水质具有一定的特殊性，虽然属于地下水，但是和普通的地下水相比，其中却含有大量的矿物质，这是因为矿井水长期赋存于地下，受到了井下煤矿开采活动的直接影响，矿井水的水质成分含有了大量有机物质，水质的成分较为复杂。从水化学的角度分析矿井水的特征，其中含有悬浮性物质、溶解性物质，不同矿井水水质各有差异性，掌握矿井水的特征，明确矿井水中的共性成分，可以实现矿井水净化、制定最佳的矿井水处理路线和方案[1]。

2 煤矿矿井水的处理现状

2.1 去除矿井水中悬浮物

在煤矿井水中，主要的悬浮物为煤屑、黏土、岩粉，处理矿井水中悬浮物的工艺流程和自来水厂的水净化处理流程具有一定的相似性，和自来水厂的水净化相比，矿井水中含有较高的硬度离子，因此在处理矿井水的过程中，可以适当将药剂加入其中，实现矿井水的净化，将其中的钙离子、镁离子去除，改善矿井水水质，将矿井水中的悬浮物顺利去除[2]。

2.2 去除高矿化度矿井水中溶解性盐类

在我国煤矿产业的现代化建设和发展中，有40%以上的煤矿矿井中都存在着矿井水的溶解性盐量超过了1 000 ml/L 的情况，根据我国国家级提出的饮用水标准要求，矿井水中的溶解性盐量已经远远超过了标准限值，在居民生活饮用水、锅炉补给用水等场景中，经过净化处理的煤矿矿井水，无法被投入到使用中。不过采取净化处理的方式，对含溶解性盐类过高的矿井水进行有效处理后，可以将其应用到工业生产中等水质要求相对较低的生产场景里，以此来提高水资源的利用效率，加强对矿井水的处理和应用。

目前在处理高矿化度矿井水时，通常采取电渗析法，不过随着我国科学技术水平的持续发展，近些年来反渗透法逐渐将电渗析法所取代。因为利用反渗透法进行对高矿化度矿井水的处理时，可以取得更理想的处理效果，因此在矿井水的处理中，反渗透法技术得到广泛的运用[3]。

3 煤矿矿井水处理技术的发展趋势

近些年来在煤矿事业的现代化运转和生产中，受到国家宏观调控政策的影响，在产业政策的相关指导下，大多数的煤矿企业都将目光聚焦在了对矿井水资源的处理和有效利用中，逐渐采取循环利用的方式，针对矿井水进行处理和使用，改变了粗暴的矿井水排出方式。在过去一段时间内，我国的煤矿企业在处理矿井水时，通常是采取了简单处理的方式，就将矿井水排除，这导致了水资源被大大的浪费，对生态环境也造成了难以预估的危害。在现阶段水利用水处理工艺方面，煤矿事业的发展面临着更高的技术要求，矿井水的处理技术研究和实践中，要结合我国的煤矿矿井水处理现状技术水平、实际的煤矿生产需求，集中解决在矿井水处理方面存在的技术问题，突破技术瓶颈，提高水资源的利用效率。

参照自来水厂的处理工艺对矿井水中的悬浮物进行处理，二者的工艺程序具有一定的相似性，不过在具体的矿井水中的悬浮物处理作业中，存在着一定的差别，那就是在处理工艺方面使用的设计参数是不同的。矿井水的悬浮物净化处理工程较大，施工周期较长，而且受到了占地面积过大等因素的影响，因此有必要将一些水处理药剂和装置投入到矿井水的净化处理中，以提高生产质量处理效率。在具体的实践中要研发高效水处理净化药剂，开发水处理新工艺，加强对水中硬度物质去除的研究和实践，开辟矿井水处理技术的新路径，向着更高效、环保的方向探索和前行，矿井水工艺处理流程，如图1 所示。

3.1 研发高效水处理净化药剂

我国的市场经济快速发展中，有越来越多与进化药剂有关的研究逐渐深入，在市场上由于经济因素、综合技术因素等共同作用，使得目前在市场上仍旧是以传统的混凝净化药剂为主。此类药剂在市场上占据着主导地位，在短时间内要改变其地位，是存在一定难度的，未来煤矿矿井水的处理技术研究工作，要持续的在高效水处理净化药剂的研发中加强实践力度。

目前市场上不断出现的新的药剂类型中，注凝药剂已经得到了广泛的运用，可以应用到不同水源中，矿井水水质的特点不同，因此在矿井水柱凝药剂的研究和开发中，仍旧还需要展开持续的探索，拓宽其发展空间。其本身就有着广泛的发展前景，矿井水的水质特点各不相同，所使用的著名药剂也应该划分开来，例如在矿井水中含有大量的煤泥，此时可以使用高分子凝絮剂或铝盐类无机混凝剂，加强对此类新型高效水处理净化药剂的研发和生产，有利于提高矿井水的净化处理效果，节约投入到矿井水的处理中的生产成本[4]。

3.2 开发水处理新工艺

在开发水处理新工艺方面的研究和实践中，我国的煤矿产业发展要结合煤矿生产的发展前景，掌握煤矿矿井水的水质特征，加强对水处理新工艺的开发和应用力度。在矿井水的悬浮物中，最常见的组成部分为煤泥，目前处理煤泥时主要采取的是沉淀法，但是矿井开采作业环节，有大量的有机物融入到了矿井中，例如乳化物、废机油有机物。此类有机物的密度小于水的密度，因此无法在处理过程中采取沉淀处理的方式，实现对此类密度小有机物的清除，这增加了矿井水净化工作的难度，降低了矿井水的资源利用效率。

在煤矿矿井水处理技术的研究工作探索中，应充分的考虑对油类物质去除的工序，加强对净化工艺的完善和优化，解决此类问题。当前的研究主要是以吸附方式为主，以提高处理效率，在水处理构筑物体的研究中考虑到体积较大这一客观事实，有必要在高效水处理净化装置的研究中进行进一步的研发，生产适合井下使用的高效水处理净化装置，并且在一些小水量的矿井中可以直接使用此类装置，实现井下防尘的作业。或是在配置乳罩化液等任务中，发挥出一定的功能，此类设备设施在煤矿市场中有着良好的发展前景和巨大的用户需求，是煤矿矿井水处理技术研究的必然趋势，煤矿矿井水处理工作机制，如图2 所示[5]。

图2 煤矿矿井水处理工作机制

3.3 去除水中硬度物质

在矿井水中含有的硬度物质水平过高，会导致输送设备出现结垢和故障隐患问题，输送管路出现难以高效率生产和运行等情况，例如其中的钙、镁成分均属于水中的硬度物质。这是因为矿井水长期处于地下环境中，有大量的矿物质融入到水体里，并且矿井水所处的环境较为特殊，水的流动性差，因此，形成了矿井水的硬度离子水平过高的问题。目前在工业生产中，石灰法是去除水中硬度成分的主要方式，处理过程中，生产成本较低，但是对工艺条件有着严格的要求，使用石灰法处理水中的硬度物质，整体的劳动强度水平较高，需要投入大量资源，因为投入不足或投入过量，都有可能导致硬度成分无法完全去除，或是出现硬度成分再次升高的情况。

随着自动化机械化设备和工艺的开发与运用，在水中硬度成分的去除中，使用石灰药剂等方式，可以实现自动化的生产，通过投加石灰的方法，将矿井水中的硬度成分去除，这为我国的煤矿事业发展开辟了新的思路。在矿井水硬度物质的处理方面，取得了显著的效果，在煤矿事业的建设运转中，针对水中硬度物质的去除工作，还需要进一步的展开实践研究，提高水中硬度成分的处理水平，优化水资源的利用率[6]。