矿井水处理技术及研究进展

易然 马学松 肖桂燕

摘要：矿井水是矿产行业生产过程中必不可少的污染物，矿井水相比其他工业污水，污染程度小，但其水量较大，处理相对比较容易。本文针对矿井水处理的必要性及处理技术，进行了深入的分析，希望对今后矿井水的处理的应用提供有效参考。

关键词：矿井水;处理技术;研究进展

中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）11-00-02

Abstract：Mine water is an indispensable pollutant in the production process of the mineral industry， Mine water is less polluted than other industrial wastewater， but its water volume is larger and its treatment is relatively easy. Aiming at the necessity and treatment technology of mine water treatment， this paper makes an in-depth analysis， hoping to provide an effective reference for the future application of mine water treatment.

Key words：Mine water;Treatment technology;Research progress

礦井水是矿产行业在生产过程中，矿层及开拓巷道附近的地下水，同时伴有少量的渗入地表水。由于不同的地质年代、地质构造和不同矿产物质的伴生等因素的影响，此外还有一部分带入的矿石粉末，还有在井下生产的影响，矿井水的成分存在很大差异，进而不同的矿产种类有着各自的矿井水特征[1]。研究表明，我国的矿井水中主要成分为悬浮物和可溶性无机盐，按照其成分不同，可分为洁净矿井水、含悬浮物矿井水、高矿化度矿井水 、酸性矿井水、含微量元素或有害元素矿井水等五类。根据国家发改委的统计数字表明，当前我国的矿井水利用率只有26%，大量的矿井水不能得到有效利用，不仅浪费了大量的水资源，而且还对矿产薄弱的生态环境造成了污染。因此，对矿井水进行有效的处理，并同时进行资源化利用是改善矿区生态环境的有效措施，同时也是缓解矿区水资源短缺的重要方法，是保证矿产行业积极发展的重要举措。

1 矿井水处理的必要性

矿井水是可再生的水资源，而且产矿地区较多为干旱缺水地区，矿井水的再利用对该地区的自然环境、经济发展有着重要的作用。例如我国煤矿主要分布在华北和西北半干旱和干旱地区。矿井水的抽排不仅污染了水资源，也浪费了大量的水资源，此外还造成了环境污染、地下水位降低，同时也限制了当地矿产企业的发展。研究表明，作为产煤大户的山西省，地下水位平均下降2～4m，而在运城，部分地区地下水位下降有80m。矿产资源带动了经济，提高了当地的经济水平，同时也破坏了地下水环境，加剧了水资源缺乏的现状，同时对农业、土地、林业造成了一定的影响，其产生的经济损失更为严重。

如果将矿井水进行科学有效的资源化，可大大降低矿产开发产生的水资源短缺、地下水位下降、过度开采等造成的环境影响，具有良好的经济效益和社会效益;而处理后的矿井水可进行不同程度的利用。面对我国水资源短缺的现象，矿井水资源化利用，同时结合当地经济条件、地理环境等，选择科学有效的方式和技术，有助于矿产行业可持续的发展。

2 矿井水的处理技术

不同地区及不同矿产产生的矿井水性质不同，而矿井水的处理技术和其污水性质密不可分。大量的研究表明，矿井水的成分中既有地下水、地表水的特点，又有天然水体和污水混合的性质。因此，在处理工程中可结合城市给水处理技术、工业给水纯水处理工艺以及常规污水处理技术来进行矿井水处理。

2.1 化学混凝法

化学混凝技术是水处理技术中，常用的一种技术，针对矿井水的特点，在使用混凝技术处理时，选用混凝剂的原则是能够产生较大、重和强的矾花，而且对水质没有不良的影响，价格低廉，货源要充足。例如在处理煤矿矿井水时，煤粉的粒径大小比较悬殊，比重只有1.5g/cm3，要比地表水中悬浮物的平均比重大一半以上;因此，含有悬浮物矿井水具有粒径差异大、比重轻等特点;而煤粉一般与无机混凝剂的亲和能力要比泥沙小，在使用相同的混凝剂量的情况下，矿井水的处理效果会差一些。所以，混凝剂的选择对处理矿井水有着非常大的影响，在选择混凝剂时需要通过实验来确定剂量。目前，在处理矿井水中主要采用的是无机高分子絮凝剂聚合氯化铝与有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺同时结合使用。

2.2 气浮法

气浮法是传统的水处理技术之一，在水处理技术中应用较为广泛。其在矿井水处理中也应用较多。气浮法是在待处理废水中通入大量的气泡，使其与污水中的悬浮物质粘附，形成密度小于水的气浮体，在水浮力的作用下，上升至液面，形成固液分离;通常气浮处理技术用于处理污水中密度较小的悬浮物质。在针对矿井水处理时，对其污水中微量矿物油具有显著的处理效果，可达99%以上。气浮法的工艺特点是处理速度快，效果好、污泥含水率低，药剂用量少等，但其也存在显著的缺点，处理工艺相对复杂，操作技术要求高、能耗大。气浮法可根据当地条件、因地制宜，就地取材来改善工艺性能。如在沙漠地区，风积砂具有很强的吸附和过滤性能，可利用风积砂结合气浮法来提高处理的效果。气浮法是传统的水处理技术，在实际的应用较为广泛，随着气浮技术的研究不断深入，其工艺逐渐向简单化、造价低、效果好的方向发展，在今后的污水处理中会取得更佳的环境效益和经济效益。

2.3 膜分离技术

膜分离技术是一种新型的水处理技术，是以具有选择透过性的膜为介质，待分离的物质在电位差或者外加压力的作用下，将水和水中的物质进行分离。当前在矿井水处理中主要采用的是电渗析和反渗透技术，电渗析技术设备操作简单，在处理过程中不需要添加其他药剂，但其缺点是能耗大，原水的回收率较低，大约只有50%。反渗透相比电渗析技术具有较高的原水回收率，大约可达80%，而且能够有效去除污水中的无机盐、低分子有机物以及病毒和细菌;但反渗透技术在使用时，需要严格的预处理设备来控制进水，而且操作压力高，设备复杂，投资较大。反渗透技术在我国应用较晚，在20世纪80年代才具有实际应用，相比电渗析技术具有更多的优点，因此，在当前矿井水处理行业应用较多。随着反渗透技术的不断深入研究，其处理效果、投资等逐渐成熟，在今后的应用将会更加广泛。

2.4 人工湿地处理技术

人工湿地处理技术是将自然生态与人工处理结合的一种新型的水处理技术，以天然的环境和自净能力为主，结合人工的一些改造和水处理技术的应用，来处理污水。在选择人工湿地处理矿井水时，湿地系统具有黏土、砾石等物质，具有对矿井水中溶解性的金属、悬浮物具有一定的净化效果。在构建人工湿地时，会利用一些耐受性较好的植物来增加湿地生物净化功能，主要有香蒲、灯心草、宽叶香蒲等。该处理技术工艺简单、处理费用较低，而且维护管理方便;但存在的缺点是占地面积较大，处理速度慢，停留时间长，而且受自然环境影响较大。在20世纪80年代中期美国在宾夕法尼亚、西弗吉尼亚和马里兰等地的25个煤矿采用了人工湿地处理技术，实验研究表明，在连续运行17个月后，人工湿地对矿井水中的氢离子、铁离子和悬浮物的去除率较高，均在80%以上，酸度降低约有72%，其他进水离子及无机盐类均有良好的处理效果。我国应用人工湿地处理矿井水的研究较晚，当前的应用程度也较低。随着人工湿地技术的深入研究，环境保护的要求不断增加，人工湿地处理矿井水的优势逐渐突出，未来的应用将会越来越多，作用越来越大。

3 结语

虽然我国具有丰富的水资源，但是缺乏能为人类有效利用的淡水资源，而水资源是人类生存和发展不可缺少的自然资源。在当前快速发展社会条件下，合理、科学的利用水资源具有重大的意义。我国矿产资源丰富，同时一些矿产资源丰富的地区也是水资源缺乏地。随着矿产采掘行业的发展，采矿过程中面临的困难逐渐增加，对水资源的消耗及处理提出更高的要求。当前积极深入研究矿井水处理及回用技术，保证我国矿产行业的积极发展。

参考文献

[1]董磊.矿井水处理工艺深入研究及回用[J].能源与节能， 2017（05）.

收稿日期：2019-07-23

作者简介：易然（1987-），男，汉族，硕士研究生，工程师，研究方向为污水处理。