礦井水的綜合利用技術(shù)(共21頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上礦井水的綜合利用技術(shù)0 前言本文針對(duì)我國(guó)各種礦開(kāi)采過(guò)程中，需要排放大量的礦井水，而且我國(guó)礦區(qū)嚴(yán)重缺水，礦井水綜合利用率低以及處理成本高，礦區(qū)環(huán)境惡化等的現(xiàn)狀進(jìn)行研究。就目前國(guó)內(nèi)外礦井水的綜合處理技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析總結(jié)。目前，全國(guó)每年礦井排水量約22億噸，其中中性水約占7080，硬度符合飲用水要求的占4050，這是一個(gè)相當(dāng)可觀的水資源，但長(zhǎng)期以來(lái)，由于技術(shù)所限和認(rèn)識(shí)不足，礦井水只被當(dāng)作水害加以預(yù)防和治理，很少考慮到礦井水的有利一面，礦井水被白白排掉而未加以綜合利用和保護(hù)，目前礦井水的利用率，平均只有22，其中北方國(guó)有煤礦每年礦井水排放量達(dá)14億噸，利用率還不足201。毫

2、無(wú)節(jié)制的排水不僅大大浪費(fèi)水資源、增加了礦產(chǎn)成本，而且還導(dǎo)致地面塌陷、地下水資源流失，水質(zhì)惡化等環(huán)境問(wèn)題。地面水源受到廣泛污染，處理成本日益提高，而礦井水來(lái)源于地下水，礦井水污染程度輕，處理容易，成本低，是一筆寶貴的水資源。礦井水資源化，不但可減少?gòu)U水排放量，免交排污費(fèi)，而且節(jié)省大量自來(lái)水，節(jié)約水資源費(fèi)和提升電費(fèi)，為礦區(qū)創(chuàng)造明顯的經(jīng)濟(jì)效益；礦井水資源化開(kāi)辟了新水源，減少了淡水資源開(kāi)采量；實(shí)現(xiàn)“優(yōu)質(zhì)水優(yōu)用，差質(zhì)水差用”的原則，減輕或避免長(zhǎng)距離輸水問(wèn)題；解決礦區(qū)嚴(yán)重缺水狀況，解決職工吃水難，用水難的問(wèn)題，緩減城市供水壓力也使水資源的利用更加經(jīng)濟(jì)合理；礦井水資源化將會(huì)減除礦井水對(duì)地表水系的污染，堵住污

3、染源，保護(hù)美化礦區(qū)環(huán)境，保護(hù)地表水資源。實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一。1 礦井水的來(lái)源性質(zhì)、水質(zhì)特征與分類(lèi)1.1 什么是礦井水礦井水是一種特殊的水資源，是指由于采礦活動(dòng)造成區(qū)域水文地質(zhì)系統(tǒng)與水文地質(zhì)單元隔水構(gòu)造的破壞，從而改變了地上水及地表水徑流方向和途徑，最終在采礦場(chǎng)所聚集的水體。通俗地說(shuō)，凡是在礦井開(kāi)拓、采掘過(guò)程中，滲入、滴入、淋入、流入、涌入和潰入井巷或工作面的任何水源水，統(tǒng)稱(chēng)為礦井水2。水源有大氣降水、地表水、地上水和老采空區(qū)積水。由于改善礦井作業(yè)環(huán)境、保證生產(chǎn)安全的需要，礦井水往往被抽排到地表。礦井水的利用主要是針對(duì)這部分提出的。同時(shí)，我們也把洗礦和選礦過(guò)程中所產(chǎn)生的大量廢

4、水作為礦井水。1.2 礦井水的分類(lèi)受地質(zhì)年代、地質(zhì)構(gòu)造、煤系伴生礦物成分、環(huán)境條件等因素的影響，礦井水大致分為五類(lèi)型：潔凈礦井水、含懸浮物礦井水、高礦化度礦井水、酸性礦井水和含特殊污染物礦井水。其中，潔凈礦井水即未被污染水質(zhì)較好的地下水，可直接用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活用水。其余4類(lèi)型的礦井水，雖然均遭到了不同程度的污染，但經(jīng)過(guò)相關(guān)工藝的處理后，可用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。1.3 礦井水的水質(zhì)特征從礦井水的物理,化學(xué)及細(xì)菌學(xué)性質(zhì)上看,礦井水常具有以下幾方面的水質(zhì)特征2：1)礦化度(含鹽量)高。我國(guó)礦井水的含鹽量一般多在l 000mgL以上，其鹽類(lèi)成份主要是硫酸鹽、重碳酸鹽，氯化物等。而且含鹽量將隨開(kāi)采深度的加

5、大而增加。2)硬度大。其總硬度一般多在30個(gè)德國(guó)度以上，屬極硬水范疇。一般情況下，總硬度與礦化度成正比；硬度中永久硬度所占比重遠(yuǎn)大于暫時(shí)硬度；高礦化度占50%，部分為酸性水。其pH值在47之間。4)水渾濁、色度明顯。懸浮物含量一般多在500mg/L以下，多為煤塵和巖塵，以及膠態(tài)氫氧化鐵，使水呈灰黑色。對(duì)酸性礦井水，多為黑色和黃褐色。5)含有一定的石油產(chǎn)品。其來(lái)源是綜合機(jī)械化的液壓系統(tǒng)，機(jī)器和機(jī)械的潤(rùn)滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。另外，當(dāng)巖層中含油頁(yè)巖時(shí)，其對(duì)礦井水的污染則另作別論。6)化學(xué)需氧量(COD)高于地下水。一般地下水的COD為25mgL,礦井水為1012 mgL，甚至更高。主要是由于粉塵所致，其

6、次在于井下人員便溺以及水中落入各種動(dòng)植物殘骸所造成。7)常含有多種微量元素。例如，蘇聯(lián)頓巴斯的一些礦井水含有約30種的化學(xué)元素。1.4 礦井水水中污染物分類(lèi)水中的污染物概括起來(lái)分為四類(lèi)：無(wú)機(jī)無(wú)毒物、無(wú)機(jī)有毒物、有機(jī)物無(wú)毒物、和有機(jī)毒物3。無(wú)機(jī)無(wú)毒物主要是酸堿及一般的無(wú)機(jī)鹽和氮磷等植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。無(wú)機(jī)有毒物質(zhì)主要是指各類(lèi)重金屬（汞、鉻、鉛、鎘）和氰、氟化物等。有機(jī)無(wú)毒物主要是指水體中比較容易分解的有機(jī)化合物，如碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等。有機(jī)有毒物主要指酚苯，多環(huán)芳烴和各種人工合成的具有積累性的穩(wěn)定的化合物，如多氯聯(lián)苯農(nóng)藥等。除上述四類(lèi)污染物外，還有常見(jiàn)的惡臭、細(xì)菌、熱污染等污染物質(zhì)和污染因素。1

7、.4.1 有機(jī)污染物有機(jī)污染物是指生活污水和廢水中所含的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、木質(zhì)素等有機(jī)化合物。礦山廢水池和尾礦池職工的植物的腐爛，可使廢水中的有機(jī)成分含量很高。礦山選場(chǎng)、煉爐廠以及分析化驗(yàn)室排放的非有種含有酚、甲酚、萘酚等有機(jī)物，他們對(duì)水生物極為有害。1.4.2 油類(lèi)污染物油類(lèi)污染物是礦山廢水中較為普遍的污染物。水面油膜的存在，不僅給人以討厭的感覺(jué)，而且當(dāng)油膜厚度在10-4cm以上時(shí)，它會(huì)阻礙水面的復(fù)氧過(guò)程，阻礙水分蒸發(fā)和大氣與水體間的物質(zhì)交換，改變水面的發(fā)射率和進(jìn)入水面日光輻射，這種情況對(duì)局部區(qū)域氣候可能造成影響，而主要造成影響?hù)~(yú)類(lèi)和其他水生物的生長(zhǎng)繁殖。1.4.3 酸堿污染酸堿污染

8、是礦井水污染中較普遍的現(xiàn)象，像美國(guó)水體中的酸70%來(lái)之礦山排水，尤其是煤礦排水中含酸最多。在礦井酸性廢水中，一般含有金屬和廢金屬離子，其資和量與礦物成分、含量、礦床埋藏條件、涌水條件、采礦方法、氣候變化等因素有關(guān)。酸性廢水排入水體后，使水體pH值發(fā)生變化，消滅或抑制細(xì)菌及微生物的生長(zhǎng)，妨礙水體的自?xún)簦贿€可腐蝕船舶和水體構(gòu)筑物；若天然水體長(zhǎng)期受酸堿污染，使水體逐漸酸化或堿化，從而產(chǎn)生生態(tài)影響。酸、堿污染不僅改變水體的pH值，而且還可大大增加水中一般無(wú)機(jī)鹽和水的硬度。酸、堿與水體中的礦物相互作用產(chǎn)生某些鹽類(lèi)，水中無(wú)機(jī)鹽的存在能增加水的滲透壓，對(duì)淡水生物和植物生長(zhǎng)有不良影響。1.4.4 氰化物礦井含

9、氰化物廢水的主要工藝有：浮選鉛鋅石礦時(shí)每處理一噸礦排出4.55m3水，其中含氰化物2050g，平均濃度約48mg/L；在用氰化法提金時(shí)，所排放的廢水也含有氰化物；電鍍水中氰化物的含量為16mg/L。此外，高爐和焦?fàn)t冶金生產(chǎn)中，煤中的碳與氨或甲烷與氨化物化合生成氰化物，一般在其洗滌水中氰化物的含量高達(dá)31mg/L。氰化物雖是劇毒污染物，但在水體中較易降解，其降解途徑如下：氰化物與水中二氧化碳作用生成氰化氫，揮發(fā)而出，這個(gè)降解過(guò)程可去除氰化物總量的90%。如下式：CN-+CO2=HCN+HCO3-水中游離氧使氰化物氧化生成NH4+和CO22-離子，逸出水體，這個(gè)過(guò)程只占凈化總量的10%，如下式：C

10、N-+O2=2CNO- CNO-+2H2O= NH4+ CO22-氰化物劇毒，一般人只要誤服0.1g左右的氰化鉀或者氰化鈉就會(huì)死亡，敏感的人甚至?xí)?.06g就致死。當(dāng)水體的CN-含量達(dá)0.30.5mg/L時(shí)便可使魚(yú)類(lèi)死亡。1.4.5 重金屬污染在廢水污染中，重金屬是指原子序數(shù)在21以上83以下范圍內(nèi)的金屬，礦井水中主要有：汞、鉻、鎘、鋅、銅、鉛、鎳、鈷、錳、釩、鉬、鉍等，特別是前幾種危害更大。如汞進(jìn)入人體后被轉(zhuǎn)化為甲基汞，在腦組織內(nèi)積累，破壞神經(jīng)功能，無(wú)法用藥物治療，嚴(yán)重時(shí)能造成全身癱瘓甚至死亡。鎘中毒時(shí)引起全身疼痛腰關(guān)節(jié)受損、骨節(jié)變形，有時(shí)還會(huì)引起心血管病。重金屬毒物中毒有以下特點(diǎn)：1）

11、不能被微生物降解，只能在各種形態(tài)間相互轉(zhuǎn)化、分散，如無(wú)極汞能在微生物作用下，轉(zhuǎn)化為毒性更大的甲基汞。2）重金屬的毒性以離子態(tài)存在時(shí)最嚴(yán)重，金屬離子在水中容易被帶負(fù)電荷的膠體吸附，吸附離子的膠體可隨水流遷移，但大多數(shù)會(huì)迅速沉降，因此重金屬一般都富集在排污口下游一定范圍內(nèi)的底泥中。3）能被生物富集于體內(nèi)，即危害生物，又通過(guò)食物鏈危害人體。如淡水魚(yú)能將汞富集1000倍、鎘300倍、鉻200倍等。4）重金屬進(jìn)入人體后，能夠和生理高分子物質(zhì)，如蛋白質(zhì)和酶發(fā)生作用而使這些勝利高分子物質(zhì)失去活性，也可能在人體的某些器官積累，造成慢性毒害，其危害，有時(shí)需幾十年才能體現(xiàn)出來(lái)。被重金屬污染的礦井排水隨灌渠進(jìn)入農(nóng)田

12、時(shí)，除流失一部分外，另一部分被植物吸收，剩余的大部分在泥土中積聚，當(dāng)達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，農(nóng)作物就會(huì)出現(xiàn)病害。土壤中含銅達(dá)20mg/kg時(shí)，小麥就會(huì)枯死，達(dá)到200mg/kg時(shí)，水稻會(huì)枯死。此外，重金屬污染了水還會(huì)時(shí)土壤鹽堿化。1.4.6 氟化物天然水體中氟的含量變化為每升零點(diǎn)幾至十幾毫克，地下水特別是深層地下熱水中，氟的含量可達(dá)每升十幾毫克。飲用水氟的含量過(guò)高或過(guò)低均不利于人體健康。螢石礦的廢水中含有氟化物，因?yàn)檫@種廢水通常都是硬水，其中氟形成鈣或鎂沉淀下來(lái)，故不表現(xiàn)出很大的毒性，而軟水中的氟毒性卻很大。1.4.7 可溶性鹽類(lèi)當(dāng)水與礦物、巖石接觸時(shí)，會(huì)有多種鹽類(lèi)溶解于水中，如，氯化物、硝酸鹽、磷酸

13、鹽等。低濃度的硝酸鹽和磷酸鹽是藻類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物，可促進(jìn)藻類(lèi)大量生長(zhǎng)，從而使水失去氧；硝酸鹽類(lèi)、磷酸鹽類(lèi)濃度高的水，對(duì)魚(yú)類(lèi)有毒害作用。淡水中含氟的鹽類(lèi)不超過(guò)100mg/L，超過(guò)次值就成為鹽水。碳酸氫鹽、硫酸鹽、氯化鈣、氯化鎂等會(huì)使水變?yōu)橛菜３送?，礦山廢水中污染物還有放射性污染、熱污染、水的濁度污染以及固體懸浮物和顏色變化等污染形式。2 礦井水的危害2.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀礦產(chǎn)開(kāi)采對(duì)環(huán)境影響現(xiàn)狀，隨著礦井水排放而引起的礦區(qū)環(huán)境問(wèn)題日益突出，不良效應(yīng)也日益明顯，礦區(qū)環(huán)境污染嚴(yán)重，影響人們的健康和自然生態(tài)的平衡。目前國(guó)內(nèi)外在研究礦產(chǎn)開(kāi)采活動(dòng)中，由于礦產(chǎn)開(kāi)采活動(dòng)廢水排放所引起的環(huán)境問(wèn)題研究正在深入開(kāi)展中。如

14、2008年，王巖、梁冰、張興華、胡曉吉對(duì)酸性礦井水在土壤-水環(huán)境中運(yùn)移規(guī)律的研究，以溶質(zhì)運(yùn)移理論為基礎(chǔ),分析了酸性礦井水在含水層中運(yùn)移的規(guī)律,通過(guò)室內(nèi)土柱實(shí)驗(yàn)?zāi)M了酸性礦井水對(duì)地下水污染的動(dòng)態(tài)過(guò)程，并結(jié)合實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明:污染面積隨時(shí)間；推移不斷擴(kuò)大，且縱向擴(kuò)散顯著；不同組分由于各自特征的巨大差異，污染程度也有很大差別。其研究對(duì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)酸性礦井水遷移歸宿、評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量、資源化利用以及環(huán)境污染的治理與控制等具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義4。近年來(lái)，礦產(chǎn)開(kāi)采產(chǎn)生的礦井水引起的環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為一個(gè)熱點(diǎn)研究課題，較為活躍的領(lǐng)域，與國(guó)外有關(guān)方面相比有很大差距，隨著礦業(yè)開(kāi)發(fā)的迅速發(fā)展，這就

15、需要政府增大科研資金投入，盡快組織科技力量對(duì)礦區(qū)環(huán)境礦井水的污染進(jìn)行攻關(guān)，吸收國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，迅速提高我國(guó)對(duì)礦區(qū)環(huán)境危害研究與治理水平。2.2 礦井水的影響2.2.1 對(duì)周邊地表水及地下水的影響1）對(duì)周?chē)乇硭挠绊懳覈?guó)河川徑流量減少的影響因素很多，如近年來(lái)降水量的減少，地表及地下水的過(guò)量開(kāi)采，但礦產(chǎn)資源的大規(guī)模開(kāi)采是主要因素之一。目前常常是礦產(chǎn)開(kāi)采以前，位于礦區(qū)周?chē)南獪媳３殖Ｄ暧兴?，自大?guī)模開(kāi)采后，大部分原常年有水河段，現(xiàn)己變成季節(jié)性河段，僅在其中下游接納大量礦坑水后才恢復(fù)常年水流。這反映出礦產(chǎn)開(kāi)采后，礦產(chǎn)資源層頂板以上含水層的破壞和疏干情況，采空區(qū)由于生產(chǎn)排水，無(wú)法形成有效的儲(chǔ)水空間，使

16、得地下水調(diào)儲(chǔ)空間減少，導(dǎo)致了天然基流大量轉(zhuǎn)化為礦坑水迅速排出，使得流域地下水調(diào)儲(chǔ)作用減弱，流域水資源時(shí)空分布更加不均衡5。礦產(chǎn)開(kāi)采對(duì)地表水資源的破壞集中表現(xiàn)在兩個(gè)方面：首先是流域水文下墊面的破壞。隨著礦井的不斷開(kāi)拓延伸，采空區(qū)不斷擴(kuò)大，勢(shì)必導(dǎo)致大面積土地塌陷，地面裂縫、裂隙潛水位下降以致疏干、飽氣帶厚度加大，陸面蒸發(fā)減少，水土保持條件破壞，水土流失加重等。其次是河川基流大幅度減少。由于礦產(chǎn)開(kāi)采和礦坑排水，河川基流將達(dá)幅度減少，河道的稀釋自?xún)裟芰σ矊⒋蠓葴p少，環(huán)境功能下降，再加上污廢水的大量排入，河流的水環(huán)境質(zhì)量有變差的趨勢(shì)。如酸性礦井水污染地表水體，破壞生態(tài)環(huán)境含硫酸鹽酸性廢水不經(jīng)處理直接排

17、入地表水體污染。環(huán)境將使受納水體酸化，降低pH值，危害水生生物，并產(chǎn)生潛在的腐蝕性；這類(lèi)酸性廢水也會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)，減少農(nóng)作物產(chǎn)量。由于酸性礦井水的pH值較低，通常pH<5.0，導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)、藻類(lèi)、浮游生物等絕大多數(shù)水生生物死亡，既減少了水生生物的數(shù)量，也限制了生物的多樣性。酸性礦井水中含有大量重金屬，而重金屬能夠在生物食物鏈內(nèi)富集，大大增加酸性礦井水的毒理性指標(biāo)，從而威脅到下游地區(qū)的飲用水供給和灌溉系統(tǒng)7。2）礦井水引起地下水位下降在含礦產(chǎn)資源的地層，特別是礦產(chǎn)層圍巖中通常有一定量的礦床充水，采礦時(shí)這些地下水和某些地表水可持續(xù)流入采礦井巷，形成礦床涌水，因此改變了地下含水層的補(bǔ)給、徑流、排泄

18、方式，而深部開(kāi)采為了維持采礦的正常進(jìn)行，采礦工作面的橫向和縱向的發(fā)展必須將工作面周?chē)乃驖撛诘乃懦?這樣導(dǎo)致礦井排水量逐年加大，地下水位急劇下降，相應(yīng)地所形成的地下水降落漏斗范圍和幅度也越來(lái)越大，地下水的流場(chǎng)也發(fā)生了明顯的變化。礦開(kāi)采區(qū)含水層水位變化主要是由礦產(chǎn)資源開(kāi)采引起的。地下開(kāi)采破壞了原有的力學(xué)平衡，使得上覆巖層產(chǎn)生移動(dòng)變形和斷裂破壞。當(dāng)導(dǎo)水裂隙帶波及到上覆含水層時(shí)，含水層中的水就會(huì)沿采動(dòng)裂隙流向采空區(qū)，造成巖土體中水位下降。3）污染地下水系統(tǒng)如硫酸鹽廢水潛伏周期長(zhǎng)，雖然有自然的稀釋作用，即在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)有明顯的負(fù)面作用，但是一旦大面積形成污染，則其治理難度很大。這是因?yàn)榱蛩猁}在水體

19、中的性質(zhì)很不穩(wěn)定，不易像一些有機(jī)廢水可以比較容易依靠自然的作用而逐漸地消除污染。硫酸鹽廢水污染作用會(huì)很容易積累，即使自然界中存在某些生物降解作用確實(shí)可以轉(zhuǎn)化硫酸鹽，但是自然作用相對(duì)可能形成的大面積的污染是微不足道的，酸性水大量排放到地表，并且泄入河流、湖泊或潛水中，造成水體污染。由于酸性礦井水在井下與圍巖裂隙水存在著一定的水力聯(lián)系，因此有可能在未排放前，直接污染地下水。另外，受酸性礦井水污染的地表水，如果直接補(bǔ)給淺層地下水，將導(dǎo)致地下水不同程度的污染，主要表現(xiàn)在鐵離子和硫酸根離子超標(biāo)，且地下水污染的治理尤為困難6。2.2.2對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響井水對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，以高礦化礦井水為例。礦區(qū)開(kāi)發(fā)后，

20、大量的高礦化度礦井水外排對(duì)周?chē)h(huán)境產(chǎn)生一定的影響，主要表現(xiàn)為礦區(qū)原本潛水位高，高礦化度礦井水排放河溝中，將有礦井水水滲漏，致使沿河兩側(cè)淺層地下水位抬高，且含鹽量增加7。當(dāng)?shù)叵滤唤咏乇頃r(shí)蒸發(fā)量增大，大量鹽分逐漸貯留于地表，積累富集，使土壤鹽漬化加重。對(duì)于來(lái)就受干旱、風(fēng)沙氣候和土壤鹽堿化影響的地區(qū)，而且地下水位較高時(shí)。高礦化度礦井水的大量排放使淺層地下水位相對(duì)上升，使附近土壤水分及可溶性鹽類(lèi)含量增高，加劇了土壤鹽堿化，對(duì)農(nóng)作物和林木種植帶來(lái)一定影響。一方面由于土壤水分含量高，濕度大，易于產(chǎn)生大的華塊，形成粘閉現(xiàn)象，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)極為不利；另一方面土壤中鹽分的增多，既影響了耕地的物理性質(zhì)，又影響了上

21、壤養(yǎng)分對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)的有效性，造成減產(chǎn)；且某些鹽類(lèi)的離子過(guò)量時(shí)，會(huì)直接對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生毒害作用。由于土壤的理化以及生物性質(zhì)惡化，通常難以得到改良利用，嚴(yán)重影響土地的永續(xù)利用8。2.2.3 對(duì)周邊居民生活及健康影響礦產(chǎn)資源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)，對(duì)水文地質(zhì)環(huán)境與自然生態(tài)狀況已產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，并造成了一系列不良后果，使本來(lái)就已經(jīng)十分緊張的區(qū)域水資源供需矛盾更加尖銳，對(duì)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展亦產(chǎn)生了深刻而廣泛的影響。1）山區(qū)礦區(qū)的地下采礦引起的導(dǎo)水裂隙帶高度及疏干影響高度可達(dá)煤層采高45100倍(一般為20倍)，疏干影響范圍要比采空區(qū)實(shí)際面積大得多，即影響范圍可達(dá)數(shù)公里以外，淺層裂隙地下水一般來(lái)說(shuō)是山區(qū)農(nóng)村人畜吃水的主要

22、水源，礦井排水疏干了裂隙水，同時(shí)在礦產(chǎn)開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)了大量的地面裂縫，井下涌水量明顯增大，地表泉眼及小溪流量逐漸衰減，使得山區(qū)裂隙小泉水漏失，造成許多新的人畜吃水困難的村莊。2)惡化井下施工環(huán)境，危害人體健康如酸性礦井水在向深部排泄過(guò)程中，可能發(fā)生脫硫酸作用，生成的硫化氫毒性很強(qiáng)，其含量達(dá)萬(wàn)分之一時(shí)，就能聞到難聞的氣味;達(dá)萬(wàn)分之二時(shí)，人的睛、喉頭就會(huì)受到嚴(yán)重刺激;達(dá)千分之一時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致死亡。由此可知，酸性水的形成，極有可能造成對(duì)并下工人身體健康的損害。3 礦井水綜合利用技術(shù)3.1 國(guó)內(nèi)外礦井水利用技術(shù)現(xiàn)狀目前，我國(guó)在利用技術(shù)上，一般都能做到因地制宜。例如，當(dāng)?shù)V井水排水時(shí)間不均衡時(shí)，設(shè)置調(diào)節(jié)；當(dāng)

23、原水懸浮物含量高時(shí)，增加預(yù)沉池；水中粗顆粒物多時(shí)，設(shè)沉砂池；水的pH值較低時(shí)，要增加中和設(shè)備；有的煤礦還采用澄清池代替混合、反應(yīng)和沉淀池，作為回用水。但是我國(guó)礦井水的利用率還很低，有意識(shí)的礦井水綜合利用技術(shù)起步較晚，根據(jù)不同具體情況，我國(guó)礦井水的綜合利用技術(shù)現(xiàn)狀也不同。全國(guó)范圍內(nèi)，只有田陳煤礦、平頂山礦務(wù)局、充州礦務(wù)局、大同礦務(wù)局、鮑店煤礦、古漢山礦等的礦井水處理工藝比較成熟，一般都采用混凝、沉淀、過(guò)濾、消毒工藝，礦井水利用率比較高，但處理成本都較高。國(guó)外把處理礦井水作為環(huán)境保護(hù)工作的重點(diǎn)，認(rèn)為礦井水是一種伴生資源而不是負(fù)擔(dān)，礦井水涌出愈大，盈利愈多，經(jīng)濟(jì)效益也就愈大。所以礦井水處理技術(shù)發(fā)展比

24、較完善。許多國(guó)家對(duì)礦井水進(jìn)行適當(dāng)處理后，一部分達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，排入到地表水系。另一部分水量回用于選礦廠工業(yè)給水和礦井生產(chǎn)。日本礦井水除部分用于洗礦外，大部分礦井水經(jīng)沉淀處理去除懸浮物后排入地表水系。對(duì)礦井水處理采用的技術(shù)一般有：固液分離技術(shù)；中和法；氧化處理；還原法；離子交換法等。如：英國(guó)礦井水綜合利用技術(shù)主要解決以下三大問(wèn)題：是對(duì)含懸浮物的礦井水進(jìn)行沉降處理；是對(duì)礦井水中鐵化合物的去除；是礦井水中溶解鹽的去除，采用化學(xué)試劑中和處理以及反滲透、凍結(jié)法進(jìn)行脫鹽處理。俄羅斯對(duì)礦井水的處理技術(shù)及其利用的研究起步較早、成果顯著，居世界領(lǐng)先地位。俄羅斯煤礦環(huán)保研究院研制了用氣浮法凈化礦井水，采用凈化水部分

25、循環(huán)工作方式，循環(huán)水在壓力箱中剩余壓力作用下充滿空氣，較好地形成輕浮選劑。俄羅斯采煤建井和勞動(dòng)組織所研究的電絮凝法，是以直流電通過(guò)金屬電極處理礦井水，在電化學(xué)、電物理綜合作用下，使礦井水雜質(zhì)顆粒、水和微氣泡形成松散團(tuán)粒，凝聚后漂浮在水面上，形成一層泡沫后用刮板排除。此法可使雜質(zhì)團(tuán)粒的沉淀速度提高數(shù)倍，并對(duì)排除乳化于水中的石油產(chǎn)物和其污染物有效5。20世紀(jì)80年代前后，美國(guó)和一些歐洲國(guó)家先后開(kāi)展了采用人工濕地處理礦井水的實(shí)驗(yàn)研究取得了一些可喜的成果，目前己逐步應(yīng)用于生產(chǎn)，并收到了良好的效果。此法具有投資省、運(yùn)行費(fèi)低、易于管理等突出的優(yōu)點(diǎn)，引起了人們的極大興趣?？傊?，世界上不少?lài)?guó)家在礦井水的利用技

26、術(shù)方面，進(jìn)行了廣泛的研究和實(shí)踐，己取得了許多成果，積累了不少經(jīng)驗(yàn)。但由于礦井水成份的復(fù)雜性和地域的特點(diǎn)等因素，現(xiàn)有的處理與回用工藝技術(shù)還不夠完善和成熟。針對(duì)不同的水質(zhì)情況和回用的具體要求，應(yīng)采用不同的工藝技術(shù)。3.2 礦井水利用技術(shù)分類(lèi)礦井水水質(zhì)由于受礦區(qū)水文地質(zhì)條件、井下開(kāi)采運(yùn)輸、圍巖與煤質(zhì)等多種因素影響，其處理工藝選著可根據(jù)以下幾類(lèi)：一般懸浮物礦井水、高礦化度礦井水酸性礦井水和潔凈礦井水等9，另外，礦井水在流經(jīng)采礦工作面、巷道以及采空區(qū)時(shí)，受到人類(lèi)活動(dòng)的影響，巖粉，煤粉和其它有機(jī)物進(jìn)入水體，使水質(zhì)復(fù)雜。因此，礦井水的資源化應(yīng)根據(jù)不同的礦井水類(lèi)型，采用不同的處理工藝。 3.2.1含一般懸浮物

27、的礦井水利用技術(shù)含一般懸浮物的礦井水，一般水質(zhì)為中性，礦化度小于l000mgL，金 離子微量或未檢出，或基本上不含有毒有害離子，懸浮物的主要成分是粒徑極為細(xì)小的煤粉和巖塵6。因此，靠自然沉淀去除是困難的，必須借助混凝劑，采用混凝沉淀的處理方法以實(shí)現(xiàn)對(duì)懸浮物的去除。目前，對(duì)于礦化度不高而懸浮物含量較高的礦井水的處理，有較成熟可行的經(jīng)驗(yàn)，一般采用混凝，沉淀 (或浮升)以及過(guò)濾，消毒等工序處理后，其出水水質(zhì)即能達(dá)到生產(chǎn)使用和生活飲用標(biāo)準(zhǔn)的要求。對(duì)于潔凈礦井水的處理，此類(lèi)礦井水水質(zhì)好，一般采用清污分流方式，即利用各自單設(shè)的排水系統(tǒng)，將潔凈礦井水和已被污染的礦井水分而排之。潔凈礦井水經(jīng)簡(jiǎn)單處理后作為某些

28、工業(yè)用水，或經(jīng)消毒處理后供生活飲用。有的礦井水含有多種微量元素，可開(kāi)發(fā)為礦泉水。采取清污分流法，設(shè)備投資少，運(yùn)行成本低，并可減少礦井污水處理量及外排量。對(duì)此類(lèi)礦井水要在其源頭處妥善截流，單獨(dú)布置排水管路，避免與其他礦井水混排。3.2.2含懸浮物礦井水的利用技術(shù)1)常規(guī)處理。采用混凝、沉淀、過(guò)濾、消毒的工藝進(jìn)行處理。圖1給出在含懸浮物礦井水處理中常用的基本工藝流程。其關(guān)鍵是自動(dòng)投藥系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用和選擇合適的混凝劑，以節(jié)省藥劑，簡(jiǎn)化工藝，提高出水水質(zhì)，實(shí)現(xiàn)礦井水資源化。夏暢斌等考慮利用煤矸石制成一種PSA高效混凝劑來(lái)處理礦井水；徐海宏等選用無(wú)機(jī)高分子絮凝劑聚合氯化鋁(PAc)、聚合硫酸鐵(PFs)

29、與有機(jī)高分子絮凝劑聚丙烯酰胺(PAM)復(fù)配使用來(lái)處理礦井水。圖1 含懸浮物礦井水處理基本工藝流程Figure 1 suspended solids containing the basic process of mine water treatment2)井下水倉(cāng)混凝沉淀處理。井下水倉(cāng)混凝沉淀處理是使礦井水在井下水倉(cāng)停留較長(zhǎng)時(shí)間(大于30分鐘)，在距離水倉(cāng)前50m左右的排水溝中投藥，并在溝中鋪設(shè)大塊矸石，人為制造水力湍流，使混凝劑充分混合反應(yīng)；在水倉(cāng)設(shè)置多層擋板，清水溢流后從集水井外排；實(shí)行井下主副水倉(cāng)定期交替清泥，從而取得了更好的處理。3)氧化塘凈化礦井水。將礦區(qū)塌陷坑改造成氧化塘，利用自然

30、條件下的微生物處理原理凈化礦井水(如圖2)。氧化塘水面還可放養(yǎng)各種水生生物及種植水面作物，利用生物塘提高礦井水的水質(zhì)，使出水水質(zhì)達(dá)到漁業(yè)水域及農(nóng)灌用水的要求，同時(shí)也增加了經(jīng)濟(jì)效益。圖2 氧化塘凈化礦井水工藝流程Figure 2 oxidation pond mine water purification process3.2.3 酸性礦井水的利用技術(shù)目前，對(duì)酸性礦井水的處理方法很多，一般多采用石灰石或者石灰為中和劑進(jìn)行處理。中和后的水一般可以直接排放或者作為生活工業(yè)用水，若含有其他成分則進(jìn)一步處理已達(dá)到回用目的。1)石灰石中和法。以石灰石為中和劑的處理工藝有滾筒中和法、升流過(guò)濾式中和兩種。見(jiàn)圖

31、3所示滾筒中和法處理酸性礦井水的工藝流程。該方法是目前煤礦經(jīng)常采用的酸性礦井水處理工藝。見(jiàn)圖4所示為升流過(guò)濾為中和處理單元的處理工藝流程圖3 石灰石滾筒中和曝氣混凝沉淀聯(lián)合處理工藝流程Figure 3 limestone rollers and - aeration - a joint deal with coagulation and sedimentation process圖4 升流過(guò)濾中和處理單元處理工藝流程Figure 4 liters flow filtration and processing unit to deal with process2)石灰中和法。在礦井水處理中采用來(lái)

32、源方便、價(jià)格便宜的石灰作為中和劑。使用時(shí)需先將石灰(CaO)調(diào)制成石灰乳后形成熟石灰(Ca(OH)2)，其具體工藝流程見(jiàn)流程圖5所示。圖5 石灰石中和法處理工藝流程Fig.5 limestone and treatment process3)石灰石一石灰聯(lián)合中和法。該法是將石灰石中和法與石灰中和法經(jīng)優(yōu)化組合而形成一種處理工藝，因而兼具前兩種工藝的優(yōu)點(diǎn)，其工藝流程見(jiàn)圖6所示。廢水先流經(jīng)石灰石滾筒，以中和水中大部分的游離酸，然后再用石灰或石灰乳中和，使水的pH值進(jìn)一步提高，一般控制在8.0左右。在此條件下Fe離子水解并產(chǎn)生沉淀，形成的絮狀物可以起到混凝作用，有利于懸浮固體的去除。圖6 石灰石石灰聯(lián)

33、合中和法處理工藝流程Fig.6 limestone - lime joint and treatment process4)石灰乳中和法。石灰乳法是將生石灰加水配制成5左右的石灰乳后，加入中和池內(nèi)進(jìn)行中和反應(yīng)。優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，管理方便，對(duì)水量、水質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng)。但在處理水量大時(shí)因石灰的用量大，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較高。5)生物化學(xué)中和法。生物化學(xué)中和法是利用氧化亞鐵硫桿菌在酸性條件下將Fe2+轉(zhuǎn)化成Fe3+，然后用石灰石進(jìn)行中和，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)酸性礦井水的除鐵以及中和處理。具體工藝流程如圖7所示。圖7 生物化學(xué)聯(lián)合處理工藝流程Fig.7 biological - to deal with chemical p

34、rocess6)粉煤灰中和法。粉煤灰不僅含有堿性氧化物，而且具有一定的吸附特性。該處理方法尚處于試驗(yàn)階段，但粉煤灰的來(lái)源廣泛，取材容易，價(jià)格低廉，用它處理酸性礦井水，無(wú)疑又開(kāi)辟了一條以廢治廢、充滿希望的環(huán)保之路。3.2.4 高礦化度礦井水的利用技術(shù)高礦化度礦井水除采用傳統(tǒng)工藝去除懸浮物和消毒外，其關(guān)鍵工序就是脫鹽。經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)募夹g(shù)，脫鹽后的水可以作為生活飲用水。1)高礦化度礦井水的預(yù)處理方法。采用一般的處理方法將其所含的懸浮物去除后排入水體，依靠水體的稀釋作用降低鹽類(lèi)物質(zhì)的濃度。若需要作為水資源利用，則需做進(jìn)一步的深度處理脫鹽。2)深度處理的技術(shù)方法。膜分離法：電滲析和反滲透技術(shù)均屬于膜分離技術(shù)

35、，是目前苦咸水脫鹽淡化處理的兩種主要方法10。電滲析是在外加直流電場(chǎng)的作用下，利用離子交換膜對(duì)溶液中離子的選擇透過(guò)性，使溶質(zhì)和溶劑分離的一種物理化學(xué)過(guò)程。含鹽原水經(jīng)過(guò)電滲析器后，便可得到淡化水和濃縮液(濃水)。一般淡化水量為總進(jìn)水量的5070 。當(dāng)進(jìn)水含鹽量小于4000mgL時(shí)用此法較為經(jīng)濟(jì)。電滲析除鹽法的優(yōu)點(diǎn)是：不需再生，可連續(xù)出水；工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單，設(shè)備少；與離子交換法串聯(lián)使用可制取純水等。此法的主要問(wèn)題是：水回收率低(一般為50 左右)，采用濃水循環(huán)工藝雖可使水回收率提高，但其循環(huán)方法及控垢藥劑的投加，目前尚少成熟經(jīng)驗(yàn)；易發(fā)生極化結(jié)垢。另外，必須對(duì)其進(jìn)水進(jìn)行深度預(yù)處理，并使鐵化合物含量不超過(guò)

36、100µgL。反滲透法是借助于半透膜在壓力(一般為30 70kgcm )作用下進(jìn)行物質(zhì)分離的方法。它可有效地去除無(wú)機(jī)鹽類(lèi)、低分子有機(jī)物、病毒和細(xì)菌等。適用于含鹽量大于4000mgL的水，脫鹽處理較經(jīng)濟(jì)。此法與電滲析法相比，其優(yōu)點(diǎn)是：產(chǎn)品回收率高，脫鹽率和水的純度高，投資費(fèi)用低，無(wú)污染等。缺點(diǎn)是：操作壓力高，能耗大，設(shè)備較復(fù)雜，對(duì)進(jìn)水水質(zhì)要求高等。反滲透脫鹽技術(shù)，目前在國(guó)內(nèi)仍處于深入研究和試用階段。隨著科技的進(jìn)步，反滲透法將在高礦化度礦井水處理中具有更加廣闊的發(fā)展前景。圖8為高礦化度礦井水深度處理基本工藝流程。圖8 高礦化度礦井水深度處理基本工藝流程Figure 8 highly mi

37、neralized mine water depth to deal with the basic process離子交換法是化學(xué)脫鹽的主要方法，即利用陰陽(yáng)離子交換劑去除水中的離子，以降低水的含鹽量。此法用在進(jìn)水含鹽量小于500mgL時(shí)比較經(jīng)濟(jì)，可用作高礦化度水經(jīng)膜分離法處理后的進(jìn)一步除鹽工序。3)熱力法：使用高溫(蒸餾)和低溫(冷凍)的處理過(guò)程均屬熱力法淡化10。蒸餾法是對(duì)含鹽水進(jìn)行熱力脫鹽淡化處理的有效方法。采用多效多級(jí)蒸發(fā)的方法制取淡水并進(jìn)行鹽類(lèi)濃縮。此法以消耗熱能為代價(jià)， 一般適用于含鹽量超過(guò)3000mgL礦井水的處理。該方法所制取的淡水可直接利用。主要問(wèn)題是防止熱交換表面結(jié)垢。為了降

38、低成本，蒸餾法可考慮用煤矸石作為廉價(jià)燃料。因煤矸石中含有一定數(shù)量的固定炭和揮發(fā)分，一般燒熱量在1030，發(fā)熱量可達(dá)4.1912.6MJg。前蘇聯(lián)煤炭環(huán)保研究院曾試驗(yàn)研究出一種供礦井水淡化處理的蒸餾裝置，用于含鹽量超過(guò)5 mgL的礦井水處理，其出水可供煤礦生活和生產(chǎn)用。捷爾諾夫斯克礦井建成的絕熱式蒸發(fā)器，可將礦化度為7 8009000mgL含鹽量降至25200mgL。此外，國(guó)外已有采用電磁法、冰凍法淡化處理礦井水的報(bào)道，國(guó)內(nèi)在這方面則還處于研究、試驗(yàn)階段。3.2.5 含特殊污染物的礦井水利用技術(shù)目前這類(lèi)礦井水發(fā)現(xiàn)量還不多，此類(lèi)礦井水根據(jù)所含污染物的不同，分別有與其相對(duì)應(yīng)的處理方法。含有毒、有害元

39、素或放射性元素礦井水的處理，首先去除懸浮物，然后對(duì)其中不符合標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)的污染物進(jìn)行處理。對(duì)含氟水，主要方法有混凝法、吸附法、離子交換法、電凝聚法和膜法等。含油礦井水可采用氣浮法處理。含鐵、錳等重金屬離子的礦井水，通常采用混凝、沉淀、吸附、離子交換和膜技術(shù)等處理方法。此類(lèi)礦井水出后一般直接排放或者作為工業(yè)用水。3.2.6 其他處理方法1)人工濕地法。人工濕地酸性礦井水處理方法是20世紀(jì)70年代末在國(guó)外發(fā)展起來(lái)的一種污水處理方法，它利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作用，通過(guò)過(guò)濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的高效凈化。人工濕地處理方法具有出水水質(zhì)穩(wěn)定、對(duì)N、P

40、等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)去除能力強(qiáng)、基建和運(yùn)行費(fèi)用低、技術(shù)含量低、維護(hù)管理方便、耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)、適于處理間歇排放的污水和具有美學(xué)價(jià)值等優(yōu)點(diǎn)。該工藝具有運(yùn)行可靠，易于管理，投資省，無(wú)需處理污泥等高效低耗的優(yōu)點(diǎn)，是很有發(fā)展前途的污水處理新工藝。但人工濕地處理系統(tǒng)也有占地面積大，寒冷地區(qū)冬季的處理效果差等缺點(diǎn)。2)微絮凝納濾組合工藝。聶錦旭等人對(duì)微絮凝納濾組合工藝處理礦井水進(jìn)行了試驗(yàn)研究。該工藝通過(guò)優(yōu)化絮凝劑種類(lèi)與曬藥條件，使水中的有機(jī)物與懸浮物質(zhì)形成微絮凝過(guò)濾的前提條件，然后經(jīng)過(guò)強(qiáng)化過(guò)濾的工藝單元處理后，通過(guò)納濾進(jìn)一步去除水中濁度、細(xì)菌、有機(jī)物與含鹽量。納濾膜(膜材料為聚酰胺)是一種介于超濾和反滲透之間的分離膜。

41、該工藝尚處在試驗(yàn)階段。3.3 礦井水綜合利用技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)為了最有效地實(shí)現(xiàn)礦井水的綜合利用，根據(jù)礦井水的類(lèi)型和含污染物的成份、工藝流程的特性、凈化指標(biāo)要求，選擇技術(shù)上可性、經(jīng)濟(jì)上合理、運(yùn)行簡(jiǎn)單、穩(wěn)定的綜合利用技術(shù)工藝流程，經(jīng)過(guò)初級(jí)處理單元可以達(dá)到農(nóng)田灌溉、景觀用水、工業(yè)用水等；經(jīng)過(guò)深度處理單元基本上消除了有害物資，可以基本上實(shí)現(xiàn)引用水標(biāo)準(zhǔn)、漁業(yè)用水、工業(yè)用水，若不可以則經(jīng)過(guò)高級(jí)單元進(jìn)行處理，完全可以達(dá)到生活飲用水的要求。3.3.1 礦井水處理的初級(jí)單元1）中和單元對(duì)于顯酸性的礦井水，這是必不可少的一個(gè)單元，酸性礦井水可用任何堿性物質(zhì)來(lái)中和，選用何種堿性物質(zhì)，取決價(jià)格、反應(yīng)性、適用性、運(yùn)輸方便、

42、產(chǎn)生的泥狀沉積物性及所要求的凈水質(zhì)量。最常用的堿性物質(zhì)是石灰或熟石灰，石灰對(duì)含三價(jià)鐵的礦井水處理效果最好。2）沉降單元在礦井水處理過(guò)程中，懸浮固體的去除一般是靠重力沉降來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這些單元被稱(chēng)為沉降(淀)池。這是一種最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法。沉降效果取決于池深，水在池內(nèi)停留時(shí)間和溢流率等因素。一般矩形沉降池的設(shè)計(jì)計(jì)算最簡(jiǎn)單。但最普遍采用的是輻射形沉降池，這種池管理費(fèi)低，工程造價(jià)低，沉降污泥可靠重力排出。一般沉降池也可排除漂浮物質(zhì)，多設(shè)有浮渣去除機(jī)械。在沉降池方面，較新發(fā)展的是斜管斜板沉降池。其基本原則就是大大增加池表面面積，因而提高去除效率。為增強(qiáng)沉降效果，目前常采用添加沉降劑的方法。石灰和石灰石是常用

43、的沉降劑。3)氧化單元氧化進(jìn)行的方式有空氣氧化、化學(xué)氧化、電解氧化三種?？諝庋趸饕瞧貧夂统溲?化學(xué)氧化利用氧化劑(如高錳酸鉀)氧化水中污染物；電解氧化是指在任何氧化一還原劑作用下(不一定含氧)發(fā)生的氧化作用。礦井水凈化中主要用到的是自然曝氣充氧過(guò)程。該單元的主要功能是將廢水中有機(jī)物質(zhì)氧化，達(dá)到氧化的終端產(chǎn)物CO：和H：，這對(duì)于降低(COD)是十分有效的。在礦井水處理中另一個(gè)有利方面是將Fe2+氧化成Fe3+，通過(guò)沉淀，從而除掉礦井水中的鐵。4)化學(xué)凝聚單元礦井水中一般含有很多膠狀物質(zhì)，沉淀所需時(shí)間長(zhǎng)、效果差、常采用化學(xué)凝聚法處理。添加有機(jī)絮凝劑或無(wú)機(jī)棍凝劑，消除膠體所帶電荷，使之凝聚變成絮

44、狀物，迅速沉淀以達(dá)到廢水凈化的目的。常用的有機(jī)聚合電解質(zhì)絮凝劑聚丙烯酞胺(中)，聚丙烯酸(陰)，聚乙烯亞胺(陽(yáng)；常用的無(wú)機(jī)混凝劑有鋁鹽、三價(jià)鐵鹽和鎂鹽。目前在礦井水處理中聚合堿式氯化鋁使用效果最顯著，凝聚速度快、用量少、形成的礬花大、成本低。鎂鹽在石灰處理工藝中，有不可替代的優(yōu)勢(shì)目前絮凝和混凝的理論和工藝發(fā)展很完善，為了增強(qiáng)凝聚效果，常常將助凝劑與其一起投入所處理的礦井水中。助凝劑為某種不溶于水的粒狀物質(zhì)，它們的投入能形成較大絮體的內(nèi)核，加速凝聚和沉降作用，投加助凝劑將加大污泥量5)過(guò)濾單元只有在礦井水過(guò)濾前投加混(絮)凝劑，才能獲得清澈的濾后水。在澄清池內(nèi)投加混凝劑，能降低澄清池出水濁度、過(guò)

45、濾系統(tǒng)的固體負(fù)荷，化學(xué)混凝后，過(guò)濾可獲得100%的去除率。若不加混凝劑，濾池截除懸浮固體的效率僅為50一80%濾前投加混凝劑的作用是十分突出的。雖然投加混凝劑增加了成本，加大了污泥量，但縮短了過(guò)濾周期，提高了凈化效果，所以混凝劑還是為礦井水處理系統(tǒng)所歡迎的。目前常用的濾池有重力無(wú)閥濾池，移動(dòng)床濾池、微孔篩濾機(jī)、壓力式深床顆粒濾池、重力式深床顆粒濾池，后二種是高速過(guò)濾系統(tǒng)。過(guò)濾單元的設(shè)計(jì)和選型最重要的參數(shù)是過(guò)濾周期。它和進(jìn)水懸浮固體濃度，濾池的水力負(fù)荷、濾料的種類(lèi)和尺寸密切相關(guān)。6)消毒單元由于礦井水受到人類(lèi)生產(chǎn)生活活動(dòng)的污染而含有大量細(xì)菌，在處理工藝中，必須加以消毒滅菌。一般在過(guò)濾后加氯消毒。

46、前面述及的六個(gè)單元，為礦井水處理工藝的初級(jí)單元?？梢愿鶕?jù)礦井水的成份，凈化要求而優(yōu)化組合，形成礦井水的初級(jí)凈化處理工藝流程。對(duì)于比較清潔的礦井水，經(jīng)過(guò)初級(jí)凈化處理，便可以達(dá)到資源化利用的目的。7)輔助單元在礦井水凈化處理工藝中，各單元均產(chǎn)生大量的污泥，對(duì)這些污泥必須妥善處理。一般采用板框式壓濾機(jī)、自動(dòng)清料間歇式壓濾機(jī)、連續(xù)旋轉(zhuǎn)壓濾機(jī)等機(jī)具進(jìn)行固液分離處理。處理后的污泥，根據(jù)其成份特性，或做水泥原料、或做肥料、或做煤泥燃料、或填埋處理。3.3.2 礦井水深度處理單元針對(duì)礦井水中重度污染的因子，單純的初級(jí)處理單元的組合，是無(wú)法脫除干凈的。經(jīng)初級(jí)處理后的礦井水仍可有一些無(wú)機(jī)鹽類(lèi)、金屬和有毒物質(zhì)超標(biāo)，

47、達(dá)不到生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)用水及農(nóng)田灌溉，因此，應(yīng)有針對(duì)性地增加一些深度處理單元，以解決這一問(wèn)題。1)高硬度去除單元對(duì)于高硬度的礦井水，可采用石灰或石灰蘇達(dá)灰軟化法。在不需要徹底去除硬度的場(chǎng)合，該方法可將硬度降低到80100mg/L，遠(yuǎn)低于生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)。本方法的運(yùn)行費(fèi)用比電滲析法和離子交換樹(shù)脂法便宜得多。碳酸鹽硬度: Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=CaCO3 +H2O處理過(guò)程中，石灰總是投過(guò)量，再通以二氧化碳，可獲得穩(wěn)定的處理效果。此處理單元應(yīng)設(shè)在沉淀，凝聚之前。2)除鐵單元初級(jí)處理后的鐵、錳超標(biāo)，與初級(jí)工藝的曝氣不充分法存在困難時(shí)，可利用高錳酸鉀處理池，去除鐵、錳。鐵、錳的氧化速度隨

48、著水溫升高，攪拌強(qiáng)度增加而加快，反應(yīng)發(fā)生后，錳鹽就沉析出來(lái)，形成磯花沉淀并能網(wǎng)捕其他膠體物質(zhì)。該方法還能漂白水，去除水中臭味，并能去除90%的酚，是一種經(jīng)濟(jì)高效的深度處理單元。3)脫硫單元電滲析脫硫是一種成熟的技術(shù)，其他如離子交換法，反滲透法等均可作為有效的硫酸鹽脫除單元。但其造價(jià)高，運(yùn)行費(fèi)用大、維護(hù)復(fù)雜、限制了它們使用和推廣。生物法脫硫，對(duì)環(huán)境條件要求苛刻，難以實(shí)現(xiàn)。目前比較理想的方法用6210凈水劑脫硫。該凈水劑是以鋁鈣渣為主要原料研制成功的。在溫室時(shí)，反應(yīng)30分鐘以上，SO42-去除率可達(dá)90%以上。6210在去SO42-除時(shí)，也能去除Ca， Mg等離子。 6210為固體粉末，投加后沉降

49、性能好:兼?zhèn)浠炷突瘜W(xué)作用兩種性能，是一種性能優(yōu)良的凈水劑。4)脫氟單元去除礦井水中氟的主要方法有石灰沉淀法、活化鋁吸附法等。在水中投加石灰后就形成氟化鈣沉淀。在高硬度去除的同時(shí)，一起被去除。由于CaF2溶解度為7.8mg/L，成為本方法的限制因素。雖然可用投加鎂鹽的方法解決，但效果并不理想。近年發(fā)展起來(lái)的一種方法是活化鋁吸附法。用活化鋁(鋁的氧化物)去粘合鋁和氟化物，使其成為一種絡(luò)合物，能成功地降低氟化物濃度到1 mg/L的幅度?；罨X吸附氟化物的能力在1.6kg/m3左右。對(duì)一些最常碰到的重度污染因子，可用上述深度處理單元。對(duì)不常見(jiàn)的污染因子，此處不做過(guò)多的介紹，可以查閱其他專(zhuān)著。3.3.

50、3 礦井水處理的高級(jí)單元在礦井水資源化過(guò)程中，經(jīng)過(guò)初級(jí)處理和深度處理，仍達(dá)不到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然可以采取更高一級(jí)的處理單元來(lái)處理礦井水，主要有： 1)電滲析單元； 2)反滲透單元； 3)離子交換單元； 4)蒸餾法單元； 5)生物脫稍單元；7)濕地處理單元。這些工藝，技術(shù)先進(jìn)，脫除效率高，可成為礦井水終極處理方法。但一般來(lái)講這些高級(jí)處理單元往往是工程造價(jià)高、運(yùn)行費(fèi)用高，維護(hù)維修復(fù)雜且費(fèi)用高。尤其是當(dāng)操作管理不當(dāng)時(shí)，會(huì)使處理后達(dá)標(biāo)的礦井水變得昂貴，一般不是十分缺水的地區(qū)，不做這樣的工藝設(shè)計(jì)。3.4 礦井水綜合利用技術(shù)利具體應(yīng)用山東省七五煤礦許樓礦11主要污染物為懸浮物、有機(jī)物等。特點(diǎn)是：有機(jī)物含量較

51、低，一般BOD濃度為50120mgL。含有較大量的煤泥水成份和洗滌劑成份。根據(jù)山東省環(huán)保局對(duì)南四湖和南水北調(diào)工程水質(zhì)保護(hù)的要求，生活污水處理后水質(zhì)要求達(dá)到中水回用水水質(zhì)要求，生活污水經(jīng)處理后，不得排入地面水系，全部作為生產(chǎn)用水回用，實(shí)現(xiàn)零排放。許樓礦井生活污水處理工藝采用了國(guó)內(nèi)先進(jìn)、可靠的厭氧水解、生物接觸氧化法工藝。3.4.l 設(shè)計(jì)指標(biāo) 設(shè)計(jì)處理水量：2400m3d；處理后水質(zhì)達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB89781996)新擴(kuò)改一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(城鎮(zhèn)二級(jí)污水處理廠出水水質(zhì)要求)和山東省環(huán)保局對(duì)南水湖水質(zhì)的要求。即：BOD520 mgL；CODcr<60 mgL；SS70mgL；NH3一N15mg

52、L；動(dòng)植物油10 mgL；pH值69。出水水質(zhì)達(dá)中水水質(zhì)要求，作為生產(chǎn)回用水。3.4.2 工藝選擇根據(jù)山東七五煤礦許樓礦井生活污水水質(zhì)特點(diǎn)和山東省環(huán)保局對(duì)南四湖排水水質(zhì)要求及中水回用要求，并考慮污水處理效果少受原水水質(zhì)和水溫等的影響，本設(shè)計(jì)生活污水生化處理采用厭氧水解除磷脫氮和好氧生物接觸氧化法與混凝沉淀相配套的處理工藝，以確保處理后的水質(zhì)達(dá)到中水水質(zhì)要求。1)工藝流程生活污水由集水溝匯集后，經(jīng)機(jī)械格柵去除表面飄浮物后入調(diào)節(jié)池，池內(nèi)兼氧曝氣，經(jīng)水量水質(zhì)調(diào)節(jié)后，入?yún)捬醭?，池?nèi)掛膜攪拌，污泥回流；經(jīng)厭氧除磷脫氮后，由潛污泵提升至生物接觸氧化池，池內(nèi)掛膜，池底鼓氧，經(jīng)生物膜上微生物菌群氧化降解處理后，有機(jī)物氧化、降解，上清水自流入反應(yīng)池，入口處加入PAC絮凝劑，出水入二沉池，經(jīng)沉淀澄清后，清