矿井水的治理与利用
矿井水的治理与利用
主要内容 矿井水及其特征 矿井水的分类及其中的主要污染物 矿井水的处理技术 ■矿井水的利用 ■矿井水资源化的效益分析
主要内容 矿井水及其特征 矿井水的分类及其中的主要污染物 矿井水的处理技术 矿井水的利用 矿井水资源化的效益分析
矿井水及其特征 1.矿井水 煤矿生产过程中,经常可以见到地下水流入 巷道和工作面,这就是矿井水。矿井水主要是伴 随矿井开采而产生的水体 2矿井水的特征 矿井水和地下水是一样的,只是在煤炭开采 过程中,矿井水流经采煤工作面和巷道以及采空 区时,受到人为的影响,致使水中含有煤粉、岩 粒等悬浮物,这些物质受生产活动的影响常常含 有细菌,从而导致水质较差。因此,不同煤矿的 矿井水具有 化大的特点
一、矿井水及其特征 1.矿井水 煤矿生产过程中，经常可以见到地下水流入 巷道和工作面，这就是矿井水。矿井水主要是伴 随矿井开采而产生的水体。 2.矿井水的特征 矿井水和地下水是一样的，只是在煤炭开采 过程中，矿井水流经采煤工作面和巷道以及采空 区时，受到人为的影响，致使水中含有煤粉、岩 粒等悬浮物，这些物质受生产活动的影响常常含 有细菌，从而导致水质较差。因此，不同煤矿的 矿井水具有成分复杂，水质水量变化大的特点
矿井水的分类及其中的主要污染物 1.矿井水的分类 根据矿井水所含污染物的特征,一般可将其划分为 般洁净矿井水、高悬浮物矿井水、酸性矿井水、高矿化度 矿井水以及含特殊污染物矿井水等 1.1一般洁净矿井水 洁净矿井水的矿化度及总硬度低,PH接近中性,有 害离子含量极微或未检出,含少量的煤粒和岩粉等悬浮 物,外观呈黑色。此类矿井水的危害较小 1.2高悬浮物矿井水 高悬浮物矿井水的特点是悬浮物含量高,每升达到数 千或数万毫克。受开拓及采煤的影响,矿井水含有大量的 煤粉、岩石粉尘等悬浮物杂质和微生物,颜色呈灰黑色
二、矿井水的分类及其中的主要污染物 1.矿井水的分类 根据矿井水所含污染物的特征，一般可将其划分为一 般洁净矿井水、高悬浮物矿井水、酸性矿井水、高矿化度 矿井水以及含特殊污染物矿井水等。 1.1一般洁净矿井水 洁净矿井水的矿化度及总硬度低，PH接近中性，有 害离子含量极微或未检出，含少量的煤粒和岩粉等悬浮 物，外观呈黑色。此类矿井水的危害较小。 1.2 高悬浮物矿井水 高悬浮物矿井水的特点是悬浮物含量高，每升达到数 千或数万毫克。受开拓及采煤的影响，矿井水含有大量的 煤粉、岩石粉尘等悬浮物杂质和微生物，颜色呈灰黑色
1.3酸性矿井水 生的主要原因是开采含有大量黄铁矿(FeS2)的煤 层时,黄铁矿在空气中的氧化和某些细菌的作用,氧化生 成亚硫酸和硫酸,当煤中所含碳酸盐和其他碱性物质不足 以中和上述酸性氧化产物时,矿井水即呈现酸性 酸性矿井水的PH值一般在6以下,往往可引起煤和岩 石中的金属元素溢出,使矿井水中铁、锰等重金属离子增 加:另外,水中的游离酸与部分碳酸盐矿物质反应,增加 了无机盐类,导致矿井水的总硬度和矿化度升高。其他 些因素也会影响矿井水的酸性程度,但酸性矿井水PH值 的大小主要还是与煤中的含硫量有直接关系
1.3 酸性矿井水 产生的主要原因是开采含有大量黄铁矿（FeS2）的煤 层时，黄铁矿在空气中的氧化和某些细菌的作用，氧化生 成亚硫酸和硫酸，当煤中所含碳酸盐和其他碱性物质不足 以中和上述酸性氧化产物时，矿井水即呈现酸性。 酸性矿井水的PH值一般在6以下，往往可引起煤和岩 石中的金属元素溢出，使矿井水中铁、锰等重金属离子增 加；另外，水中的游离酸与部分碳酸盐矿物质反应，增加 了无机盐类，导致矿井水的总硬度和矿化度升高。其他一 些因素也会影响矿井水的酸性程度，但酸性矿井水PH值 的大小主要还是与煤中的含硫量有直接关系
1.4高矿化度矿井水 高矿化度矿井水中含有较高的可溶性盐类及 悬浮物质。含盐量大于1000mg/L,有的甚至达 到10000mg(矿化度在1000mg/L以下为淡水; 1000-3000mg/L为微成水;3000-10000mg/L 为咸水;10000-50000mg儿为盐水:大于 5000m为卤水)。当其含有较高的氯化物 和硫酸盐时,会使水带咸味或苫涩味,因此有苫 咸水之称 1.5含特殊污染物矿井水 所谓含特殊污染物矿井水主要指含有毒、有 害元素或放射性元素等污染物的矿井水
1.4 高矿化度矿井水 高矿化度矿井水中含有较高的可溶性盐类及 悬浮物质。含盐量大于1000mg/L，有的甚至达 到10000mg/L（矿化度在1000 mg/L以下为淡水； 1000－3000mg/L为微咸水；3000－10000 mg/L 为咸水；10000－50000 mg/L为盐水；大于 50000 mg/L为卤水）。当其含有较高的氯化物 和硫酸盐时，会使水带咸味或苦涩味，因此有苦 咸水之称。 1.5含特殊污染物矿井水 所谓含特殊污染物矿井水主要指含有毒、有 害元素或放射性元素等污染物的矿井水
2矿井水中的主要污染物 1)有毒污染物 包括汞、铅、铬等重金属元素,氟化物、氰化物等无机毒物, 以及酚类、多环芳烃、多氯联苯等有机毒物 2)无机污染物 包括无机酸、盐类和无机悬浮物。它们不但破坏水体的自然 冲作用,抑制水生生物和农作物的生长 且也腐蚀水工设施 量的悬浮物会淤塞河道与湖泊,甚至使鱼类室息而死 3)病原体微生物 包括各种病毒和细菌等病原微生物以及寄生虫和卵,它们进 入水体后,会通过饮用或接触等途径使人畲致病 4)富营养化污染物 主要是含有大量氮、磷等植物营养物。这类水进入湖泊、水 库、河流后,能促使藻类急速繁殖,造成水体的“富营养化”, 重时可导致水体的腐败与水生生物的消亡
2.矿井水中的主要污染物 1）有毒污染物 包括汞、铅、铬等重金属元素，氟化物、氰化物等无机毒物， 以及酚类、多环芳烃、多氯联苯等有机毒物。 2）无机污染物 包括无机酸、盐类和无机悬浮物。它们不但破坏水体的自然 缓冲作用，抑制水生生物和农作物的生长，而且也腐蚀水工设施； 大量的悬浮物会淤塞河道与湖泊，甚至使鱼类窒息而死。 3）病原体微生物 包括各种病毒和细菌等病原微生物以及寄生虫和卵，它们进 入水体后，会通过饮用或接触等途径使人畜致病。 4）富营养化污染物 主要是含有大量氮、磷等植物营养物。这类水进入湖泊、水 库、河流后，能促使藻类急速繁殖，造成水体的“富营养化” ， 严重时可导致水体的腐败与水生生物的消亡
矿井水的处理技术 1.洁净矿井水的处理及利用 此类矿井水水质好,pH为中性,不含有毒、 有害离子,浊度低。一般采用清污分流方式,即 利用各自单设的排水系统,将洁净矿井水和已被 污染的矿井水分而排之。洁净矿井水经简单处理 后作为某些工业用水,或经消毒处理后供生活饮 用。有的洁净矿井水含有多种微量元素,可开发 为矿泉水 采取清污分流法,设备投资少,运行成本低, 并可减少矿井污水处理量及外排量,是目前煤矿 最为经济有效地利用矿井水的一种手段
三、矿井水的处理技术 1.洁净矿井水的处理及利用 此类矿井水水质好，pH为中性，不含有毒、 有害离子，浊度低。一般采用清污分流方式，即 利用各自单设的排水系统，将洁净矿井水和已被 污染的矿井水分而排之。洁净矿井水经简单处理 后作为某些工业用水，或经消毒处理后供生活饮 用。有的洁净矿井水含有多种微量元素，可开发 为矿泉水。 采取清污分流法，设备投资少，运行成本低， 并可减少矿井污水处理量及外排量，是目前煤矿 最为经济有效地利用矿井水的一种手段
2含悬浮物矿井水的处理 2.1常规处理 一般釆用混凝、沉淀、过滤、消毒的工艺进行 处理。图1给出在含悬浮物矿井水处理中常用的 基本工艺流程。 加药 消毒 水塔 调节池 澄清池 过滤池 清水池 提升泵站 浓缩池 压滤机 外 矿井水 井下水仓 图1含悬浮物矿井水处理基本工艺流程
2.含悬浮物矿井水的处理 2.1常规处理 一般采用混凝、沉淀、过滤、消毒的工艺进行 处理。图1给出在含悬浮物矿井水处理中常用的 基本工艺流程。 调节池 提升泵站 井下水仓 澄清池 过滤池 清水池 水塔 浓缩池 压滤机 矿井水 加药 消毒 外运 图1 含悬浮物矿井水处理基本工艺流程
2.2井下水仓混凝沉淀处理 井下水仓对矿井水进行混凝沉淀处理的方法,是使 矿井水在井下水仓停留较长时间(大于30min),在距离 水仓前50m左右的排水沟中投药,并在沟中铺设大块矸 石,人为制造水力湍流,促使混凝剂充分混合反应;并 井下主副水仓定期交替清泥,从而取得了更好的处理 汝果 2.3氧化塘净化矿井水 煤矿开采后经常出现大面积的塌陷区,可将塌陷坑 改造成氧化塘,利用自然条件下的微生物处理原理净化 矿并水(如图2)。氧化塘水面还可放养各种水生生物及种 植水面作物,利用生物塘提高所处理矿井水的水质,使 出水水质达到渔业水域及农灌用水的要求,同时也增加 了经济效 矿井水 沉淀池 滤床沟 综合利用氧化塘出水 图2氧化塘净化矿井水工艺流程
2.2井下水仓混凝沉淀处理 井下水仓对矿井水进行混凝沉淀处理的方法，是使 矿井水在井下水仓停留较长时间 (大于30min) ，在距离 水仓前50m左右的排水沟中投药，并在沟中铺设大块矸 石，人为制造水力湍流，促使混凝剂充分混合反应；并 行井下主副水仓定期交替清泥，从而取得了更好的处理 效果。 2.3氧化塘净化矿井水 煤矿开采后经常出现大面积的塌陷区，可将塌陷坑 改造成氧化塘，利用自然条件下的微生物处理原理净化 矿井水(如图2)。氧化塘水面还可放养各种水生生物及种 植水面作物，利用生物塘提高所处理矿井水的水质，使 出水水质达到渔业水域及农灌用水的要求，同时也增加 了经济效益。 矿井水 沉淀池 滤床沟 综合利用氧化塘 出水 图2 氧化塘净化矿井水工艺流程