李曦濱

(中國煤炭地質(zhì)總局水文地質(zhì)局，河北 邯鄲 056004)

0 前言

煤炭是我國重要的支柱能源，煤炭在開采過程中會形成大量煤礦酸性廢水(acid mine drainage，AMD)。煤礦酸性廢水是含硫化物的煤礦床在開采過程中被氧化而產(chǎn)生的pH值低于6的礦井水，對生態(tài)環(huán)境破壞性極大，其主要特點為pH較低，一般在4～6，含有高濃度的硫酸鹽以及多種可溶性的重金屬離子，如Fe2+、Mn2+等。酸性廢水的直接排放不僅造成水資源的浪費，而且污染水資源、生態(tài)環(huán)境及土地資源，危害農(nóng)作物、水生生物和人體健康。煤礦酸性廢水因其量大、面廣、污染嚴(yán)重、治理難度大而成為制約地方生態(tài)環(huán)境及經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的一大障礙[3]。

貴州是我國煤炭資源豐富的省份之一，高硫含量是貴州煤的特征[9]，煤中含硫量接近或高于3%，以黃鐵礦含硫為主[10]。煤礦在開采過程中，因含煤地層中所含硫化物(主要為黃鐵礦)的賦存環(huán)境變化而自發(fā)進行氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生AMD。由于貴州省煤礦開采主要以小煤礦為主，礦井水及煤矸石排放無序，導(dǎo)致煤礦酸性廢水排放成為突出的環(huán)境問題[4]。

1 魚洞河流域煤礦酸性廢水污染現(xiàn)狀及煤炭開采污染方式

1.1 污染現(xiàn)狀

貴州省凱里市魚洞河流域位于貴州東南部，流域面積約267km2(圖1)。區(qū)內(nèi)自然資源豐富多樣，主要礦產(chǎn)資源有煤礦、鋁土礦、菱鐵礦、重晶石和石灰?guī)r礦等。自20世紀(jì)80年代初期魚洞河流域大規(guī)模開采煤炭資源，小煤礦遍布，私挖亂采嚴(yán)重，形成地下煤巷錯綜復(fù)雜和大面積采空區(qū)，導(dǎo)致含煤地層與上伏巖溶地層溝通，巖溶水進入礦坑，與煤層產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成酸性廢水。由于多數(shù)礦井布置在河流兩側(cè)，礦井酸性廢水沿井口排泄匯入河流。造成魚洞河流域及其支流白水河、平路河、泡木河等水體呈現(xiàn)出黃褐黃、鐵銹黃色，渾濁度高，有顆粒狀黃色懸浮物，手感滑膩，具鐵腥味。魚洞河流域河水嚴(yán)重污染，整體水質(zhì)現(xiàn)狀屬劣Ⅴ類水。同時，煤礦排放煤矸石隨意堆放，經(jīng)降雨淋濾析出有害成分，污染地表水、地下水及土壤。

圖1 魚洞河流域地理位置示意Figure 1 Yudonghe valley geographical position

魚洞河流域煤礦酸性廢水排放的特點：

2)煤礦酸性廢水中污染物種類與煤質(zhì)特征及地質(zhì)條件相關(guān)。魚洞礦區(qū)煤質(zhì)為高硫、高灰分、低發(fā)熱量煙煤，富含硫鐵礦，屬陸植煤類—腐植煤型。梁山組上覆二疊系棲霞茅口組巖溶發(fā)育，造成具有極強侵蝕能力的酸性廢水大量排出，環(huán)境污染嚴(yán)重。

3)流域內(nèi)采煤歷史長，小煤窯較多，形成一定規(guī)模的采空區(qū)。由于分布于巖溶地區(qū)，受氣候和地質(zhì)條件影響，導(dǎo)致廢水排放點多、面廣、分散、持久，對水環(huán)境、土壤環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的污染嚴(yán)重。同時，酸性廢水造成河流覆蓋含鐵沉積物嚴(yán)重影響人視覺景觀感受[4]。

4)流域內(nèi)受國家及貴州省能源政策及資源條件的影響，小煤礦廢棄或關(guān)閉形成無主煤礦，喪失主體的廢棄無主煤礦產(chǎn)生的酸性廢水排放點多、面廣分散，無人管理，治理難度大。煤礦閉坑后產(chǎn)生的酸性廢水排放已成為本區(qū)乃至貴州省一個突出的水環(huán)境污染問題[4]。

1.2 煤炭資源及煤礦開采條件

魚洞河流域內(nèi)煤炭資源分布于兩個區(qū)域。西區(qū)主要分布在大風(fēng)洞斷層西側(cè)，沿斷層呈帶狀分布；東區(qū)主要分布在白水河及平路河中下游至重安江一帶。煤炭保有儲量8 142萬t[1]。

魚洞河流域煤炭資源開采歷史較早。據(jù)調(diào)查，沒有登記造冊和沒有留下開采記錄的老窯已無法統(tǒng)計，記錄造冊的煤礦先后有80余座，至今已關(guān)閉停產(chǎn)。現(xiàn)存大量責(zé)任主體滅失的無主煤礦，煤礦廢水無人管理，長期排入就近河道，造成了流域河流的嚴(yán)重污染。目前對魚洞河流域造成污染的礦井主要分布在東西兩個區(qū)域。西部分布于白水河上游的大貓山、飛龍煤礦等4個煤礦；東部分布集中在白水河與平路河的中下游兩岸，主要有順發(fā)、橋頭、芭茅坪、江口煤礦等54個煤礦。煤礦主采煤層為二疊系梁山組，可采煤層一層，煤層厚度0.6～1.3m，傾角小于10°。開采方式多以斜井、平硐開拓開采為主，頂板垮落管理。開采規(guī)模較小，一般在3～15萬t/a。

1.3 煤礦酸性廢水排放污染方式

魚洞河流域污染源主要來源于煤礦酸性廢水的排放及煤矸石污染，其排放污染方式為：

1)煤礦礦井口直接排放廢水。主要為礦井口(斜井、平硐、風(fēng)井、排水巷等)出水自流直接排放，是魚洞河流域污染的主要排放方式。此類方式受降雨影響季節(jié)變化明顯，豐水期水量增大，枯水期水量下降。當(dāng)大氣降水入滲至采空區(qū)聚集，水位標(biāo)高高于礦井口標(biāo)高時，礦井水則會沿井口流出，因斷面大，徑流通暢，排放量較大，成為排放的主要通道。據(jù)調(diào)查在魚洞河、白水河兩岸共有礦井水排放點24處，酸性廢水排放量為3 000～8 000m3/h。

2)通過溶洞、暗河間接排放。通過調(diào)查和取樣測試，個別煤礦井下巷道與溶洞、暗河溝通排泄礦井水，如萬利-青杠坳煤礦等，導(dǎo)致流域內(nèi)7處巖溶大泉、暗河，遭受煤礦酸性廢水的污染，如桃子沖巖溶泉、魚洞泉等泉點。受礦井污染酸性廢水影響的巖溶泉點水量為1 500～2 000m3/h。

3)煤矸石淋濾污染。據(jù)調(diào)查流域內(nèi)煤矸石堆放點200多處，矸石總量約300萬m3。大部分就近雜亂堆放于井口或河道附近。煤矸石在大氣降水淋濾下產(chǎn)生酸性廢水沿溝谷匯入河流，造成地表水體污染。

2 魚洞河流域區(qū)域地質(zhì)及水文地質(zhì)背景

2.1 地質(zhì)背景

魚洞河礦區(qū)大地構(gòu)造位于揚子準(zhǔn)地臺黔北臺隆遵義斷拱的貴陽復(fù)雜構(gòu)造變形區(qū)與黔南臺陷的交接地帶[1]。區(qū)內(nèi)構(gòu)造總體形態(tài)呈NE向復(fù)向斜構(gòu)造體系，以北東南西向褶皺和斷層為主，主要有大風(fēng)洞逆斷層、魚洞正斷層、大泡木向斜、魚洞向斜等。構(gòu)造條件屬復(fù)雜型[1]。

區(qū)內(nèi)出露地層由老至新有：志留系、泥盆系、石炭系、二疊系下統(tǒng)梁山組、棲霞組和茅口組及第四系。其中，二疊系下統(tǒng)梁山組為主要含礦地層，巖性由石英砂巖、炭質(zhì)頁巖、煤層、鋁土巖夾黃鐵礦團塊或結(jié)核，分三段，底部含鐵礦層，厚度0～1.5m；中部含鋁土礦層，厚度0.8～6.0m；上部含煤(炭質(zhì))層，厚度2.2～3.6m。總厚度20～30m。

2.2 水文地質(zhì)條件背景

2.2.1 巖溶含水層

依據(jù)地下水的賦存條件、水力特征、水理性質(zhì)及地質(zhì)結(jié)構(gòu)，魚洞礦區(qū)主要含水層劃分為四層：第四系松散孔隙含水層、二疊系茅口棲霞組巖溶裂隙含水層、石炭系擺佐組巖溶裂隙含水層和泥盆系堯梭組巖溶裂隙含水層。其中，位于梁山組煤層之上的二疊系下統(tǒng)茅口組-棲霞組巖溶裂隙含水層是本區(qū)最主要的強含水層，巖性為深灰色中厚層狀灰?guī)r，該組灰?guī)r風(fēng)化和巖溶作用強烈，巖溶發(fā)育，發(fā)育大量落水洞、地下暗河，富水性強但不均一。據(jù)以往地質(zhì)勘探揭露該層鉆孔溶蝕現(xiàn)象巖溶率8.8%，溶洞現(xiàn)象巖溶率5.7%[1]。據(jù)地質(zhì)調(diào)查流域內(nèi)溶洞57個，出水溶洞占36.80%，大型溶洞、暗河均位于含水層底部，發(fā)育標(biāo)高在+679～+1 069m。出露泉點約108個，流量0.07～600m3/h，大流量泉點多分布在河流岸邊。

2.2.2 巖溶發(fā)育特征

該區(qū)碳酸鹽巖分布廣泛，受地形、巖性、構(gòu)造作用以及濕潤多雨的氣候條件影響，巖溶化程度較高。茅口棲霞組巖溶最為發(fā)育，水動力條件最強。巖溶發(fā)育特征主要表現(xiàn)在：

1)巖溶發(fā)育受地形地貌影響，不同的地貌單元巖溶發(fā)育程度、形態(tài)、規(guī)模差異較大；

2)巖溶發(fā)育程度受巖性控制明顯，本區(qū)可溶性碳酸鹽與碎屑巖相間分布，可溶性鹽占據(jù)主導(dǎo)地位。巖溶發(fā)育主要集中在茅口棲霞組灰?guī)r中，如龍場-魚洞巖溶管道、地下暗河；

3)巖溶形態(tài)多樣化，地表巖溶以石牙、溶溝(槽)、洼地、落水洞為主；地下巖溶以溶孔、溶洞、巖溶管道和地下暗河為主，規(guī)模差異大，具多層性、延伸性。

4)巖溶發(fā)育受構(gòu)造作用影響明顯，以北東向展布的斷裂影響是溶蝕的主要方向，巖石切割破碎，給地下水存儲、運移、溶蝕創(chuàng)造有利空間，地表水、地下水交換頻繁巖溶作用強烈。

5)巖溶發(fā)育受水動力作用明顯。區(qū)內(nèi)地下水主要為大氣降水補給，多年平均降水量1 264.7mm，雨量豐富，水動力作用使得地下水溶蝕作用增強、活動頻繁。

2.2.3 地下水補徑排條件

區(qū)內(nèi)地下水主要為大氣降水補給，降雨集中在4～8月，地下水動態(tài)屬氣象型。區(qū)內(nèi)巖溶地下水的補給、徑流、排泄嚴(yán)格受地形切割、巖性及構(gòu)造的控制，形成若干獨立的小的水文地質(zhì)單元。巖溶地下水以溶隙、溶孔、溶洞、管道及暗河的形式徑流，受非可溶巖的阻隔或地形切割，以泉的形式排泄于溪溝及河流。此外，煤礦開采導(dǎo)致區(qū)內(nèi)地下水徑流途徑的改變，周邊地下水由礦井涌出，導(dǎo)致巖溶大泉水量減少甚至疏干，礦井排水成為人為排泄方式。

3 國內(nèi)外煤礦酸性廢水治理技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

3.1 現(xiàn)狀

目前國內(nèi)外對礦山酸性廢水處理的技術(shù)方法主要有化學(xué)處理、物理處理及生物處理等技術(shù)方法，常見的工藝方法主要包括中和法、微生物法及人工濕地法等。近年來，國內(nèi)外專家學(xué)者加強對新技術(shù)方法的試驗研究工作，酸性廢水治理領(lǐng)域有了較大的發(fā)展，出現(xiàn)了一系列新技術(shù)、新方法和新工藝，如電化學(xué)技術(shù)、膜分離技術(shù)、反滲透技術(shù)及源頭治理技術(shù)等[2]。

3.2 發(fā)展趨勢

目前，隨著國內(nèi)外科學(xué)技術(shù)水平的快速發(fā)展和科技創(chuàng)新，礦山酸性廢水治理技術(shù)方法手段呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢。主要表現(xiàn)在以下方面：

1)由低效、高成本向高效、低成本的方向發(fā)展[6]。傳統(tǒng)的酸性廢水處理技術(shù)存在著處理成本高，處理效率低等問題。如石灰法，存在結(jié)垢嚴(yán)重，易堵塞管道及沉淀污泥量大，容易造成二次污染等弊端。如何減少沉淀和污泥量，節(jié)省污泥處理運輸費用，降低處理成本，提高廢水處理效率，科研工作者開展了大量研究和實踐，如楊曉松、劉峰彪[11]改進沉淀物形態(tài)等，成為目前發(fā)展的方向。

2)由末端治理向源頭控制方向發(fā)展。廢水處理過程，相比末端治理，源頭控制的意義更大，越來越受到重視，成為當(dāng)今研究發(fā)展的主要方向。源頭控制新技術(shù)有抑制鐵氧化菌、鈍化處理、工程覆蓋、充填技術(shù)等[6]。如美國賓州阿多比采礦公司布蘭齊頓矸石場中黃鐵礦含量達14.2%，采用殺菌處理技術(shù)后含酸量下降80%，環(huán)境危害降低。鈍化處理[12]是通過化學(xué)物理反應(yīng)在硫化物礦物顆粒表面形成一層不溶的惰性膜。工程覆蓋主要是利用覆蓋物來降低廢石中氧的濃度，達到減緩硫化物的氧化速度。張瑞雪、吳攀等提出利用碳酸鹽巖充填采空區(qū)避免酸性廢水外排的技術(shù)[4]。德興銅礦將集成控制技術(shù)應(yīng)用于礦山廢水綜合治理中取得了顯著的環(huán)境、經(jīng)濟和社會效益[7]。

3)由達標(biāo)處理向資源化處理方向發(fā)展。目前，礦山常用的酸性廢水處理方法幾乎都是中和沉淀后達標(biāo)排放，處理成本高，浪費水資源和水中的金屬資源。武強院士指出，在對礦井酸性廢水進行無害化處理的基礎(chǔ)上，考慮資源化處理的可行性，形成良性的循環(huán)，使單純的治理上升到資源再利用的高度。如微生物法處理礦山酸性廢水具有費用低、適用性強、可回收短缺原料單質(zhì)硫等優(yōu)點[8]。

4 魚洞河流域酸性廢水綜合治理新技術(shù)應(yīng)用研究

4.1 源頭控制+末端治理的綜合治理技術(shù)方案的選擇確定

礦井酸性廢水排放，為煤層開采頂板破壞后大氣降水和上覆巖溶水等補給水源進入礦井采空區(qū)，水煤反應(yīng)后酸性廢水自井口排出。目前，國內(nèi)及貴州酸性廢水的治理模式多為末端治理建設(shè)廢水處理站(被動處理)，我國南方降雨充沛的氣候條件，造成酸性廢水源源不斷，治理設(shè)施需要長期運行且成本居高不下，致使很多廢水處理站運行不正常，出水不達標(biāo)。

通過地質(zhì)環(huán)境調(diào)查，分析研究污染的機理，結(jié)合煤礦廢水排放條件，提出將國內(nèi)最新的煤礦區(qū)域治理防治水技術(shù)應(yīng)用到治理上，實施源頭控制(主動處理)，減少地下水對廢棄礦井采空區(qū)的補給量，封堵地下水進入礦井的通道，以達到從源頭上減少污水的排放總量的目的；同時，結(jié)合煤礦井口處理工程的末端治理，采用井口可滲透反應(yīng)墻→連續(xù)堿→人工濕地處理技術(shù)工藝，最終實現(xiàn)酸性廢水的達標(biāo)排放。選擇實施源頭控制+末端治理的技術(shù)治理模式，將打破傳統(tǒng)的治理模式，是一種標(biāo)本兼治理的新模式。

4.2 源頭控制——采空區(qū)頂板區(qū)域治理技術(shù)

源頭控制采用的區(qū)域治理技術(shù)是在治理范圍內(nèi)通過地面施工鉆孔對采空區(qū)頂板含水層進行注漿改造，達到阻斷頂板含水層與采空區(qū)之間水力聯(lián)系的綜合技術(shù)方法。即在探查煤層頂板導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度的基礎(chǔ)上，采用多分支水平定向鉆探技術(shù)結(jié)合高效的地面高壓注漿控制技術(shù)，對探查到的導(dǎo)水通道及巖溶裂隙、構(gòu)造裂隙等進行注漿改造，完成區(qū)域治理。在實施區(qū)域治理的同時，采取“一礦一策”的治理思路，針對各煤礦的特定條件結(jié)合采用關(guān)鍵通道封堵、帷幕注漿、采空區(qū)充填等技術(shù)手段。

采空區(qū)頂板區(qū)域治理主要關(guān)鍵技術(shù)：

1)多分支水平定向鉆探技術(shù)。魚洞河流域地貌為巖溶中低山，山地地形對于鉆探工程施工極為不利，鉆場選擇和平整上難度大。因此，選擇一種便于鉆場布置的鉆探工藝顯得尤為重要。通過對比分析，治理工程擬采用多分支定向鉆井技術(shù)進行實施。該技術(shù)主要分為俯角多分支水平定向鉆探區(qū)域治理技術(shù)和仰角旋轉(zhuǎn)式大角度爬坡技術(shù)。近年來，中國煤炭地質(zhì)總局所屬單位在煤礦區(qū)地面區(qū)域治理中采用多分支水平定向鉆進關(guān)鍵技術(shù)，較好地解決了防治水技術(shù)難題。

多分支水平定向鉆探區(qū)域治理技術(shù)是先施工主孔，后造斜至治理目標(biāo)層成水平孔，在目標(biāo)層中保持水平鉆進，然后對治理目標(biāo)層進行注漿的一種技術(shù)。水平孔以“帶、羽”狀結(jié)合的方式有效探知目標(biāo)層鉆進范圍內(nèi)的裂隙和構(gòu)造，使原來在水平方向無聯(lián)系的裂隙、斷裂構(gòu)造、溶孔溶洞等滲流通道互相連通，提高了目標(biāo)層區(qū)域注漿效果(圖2)。

圖2 多分支水平定向鉆井施工示意Figure 2 A schematic diagram of multi-lateralhorizontal directional borehole construction

多分支定向鉆井技術(shù)的優(yōu)勢：①通過實施多分支井，可大大壓縮鉆孔數(shù)量，減少農(nóng)田和林地占用，工程施工對環(huán)境的影響大幅減弱；②通過實施水平鉆井，可實現(xiàn)治理目的層“線狀”揭露，通過后續(xù)注漿治理從而實現(xiàn)“面狀”覆蓋，達到“立體”防治的目的；③通過地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，可有效控制水平鉆井軌道，起到繞障、定向作用，達到水平鉆井軌跡按需覆蓋。

2)注漿層位的選擇確定。注漿目的層選取需具備以下條件：①所選層位具備可注性，裂隙發(fā)育，利于漿液擴散；②所選層位具備一定強度，在煤層頂板形成隔水蓋層；③所選層位應(yīng)具備持漿能力。

綜合地層條件和開采方式等因素研究分析，注漿層位確定為棲霞茅口組下部，煤層頂板導(dǎo)水裂隙帶以上5～50m的石灰?guī)r層段。

3)注漿技術(shù)。自20世紀(jì)90年代我國已將采煤工作面頂?shù)装搴畬痈脑鞛楦羲畬拥墓に嚪椒?，廣泛用于煤礦治理水害和加固巖層，取得較好的經(jīng)濟效益。本次治理采用注漿技術(shù)改造煤層頂板棲霞茅口組巖溶含水層，將一種或幾種材料配制成漿液，用壓送設(shè)備將其壓入含水層或破碎地層中凝固膠結(jié)，起到堵水或加固作用，封堵巖溶裂隙通道將其改造為相對隔水層。

4.3 末端治理——井口可滲透反應(yīng)墻→連續(xù)堿→人工濕地治理技術(shù)

主要是在可滲透反應(yīng)墻填料和連續(xù)堿產(chǎn)生系統(tǒng)填料的確定、人工濕地基質(zhì)及植物選擇和工藝參數(shù)優(yōu)化確定的基礎(chǔ)上，充分利用廢棄的礦井巷道口內(nèi)部空間，在井口內(nèi)部一定的距離內(nèi)建設(shè)可滲透反應(yīng)墻處理系統(tǒng)，除掉水中的懸浮物、鐵、錳等污染物質(zhì)，同時在礦井出水外附近建設(shè)連續(xù)堿→人工濕地系統(tǒng)，可有效去除出水中的酸及鐵、錳等污染物，水體得以凈化，實現(xiàn)出水達標(biāo)排放的目的。

魚洞河流域煤礦多分布在溝谷之中，場地空間有限，但廢棄礦井口保存基本完好，將可滲透反應(yīng)墻設(shè)在井口內(nèi)部可以充分利用井口原有空間；滲透后出水可通過集水渠收集并分配到連續(xù)堿反應(yīng)和人工濕地系統(tǒng)(圖3)，可結(jié)合地形場地條件靈活布置。實施井口可滲透反應(yīng)墻→連續(xù)堿→人工濕地治理的主要技術(shù)優(yōu)勢：因地制宜，簡單可行、運行管理方便及運行費用低廉。該技術(shù)酸性廢水處理能力，出水量50m3/h以下可單獨實施，對于出水量大于100m3/h，需要與采空區(qū)區(qū)域治理工程結(jié)合共同進行治理。

①可滲透反應(yīng)墻。利用滲透填充墻原理結(jié)合微生物修復(fù)處理酸性廢水的原位治理技術(shù)?？蓾B透反應(yīng)墻是通過建立滲透墻，填充透水性的活性材料，污染物羽流在水力梯度作用下通過反應(yīng)墻時，水中污染物與活性材料發(fā)生沉淀、吸附、氧化還原和生物降解等反應(yīng)，同時與石灰石溶解產(chǎn)生的堿度共同作用于廢水，金屬離子以硫化物、氫氧化物、碳酸鹽沉淀形式去除。其特點是：無需外加動力，反應(yīng)墻構(gòu)建于礦井口內(nèi)部，不占地面空間，處理經(jīng)濟便捷，墻體填充材料可更換。

②連續(xù)堿反應(yīng)系統(tǒng)。連續(xù)堿反應(yīng)技術(shù)(SAPS)是近年來治理酸性廢水的新技術(shù)。 SAPS裝置從上至下為水層、 有機物層和堿度層。廢水從池頂部流入，水層是阻止有機物層與空氣的接觸，減少氧氣擴散，調(diào)節(jié)溫度，可以減少氧的濃度，促進系統(tǒng)產(chǎn)生更多的堿度。經(jīng)過有機物層，主要是利用該層中的硫酸鹽還原菌(SRB)將硫酸鹽轉(zhuǎn)化為硫化物或單質(zhì)硫并最終除去，流入堿度層。堿度層由石灰石或其他產(chǎn)堿無機物構(gòu)成，可以直接提高堿度，使金屬離子沉淀下來。其特點是：具有硬件設(shè)施易獲得、有機物層易獲得、成本低、適用性強、無二次污染、操作管理簡單。

③人工濕地系統(tǒng)。人工濕地技術(shù)由人工建造和控制運行的與沼澤地類似的地面，污水與污泥在沿一定方向流動的過程中，主要利用土壤、人工介質(zhì)、植物、微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用，對污水進行處理的技術(shù)。通過一系列作用，污水中主要有機污染物得到降解同化， 成為微生物細胞的一部分， 其余的變成對環(huán)境無害的無機物質(zhì)回歸到自然界中，可獲得污水處理與資源化的最佳效益。其特點是：污染物去除效果好、基建運行費用低、工藝簡單、維護管理方便等。

圖3 礦井水井口處理工程工藝流程示意Figure 3 A schematic diagram of mine water well mouth treatment engineering process flow

4.4 綜合經(jīng)濟對比分析

在魚洞河治理工程中設(shè)計采用源頭控制+末端治理的綜合治理技術(shù)方案，實現(xiàn)源頭控制的前端治理新技術(shù)，從源頭上治理，以減少排入環(huán)境的污染物總量，最終實現(xiàn)達標(biāo)排放。而常規(guī)的廢水治理多采用末端處理，建設(shè)廢水處理站。本次應(yīng)用技術(shù)研究，在處理相同的廢水量的條件下，對兩種不同的處理方式進行經(jīng)濟對比分析，可為治理方案的優(yōu)化選擇提供依據(jù)。治理方案綜合經(jīng)濟對比分析結(jié)果如下表1。

表1 治理方案綜合經(jīng)濟對比

5 結(jié)語及前景

近年來我國在處理煤礦酸性廢水上開展大量的試驗研究工作，在理論和技術(shù)上有了較大的進步和提高，但是，新技術(shù)的應(yīng)用普及率尚不高。很多地區(qū)依然使用傳統(tǒng)的廢水處理技術(shù)，不僅效率不理想且處理效果不佳。同時部分酸性廢水治理新技術(shù)，受到地質(zhì)、環(huán)境、經(jīng)濟及資源條件的限制，很難實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，成為困擾酸性廢水治理技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的最大障礙。

煤礦酸性廢水源頭控制+末端治理的綜合治理技術(shù)是一種酸性廢水綜合治理體系集成技術(shù)，源頭控制采用先進的煤礦防治水采空區(qū)區(qū)域治理技術(shù)配合關(guān)鍵通道封堵技術(shù)，結(jié)合末端治理井口可滲透反應(yīng)墻→連續(xù)堿→人工濕地系統(tǒng)處理技術(shù)。通過實施對魚洞河流域進行煤礦酸性廢水綜合治理，可有效改善魚洞河流域水環(huán)境現(xiàn)狀，恢復(fù)流域生態(tài)環(huán)境。

本次魚洞河流域煤礦酸性廢水治理設(shè)計采用源頭控制+末端治理的綜合治理技術(shù)，將煤礦防治水技術(shù)大膽應(yīng)用到廢水治理中，轉(zhuǎn)變以往高成本、低效率、浪費水資源的末端治理的模式，不僅能達到標(biāo)本兼治的效果，而且工程實施可充分結(jié)合南方山區(qū)地形地貌條件，場地安排靈活、利用井口空間，同時，治理后期運行成本低、污泥量極少，利于維護，環(huán)保效果好。貴州煤炭資源豐富，如六盤水、畢節(jié)等地煤炭大量分布，由于開采主要以小煤礦居多，大型礦井較少，煤層含硫量高，多分布在巖溶山區(qū)，受氣候條件影響，酸性廢水排放問題嚴(yán)重。應(yīng)用源頭控制+末端治理的綜合治理技術(shù)，不僅具有先進的新技術(shù)特點，而且具有明顯的環(huán)境效益、生態(tài)效益和經(jīng)濟效益。因此，源頭控制+末端治理的綜合治理技術(shù)治理礦山酸性廢水，可為貴州省酸性廢水乃至我國南方礦山酸性廢水的治理提供一種新的技術(shù)和方法。