王旭東

（山西交控生態(tài)環(huán)境股份有限公司，山西 太原 030006）

引言

當(dāng)前，我國(guó)的煤礦資源數(shù)量較多，并且分布范圍較廣，長(zhǎng)時(shí)期的煤礦開(kāi)采很可能會(huì)導(dǎo)致水文地質(zhì)問(wèn)題，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞。加大力度進(jìn)行煤礦開(kāi)采很可能會(huì)導(dǎo)致當(dāng)?shù)厮Y源較少，因此我國(guó)有關(guān)部門要重視對(duì)于礦井水的處理，并將其應(yīng)用到礦區(qū)和生產(chǎn)、生活中，增強(qiáng)煤礦行業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益和社會(huì)影響力。

1 礦井水分類

1.1 潔凈礦井水

水質(zhì)呈中性，并且較為清澈，礦化度比較低，有毒有害物質(zhì)較少，大致滿足人們對(duì)于飲用水的需要，一般情況下，主要來(lái)自于奧陶紀(jì)石灰?guī)r水、礦巖裂隙水。

1.2 含懸浮物礦井水

進(jìn)行地下水開(kāi)采很可能會(huì)出現(xiàn)煤和巖粉，水中存在著大量的懸浮物質(zhì)，主要是由煤粉構(gòu)成的。因?yàn)閼腋∥锏V井水中存在較多煤粉，很可能會(huì)導(dǎo)致水體呈黑色，帶給人們不好的感觀。懸浮物礦井水中懸浮物質(zhì)量濃度在每升幾十到幾百毫克，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)? 000 mg/L，但是其他的理化和物理指標(biāo)可以滿足生活飲用水要求。

1.3 酸性礦井水

水質(zhì)特征是pH 值不超過(guò)5.5 的礦井水。通常在3 到5.5 之間，只有少部分低于3，總酸度超出相關(guān)規(guī)范。在對(duì)于硫煤層進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，硫很可能會(huì)被氧化和生化作用影響出現(xiàn)硫酸，并且酸性水很可能會(huì)分解煤和巖石中的金屬物質(zhì)，導(dǎo)致礦井水礦化度提高，呈黃色[1]。

1.4 高礦化度礦井水

礦度化中的無(wú)機(jī)鹽含量在1 000 mg/L 以上，硬度比較大，并且水質(zhì)大部分是中性或者是偏堿性的，較為苦澀，只有少部分是酸性的。

1.5 有毒有害礦井水

一般情況下，有毒有害礦井水主要是指具有氟、鐵、錳、銅、鋅、鉛及鈾、鐳等元素的水資源。含氟礦井水主要來(lái)自于氟含量較為豐富的區(qū)域。含鐵、錳的礦井水主要是因?yàn)榈叵滤€原，其具有鐵腥味，很可能會(huì)由于一些因素的影響出現(xiàn)污濁情況，導(dǎo)致地表水的溶解氧減少。放射性元素水主要是指存在鈾、鐳等天然放射性核算和衰變物質(zhì)，其并不符合飲用水要求。

2 礦井水處理用于生活用水的作用

在進(jìn)行煤礦開(kāi)采時(shí)，所有滲入到井下采掘空間的水以及地表水，都可以被稱之為礦井水。如果礦井水直接被排放到外界，很可能會(huì)對(duì)于土壤、地表徑流和地下水造成破壞，形成較為嚴(yán)重的污染。而借助于礦井水處理回用，將礦井水應(yīng)用到生活用水，可以對(duì)于廢水進(jìn)行凈化，從而降低廢水中的污染物含量，達(dá)成循環(huán)利用這一目標(biāo)[2]。這一過(guò)程能夠達(dá)成零排放需要，防止對(duì)于周圍水體造成破壞，從而保護(hù)周圍的環(huán)境，維護(hù)社會(huì)的穩(wěn)定性。廢水處理回用的開(kāi)展，還能夠?qū)τ谏a(chǎn)生活中的用水進(jìn)行補(bǔ)充，降低水資源的不必要消耗，使水資源得到更加充分的應(yīng)用，從而減少水費(fèi)投入，創(chuàng)造較多經(jīng)濟(jì)收益。因此，借助于行之有效的礦井水處理回用工藝對(duì)于礦井水進(jìn)行處理，是非常關(guān)鍵的，可以為煤礦行業(yè)的發(fā)展提供支持。

3 礦井水處理技術(shù)

當(dāng)前，礦井水處理技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，可以取得較為理想的應(yīng)用效果。較為常見(jiàn)的礦井水處理技術(shù)有以下幾類：

3.1 潔凈礦井水的處理和利用

這一類型的礦井水質(zhì)較為符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并且屬于中性水，幾乎不存在有毒、有害物質(zhì)，較為清澈。通常會(huì)運(yùn)用清污分流這一手段，也就是說(shuō)要單獨(dú)構(gòu)建排水系統(tǒng)，分開(kāi)處理潔凈礦井水和被污染的礦井水。在簡(jiǎn)單地對(duì)潔凈礦井水進(jìn)行處理之后，可以將其運(yùn)用到工業(yè)之中，或者是借助于消毒被應(yīng)用到生活中。部分潔凈礦井水中的微量元素比較多，能夠通過(guò)加工成為礦泉水。清污分流法對(duì)于設(shè)備的需求量比較低，不需要投入較多的成本，并且可以降低需要處理的礦井污水量，是當(dāng)前煤礦最為可靠的礦井水運(yùn)用方式。

3.2 對(duì)于含懸浮物礦井水進(jìn)行處理

考慮到懸浮物的特征，一般會(huì)運(yùn)用混凝、沉淀等方式進(jìn)行工業(yè)用水凈化處理?；炷撬幚砉I(yè)中非常關(guān)鍵的手段，在對(duì)于混凝劑進(jìn)行運(yùn)用時(shí)需要盡可能地使用大、重、強(qiáng)的礬花，其可以取得較為理想的凈水效果，并不會(huì)對(duì)于水質(zhì)造成破壞，并且價(jià)格低廉，產(chǎn)量充足。通常應(yīng)用最為普遍的混凝劑是鋁鹽和鐵鹽。在進(jìn)行混合時(shí)，可以使藥劑在較短的時(shí)間內(nèi)勻稱地分布到水中，使水中的全部膠體雜質(zhì)都可以和藥劑產(chǎn)生反映。在原水添加混凝劑之后，可以通過(guò)混合，在沉淀池內(nèi)進(jìn)行處理[3]。

3.3 對(duì)于酸性礦井水進(jìn)行處理

1）中和法。中和法在煤礦酸性水處理中的應(yīng)用較為普遍，一般情況下可以將石灰石、大理石、白云石等堿性物質(zhì)作為中和劑。在挑選中和劑時(shí)，需要考慮到中和劑的反應(yīng)能力和適用性以及價(jià)格等，有針對(duì)性地進(jìn)行挑選。其中，石灰石中和劑的應(yīng)用較為普遍，成本較為低廉。

2）生物化學(xué)處理法。生物化學(xué)處理法可以對(duì)于含鐵酸水進(jìn)行處理，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較為普遍的處理方式。主要是借助于氧化亞鐵硫酸菌進(jìn)行氧化反映，并借助于石灰石中和，從而對(duì)于酸性礦井水中的鐵進(jìn)行處理。這一方式的優(yōu)勢(shì)在于，不需要額外使用營(yíng)養(yǎng)液，可以重復(fù)利用沉淀物質(zhì)。

3）濕地生態(tài)工程處理法。這一處理方式是近些年來(lái)新興的污水處理手段，投資成本較低、管理較為方便，受到了人們的認(rèn)可?？梢栽跐竦刂袆?chuàng)建沼澤，并在底部鋪設(shè)石灰石或者是混合肥料等，清除污染物質(zhì)。這一方式的處理效果并不是非常理想，還需要相關(guān)人員進(jìn)行其他方面的處理[4]。

3.4 對(duì)于高礦度化礦井水進(jìn)行處理

高礦度化礦井水的無(wú)機(jī)鹽含量超標(biāo)，會(huì)對(duì)于作物的生長(zhǎng)造成阻礙，導(dǎo)致土壤出現(xiàn)鹽漬化等問(wèn)題。將其作為鍋爐用水，很可能會(huì)出現(xiàn)水垢；將其作為建筑用水，很可能會(huì)降低混凝土質(zhì)量。如果人們長(zhǎng)期飲用這一水源，很可能會(huì)出現(xiàn)腹瀉等問(wèn)題，特別是對(duì)于心臟和腎臟患者而言問(wèn)題較為突出。我國(guó)北方水資源稀缺地區(qū)的礦井水一般都是高礦度化礦井水，需要借助于凈化和淡化工藝進(jìn)行處理，使其可以滿足人們飲用和生產(chǎn)需要。當(dāng)前，高礦化礦井水會(huì)運(yùn)用離子交換法脫鹽、膜分離、濃縮蒸發(fā)、稀釋排放法等措施進(jìn)行處理。

4 礦井水處理用于生活用水的現(xiàn)狀

4.1 觀念較為落后

企業(yè)想要增強(qiáng)自身經(jīng)濟(jì)收益，很可能會(huì)在進(jìn)行煤炭勘探的同時(shí)，對(duì)于非煤的礦物質(zhì)，比如說(shuō)鐵、硒等進(jìn)行使用，卻并不重視地下水、煤層氣的開(kāi)采和應(yīng)用，這就造成了不必要的資源浪費(fèi)。

4.2 沒(méi)有形成正確認(rèn)識(shí)

開(kāi)采巷道放頂后需要在第一時(shí)間進(jìn)行封閉。在礦井無(wú)法應(yīng)用時(shí)，需要做好封井閉坑工作，并將隱伏巖內(nèi)存在的水資源當(dāng)做儲(chǔ)備水源，盡可能地避免開(kāi)采。但是，相關(guān)人員并沒(méi)有認(rèn)識(shí)到這一儲(chǔ)備水源的重要性，并沒(méi)有系統(tǒng)、全面的分析其規(guī)律和水量的變化。不同水質(zhì)的差距較為顯著，這從某種角度來(lái)說(shuō)，限制了水質(zhì)分類回用工作的開(kāi)展。

4.3 所開(kāi)展的管理存在問(wèn)題

當(dāng)前，我國(guó)大部分礦區(qū)技術(shù)人員主要是采礦、機(jī)電、土建相關(guān)人員，雖然有環(huán)保專業(yè)的人員來(lái)保護(hù)周圍的環(huán)境，但是礦井水處理回用專業(yè)人才數(shù)量比較少，并沒(méi)有為相關(guān)人員提供進(jìn)行學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，這就導(dǎo)致礦井人員缺乏進(jìn)行崗位工作的能力。

4.4 存在有毒物質(zhì)

煤礦礦井水的類型較為多樣，復(fù)雜程度較高，甚至部分礦井水中存在著銅、鋅、鉛等有毒物質(zhì)。從當(dāng)前情況來(lái)看，相關(guān)人員并沒(méi)有對(duì)于生活用水的煤礦礦井水類型進(jìn)行劃分，很可能會(huì)對(duì)于后續(xù)職工的飲用造成威脅，引發(fā)安全風(fēng)險(xiǎn)。

4.5 并未建立明確規(guī)定

目前，煤礦礦井水處理所用的裝備和藥劑規(guī)定并不統(tǒng)一，甚至?xí)霈F(xiàn)對(duì)工業(yè)級(jí)藥劑進(jìn)行應(yīng)用的情況。

4.6 工藝參數(shù)不符合要求

相關(guān)人員并沒(méi)有對(duì)于礦井水處理回用工藝和參數(shù)等進(jìn)行分析，無(wú)法確保經(jīng)過(guò)處理后的礦井水可以符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，存在諸多方面的問(wèn)題。

5 礦井水處理用于生活用水的建議

第一，我國(guó)政府和主管部門需要對(duì)于相關(guān)法律法規(guī)進(jìn)行補(bǔ)充，并對(duì)于礦井水回收工程予以充分關(guān)注，確保礦井水資源可以得到合理應(yīng)用。第二，在開(kāi)展煤田地質(zhì)勘察工作時(shí)，不但要對(duì)于煤炭進(jìn)行存儲(chǔ)，計(jì)算煤炭的儲(chǔ)量，還需要對(duì)于灰?guī)r存在的裂縫、巖溶以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行勘察，明確資源量。第三，在對(duì)于礦井進(jìn)行規(guī)劃、分析可行性以及設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)中，需要將礦井水當(dāng)做水資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)，科學(xué)合理應(yīng)用礦井水，重復(fù)的對(duì)其進(jìn)行使用，從而降低排放量，達(dá)成零排放目標(biāo)，盡量降低水資源消耗。第四，要做好宣傳工作，使群眾樹(shù)立水資源保護(hù)意識(shí)，認(rèn)識(shí)到礦井水的優(yōu)勢(shì)和作用。第五，要做好運(yùn)行管理工作，增強(qiáng)工作人員各方面能力，提高礦井水管理人員的技術(shù)實(shí)力。第六，要重視技術(shù)溝通，主動(dòng)對(duì)現(xiàn)代化技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，使市場(chǎng)更加規(guī)范，達(dá)成公平競(jìng)爭(zhēng)這一目標(biāo)。

6 礦井水處理回用發(fā)展趨勢(shì)

6.1 研究新的應(yīng)用方式

借助于處理站處理后的礦井水水質(zhì)良好，可以為沖廁所、洗煤、灌溉、生產(chǎn)、除塵等工作的開(kāi)展提供充足的水源。除此之外，相關(guān)人員還需要加大力度進(jìn)行研究，找出新的應(yīng)用方式，比如說(shuō)煤礦礦井水的余熱可以為當(dāng)前辦公室、宿舍、生活區(qū)的供暖提供支持，從而降低需要投入的資金，提高水資源利用率，保護(hù)周圍環(huán)境[5]。

6.2 循環(huán)利用礦井水

將礦泉水提升到地面中需要消耗一定的能量，而將礦井水在井下進(jìn)行處理，就能夠達(dá)成節(jié)能目標(biāo)，降低能源消耗。煤礦企業(yè)如果在井下運(yùn)用清濁分流、水倉(cāng)預(yù)沉等方案，就可以較為有效地降低礦井水處理困難程度。因此，必須要構(gòu)建井下礦井水處理系統(tǒng)，優(yōu)化當(dāng)前礦井供水系統(tǒng)，確保部分礦井水可以達(dá)成循環(huán)使用這一目標(biāo)。構(gòu)建井下礦井水處理系統(tǒng)，還能夠?qū)⒌V井地面供水水源轉(zhuǎn)變?yōu)榈V井水供水，從而降低對(duì)于新鮮水的使用，降低成本投入。對(duì)于開(kāi)采量較大的礦井企業(yè)而言，其能夠創(chuàng)造較多經(jīng)濟(jì)收益。

6.3 綜合的進(jìn)行應(yīng)用

相關(guān)部門可以將礦井水資源和全市水資源管理規(guī)劃相結(jié)合，達(dá)成統(tǒng)一管理目標(biāo)，并在供水量較多并且供水穩(wěn)定的礦井中，構(gòu)建供水主干網(wǎng)，由礦井作為中心滿足市區(qū)的供水需要。最為關(guān)鍵的是，要借助于礦井水，降低當(dāng)前市區(qū)用水壓力，并做好統(tǒng)籌規(guī)劃，縮短進(jìn)行供水需要花費(fèi)的時(shí)間。在這個(gè)過(guò)程中，還應(yīng)該將市區(qū)、城區(qū)中水量較大的礦井作為工農(nóng)業(yè)供水點(diǎn)。此外，礦區(qū)還可以成立礦井水開(kāi)發(fā)企業(yè)，根據(jù)市場(chǎng)規(guī)律進(jìn)行操作，轉(zhuǎn)變當(dāng)前自來(lái)水市場(chǎng)壟斷的格局。制定適宜的方案，并出臺(tái)優(yōu)惠政策，鼓勵(lì)居民對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用。最后，還可以加大力度進(jìn)行礦井深加工，確保礦井水可以符合優(yōu)質(zhì)礦泉水要求。需要注意的是，礦井水中包含著鍶元素，需要和相關(guān)企業(yè)建立良好的合作，打造優(yōu)質(zhì)礦泉水品牌，推動(dòng)這一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

7 結(jié)語(yǔ)

在新時(shí)期煤礦開(kāi)采活動(dòng)更加豐富，對(duì)于水資源的需求不斷提高，與此同時(shí)也會(huì)形成大量的廢水，這并不符合當(dāng)前我國(guó)社會(huì)和生態(tài)環(huán)境發(fā)展需要。因此，相關(guān)人員要加大力度分析礦井水處理在生活用水中的應(yīng)用，有針對(duì)性地運(yùn)用礦井水處理工藝，從而減少水排放量，保護(hù)周圍的環(huán)境，推動(dòng)煤礦生產(chǎn)行業(yè)的綠色、長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。