分析矿井水的水质及处理工艺

2014-08-15 00:52皇甫莉虹
科技传播 2014年12期
关键词:混凝剂含盐量矿化度

皇甫莉虹

徐州大屯工贸实业公司,江苏徐州 221611

煤矿开采过程中,不可避免的会进行矿井水的排放.矿井水主要是地下水,而矿井水的水质在煤矿开采过程中将受到很大的影响,在绝大部分矿井水中存在很多的岩石粉尘和煤粉等物质,此类矿井水直接排放到自然中不仅会污染煤矿周边的自然环境,而且还造成了淡水资源的浪费。因此,需要综合利用矿井水,以减少淡水资源的浪费,降低环境污染,还能够有效缓解煤矿开采过程中的供水不足现象,以满足煤矿区域日常生活与生产活动的需要,以实现我国煤矿开采行业的可持续发展。

1 矿井水水质处理的可行性

在矿井开采过程中,地下水会渗透到煤矿巷道中,而煤矿开采中,又需要进行降尘、消防、洒水或者是灭火灌浆等操作,产生大量的含煤尘废水,而地下水在流经巷道时,会混入大量的岩粒、煤粉等,存在数量较大的细菌,同时存在污染水与天然水的特点。而煤矿开采区域中普遍存在着缺水的现象,因此矿区地面和水位普遍下降严重,严重会出现极大的塌陷。矿井区域中外排水量过大的话,会对水资源和环境造成极大的污染,而矿井水相对稳定,在净化处理之后,不仅能够满足人们日常生活生产的需要,而且还能够有效降低资金成本的投入,从而扩大煤矿企业所获取的经济效益和社会效应,实现矿产开采的可持续发展。

2 矿井水的分类与处理方法

矿井水的水质情况与煤矿开采中使用的方式、技术、机械设备、地理结构、地形特点等密切相关,因此我国的矿井水存在很大的区别,主要包括以下几种:高浊矿井水处理、高矿化度矿井水、酸性矿井水等,其中洁净矿井水能够直接回收被利用,而其余几种矿井水则需要经过处理之后才能回收利用,根据处理后的水成分制定具体的用途,而在处理过程中,不同的矿井水需要使用不同的处理方法,以提高矿井水处理的效果。

2.1 高浊矿井水处理

一般情况下,高浊矿井水中含的悬浮物较高,且感官感觉性状不好。高浊矿井水中的悬浮物普遍粒数较小,沉降速度过于缓慢,因此采用混凝沉降对高浊矿井水进行处理时,难度较大,沉降效果不好。由于高浊矿井水中岩尘与煤粉的粒径较小,因此自然沉淀的处理方式难度较高,因此需要使用混凝剂来去除高浊矿井水中存在的悬浮物,处理步骤如下:矿井水—混凝—沉淀—工业回用。

矿井水中在加入混凝剂之后,通过混合,促使混凝剂均匀的融合于矿井水中,保证矿井水中的胶体杂质与药剂充分的发生反应,以形成体积较大的矾花,沉淀在沉淀池之中。而高浊矿井水通过混凝、沉淀、过滤、消毒等操作之后,一般就可以作为生活用水,符合生产、生活用水标准的要求。

高浊矿井水在处理过程中使用的混凝剂最主要的要求是能够产生体积较大的矾花,以利于悬浮物的沉淀,且不影响水质,价格低廉。目前,矿井水处理过程中普遍使用的混凝剂是聚合氯化铝、硫酸铝、聚丙烯酰胺等。

2.2 高矿化度矿井水处理

高矿化度矿井水是指矿井水中的盐量超过1000mg/L,而我国的高矿化度矿井水中的含盐量普遍在1000mg/L~3000mg/L之间,极个别的煤矿超过4000mg/L,由于高矿化度矿井水中某种微量元素较高,因此硬度也较高,不能作为生活用水使用,更不能作为锅炉水使用。在高矿化度矿井水的处理过程中,除了进行悬浮物的去除、消毒操作外,还需要进行淡化处理。

1)高温蒸馏法

这种方法均属于热力法,高温蒸馏法是通过将含盐量高的矿井水通过高温淡化的一种有效方法,在含盐量大于3000mg/L 的矿井水处理中较为适用。

2)化学法

化学法是通过离子交换来有效降低高矿化度矿井水中含盐量,在含盐量低于500mg/L 的矿井水处理中较为适用。

3)膜分离法

膜分离法包括两种:反渗透技术与电渗析,是目前我国在处理苦咸水脱盐中普遍使用的方法。反渗透法是通过压力的作用,促使半透明膜出现物质分离,不仅能够有效降低矿井水中无机盐类的含量,而且还能够有效去除细菌与病毒的含量,在含盐量超过4000mg/L 的矿井水处理中较为适用,且资金成本较低;电渗析是在直流电场的帮助下,通过离子交换膜对矿井水中的离子进行有选择性的通透性,从而分离溶剂与溶质,在含盐量低于4000mg/L 的矿井水处理中较为使用,且具有良好的经济性。

就目前我国的高矿化度矿井水的处理现状来看,处理技术的发展不成熟,因此需要继续进行研究。

2.3 酸性矿井水处理

一般情况下,矿井水中的PH 值低于5.5 的话,就会被称为酸性矿井水,普遍在3—3.5 之间。而在高硫煤的开采过程中,硫受到氧气的影响,变为硫酸,而酸性水极为溶解与其接触的岩石中的金属元素,导致矿井水中铁、锰等重金属的含量急剧增加,造成矿井水硬度较高。酸性矿井水在处理过程中,最常使用中和法,中和剂包括:大理石、石灰、石灰石、白云石等。酸性矿井水的处理成本较高,因此不能按照生活用水的标准进行处理,只能将其处理到符合排放标准后进行排放。

1)石灰石

在酸性矿井水处理的过程中,使用石灰石作为中和剂使用时,主要是利用石灰石和矿井水中的硫酸发生中和反应,伸长碳酸和硫酸钙,其中碳酸较容易分解,因此能够降低矿井水的酸性。

2)石灰石

石灰石在酸性矿井水中使用时,需要先使用滚筒法进行中和,以降低矿井水中的游离离子,逐渐中和,随后再将石灰投入到矿井水中,会出现絮状物,降低了悬浮固体去除的难度,以提高酸性矿井水的PH 值。

4 结论

综上所述,矿井水水质的处理,有效降低了煤矿开采过程中的环境污染与水资源污染,对矿井水进行了回收利用。不同水质的矿井水使用不同的处理方法,有效提高了矿井水处理的效率,降低了资金成本的投入,增加了煤矿企业的社会效益和经济效益,实现可持续发展。

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