煤矿矿井水的净化处理技术研究

2022-02-12 14:36
山西化工 2022年8期
关键词:矿化度悬浮物酸性

李 楠

(太原学院建筑与环境工程系,山西 太原 033600)

引言

煤矿矿井水是在煤矿开采的过程中,由于开采施工导致的煤矿资源以及其他方面渗入矿井而在矿井的采掘空间汇流堆积而成的水。受到施工以及矿井的影响,矿井水受到了较大程度的污染,需要进行净化处理达到排放标准后再排出。为了贯彻国家保护环境的基本国策,煤炭开采行业必须要重视矿井水的净化处理工作,积极地探讨各种可行的矿井水净化处理技术方案。针对不同类型的矿井水,进行不同技术方法的探讨,全面推动矿井水净化处理方法的优化,为建设美好环境贡献力量。

1 悬浮物矿井水——混凝、沉淀、过滤的成熟净化技术

根据矿井水受污染类型的不同,我国在处理矿井水时也根据矿井水的特征,将其分为多种类型。针对不同的类型,净化处理的技术和方式也有所差异。矿井水类型当中,占比重较大的是悬浮物矿井水。随着煤炭行业的快速发展,悬浮物矿井水的净化和处理技术要求也越来越高。在我国的悬浮物矿井水净化处理的工作中,已经建立起了完善的净化处理体系,大部分煤炭开采企业都能够做到悬浮物矿井水净化处理达标后再排放[1]。悬浮物矿井水处理净化作业体系构建起了流畅的净化处理体系,悬浮物矿井水先要进入水量调节池,而后再由提升泵将其抽到沉淀池当中进行过滤和消毒,质量检测达标后将其作为工业用水排放出去。在悬浮物矿井水的过滤消毒过程中,主要采用的是混凝、沉淀和过滤的方法,将矿井水中悬浮的煤粉颗粒、岩粉和黏土粒等经过混凝剂凝结后放置沉淀,使悬浮物凝聚成较大的颗粒沉淀在沉淀池底。最后再借助石英砂进行过滤处理,排除质量检测达标的工业用水。

实际上,由于我国特殊的煤炭能源结构和开采的地域特征,煤炭开采主要集中在北方,在山西等地的煤炭开采过程中,悬浮物矿井水排放量占比较高。因此,在对悬浮物矿井水的净化处理中,我国已经建立起了比较成熟完善的净化体系,引进了相对而言最优化的净化技术。含悬浮物的矿井水在所有水污染的类型中,是净化和处理难度相对较低的一种矿井水类型。不管是从净化技术的工序难度、技术系数还是处理成本来看,当前煤炭开采企业处理悬浮矿井水,选择混凝、沉淀、过滤的方式都是一种相对正确的选择。

2 高矿化度矿井水——反渗透净化处理方式

高矿化度矿井水与悬浮物矿井水相比起来,净化和处理的难度明显增大,需要更多的技术支持。高矿化度矿井水与煤矿的矿脉所在的地层中碳酸盐类岩层以及硫酸岩层存在着长时间的直接碰撞的基础。存在于碳酸盐类岩层和硫酸岩层中的可溶矿物质又溶解与其长期接触的矿井水中,导致矿井水中溶入大量的钠离子、镁离子等矿物质,这才形成了净化和处理难度较高的高矿化度矿井水。因为高矿化度矿井水含盐量大,所以其脱盐工作量巨大,需要引进先进高效的脱盐技术。

通过对高矿化度矿井水各种净化处理技术的对比,发现膜处理法实现起来更加容易,而且净化处理效果较好,更容易被煤炭开采企业所接受[2]。在膜处理法中,主要是反渗透技术在发挥着作用。在高矿化度矿井水的净化处理过程中,需要预先进行初步处理,主要是将高矿化度矿井水中的悬浮物过滤出去,形成没有明显悬浮物的高矿化度矿井水,然后再用反渗透技术加持,对于高矿化度矿井水进行脱盐处理。反渗透技术可以借助过滤水平更高的超滤膜来处理高矿化度矿井水,并且需要在高矿化度矿井水过滤之前在水中加入阻垢剂,使高矿化度矿井水中的各类矿物质能够被拦截在超滤膜之外。这种技术,是利用到了渗透压,合理地分离了高矿化度矿井水中矿物质和水,使水的含盐量得到充分的降低,达到相应的净化处理标准。

3 酸性矿井水——石灰中和法

酸性矿井水危害性较大,可能会腐蚀金属,影响煤矿开采的进度和安全性,腐蚀煤矿开采工人的皮肤,造成难以挽救的危害。而酸性矿井水主要是在硫铁矿在与空气和水的接触下微生物运动的形成的pH值在3.0~6.5 之间的矿井水。和其他矿井水类型比起来,酸性矿井水的净化处理难度较大,需要用到更加先进的净化处理技术,而且要保证净化处理的力度够大[3]。只有这样,酸性矿井水在充分的净化处理后排放,才不会对土地、水资源等造成严重的污染和损坏。

净化和处理酸性矿井水技术,我国也经历了很长一段的探索时间,提出了各种创新的净化方式。但是回归到酸性矿井水类型本身,采用的最为普遍而且效果较好的是中和法。中和法主要是借助石灰石对酸性矿井水的酸度进行中和,以降低其酸性,提高其碱性,最终达到一个平衡稳定的酸碱数值。

比如说,在净化酸性矿井水时,可以用水泵抽出酸性矿井水放置于滚筒中,然后在滚筒中加入石灰石,通过运行滚筒使石灰石之间、石灰石与酸性矿井水之间得到充分的摩擦,扩大中和反应。而后,将滚筒中经过中和处理后的酸性矿井水倒入曝气池,充分发挥酸性矿井水中的二氧化碳气体,使铁离子氧化成生成可溶于水地Fe3+。然后再将当做一般的矿井水经过一般地沉淀、过滤程序,直到起达到排放的标准。

4 含有毒污染元素矿井水——分多步骤、集合多种技术进行处理

含有毒污染元素的矿井水是所有矿井水类型中危害性最强、净化处理难度最大的一种,主要包括有毒有害物质和放射性元素。如果在这类矿井水的净化和处理中出现纰漏,大量的有害矿井水排到江河中,将会带来难以预估的危害。因此,在对含有有毒污染物元素进行净化处理时,煤炭开采企业要足够重视,分步骤推进有毒污染元素矿井水的净化处理工作,引进多种先进的技术,对矿井水中的有毒物质和放射性物质进行科学地处理。

首先,净化处理有毒污染元素的矿井水,先要去除其悬浮物,方法也可以按照一般的悬浮物矿井水净化处理方式来进行,然后再转入下一个净化处理程序。在进一步的净化处理中,要有针对性地处理矿井水中的有毒物质或者放射性元素。比如说,在针对含有氟的矿井水时,比起利用活性氧化铝来去除氯,煤炭开采企业更应当全面引用电渗透析法,在去除氯的同时,降低矿井水中的含盐量,达到一箭双雕的效果。

5 结语

煤矿矿井水是在煤炭开采过程中形成的污染水,是煤炭开采行业所制造的污染物中最具有代表性的一类污染物之一。中国煤炭开采规模大,矿井水排放量巨大,矿井水如果没有达标排放,很容易引起更大范围的水污染。虽然中国的矿井水一般不含有毒物,大多都是可溶的无机盐类污染物,但是其排放量大,仍然需要高度重视。煤炭开采行业要担负起创造社会效益和保护环境的责任与业务,推动建立更加美好的社会生产环境和自然生存环境,以获得可持续的发展。

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