阐述了矿井废水处理及利用的现状,针对煤矿废水的水质特征,介绍了高悬浮物、高矿化度、酸性废水、含重金属、含微有机物这五类煤矿废水的处理工艺技术,以期为煤矿废水的处理研究提供参考借鉴。
煤炭在我国能源结构中占70% 以上,支撑着国民经济的发展。煤矿开采是一个地面与地下的复杂过程,采矿过程无疑会对矿区水资源造成破坏,可能引发井泉干涸、地表岩溶塌陷等现象。同时由于矿井水排放过程经过一系列的物理、化学等反应,水质具有了以下部分特征: 含悬浮物、高矿化度、含重金属、含有机物、含酸性等。若矿井废水未经处理直接排到江河湖泊,必将严重污染水资源,对饮水水源造成严重的威胁。据相关报道,煤炭采掘对水资源的破坏相当严重,产生的废水量很大。每挖1 t煤,就会破坏2. 48 m3 的水资源。全国煤矿每年排放矿井水约45 亿m3 ,利用率仅为43. 8%。因此,煤矿废水的资源化研究,具有重大实际意义。
煤矿废水处理工艺:
针对目前各个地区煤矿废水的水质特征,因地制宜,从经济、适用等角度选择处理工艺。笔者简单介绍了目前煤矿废水中常见的含高悬浮物、高矿化度、酸性废水、重金属、微有机物这五类煤矿废水的处理工艺技术。
高悬浮物矿井水处理工艺:
在我国煤矿,据相关报道含悬浮物矿井水约占矿井排水量的60%,其水质简单,易于处理,其处理技术和处理效果在我国矿井水资源化方面具有十分重要的地位。目前来说,对于这一类水质,早已经有了丰富的实际运行经验,煤矿废水通过混凝、沉淀、过滤以及消毒工序流程之后,即可达到生产使用和生活饮用水源的要求。目前,国内各个煤矿矿井废水的处理,根据水质的具体参数,对不同方案组合进行优化,强化现有的常规工艺等手段出发,从而达到节约成本的目的。
高矿化度矿井水处理工艺:
高矿化度矿井水又称为矿井苦咸水。因此,在常规的混凝、沉淀工艺之后还需经过更进一步的深度处理。目前,常用的技术工艺有: 离子交换法、膜分离工艺等。所谓的离子交换法,是指通过离子交换固体吸附水中的离子,从而降低水中的含盐量。目前,膜分离法在矿井水处理应用较多的是反渗透( RO) 和电渗析( ED) 这两个分离技术方法。RO 通过压力差,能够有效去除溶解的盐类物质,而ED 则通过直流电的驱动下,去除矿物盐类以及其他带电物质。相关研究不仅研究了RO 在实际运行中的可行性,并对其所涉及的问题提供了探讨,提出运用RO 装置的关键在于预处理以及日常的维护。
酸性矿井水处理工艺:
煤矿酸性废水由于其分布范围广,水质复杂,污染时间长,危害作用严重,处理比较困难。因此,这也成为了相关研究者研究的热点。目前,国内常见的处理工艺主要有:中和法、人工湿地法、吸附—中和法等。所谓的中和法,就是通过投加石灰、石灰石、白云石,碱性废渣等碱性物质,对煤矿废水进行中和。人工湿地法,则是通过人工修建人工塘,在塘内填充土壤或砂、卵石、砾石、煤渣等单介质和混合物,酸性废水通过流过这些介质,发生一系列物理、化学、生化反应,从而达到净化水质的作用。相关研究表明,与传统的石灰中和、硫化物沉淀等酸性矿山废水处理方法相比较,人工湿地处理具有作用时间长、处理能力强、效率高、成本低等优点。
含重金属矿井水处理工艺:
重金属随着食物链迁移,可以在人体中积累,对人体具有严重的危害。由于重金属无法分解破坏,通常采用转移的方式,改变其形态,从而达到消除危害的目的。例如,通过混凝沉淀工序,溶解的离子态的重金属变成化合态的难溶物质,从而达到收集处理的目的; 或者通过离子交换法,可以将重金属离子转移等。就目前来说,常见处理含重金属废水的方法有中和法、硫化法、氧化法、离子交换法、活性炭吸附法、反渗透法等。相关研究表明,人工湿地作为一种经济、社会、环境效应相结合的方法,利用过滤、吸附、沉淀、离子交换,植物吸收和微生物分解多重过程,能够有效地实现对矿井废水的净化。
含有机物矿井水处理工艺:
由于煤矿废水受到人类活动的影响,难免含有微量的有机物。目前,矿井水处理中许多地方采用了膜分离技术,而膜材料对于处理水质的要求是十分严格的,必须对水中的有机物进行处理,从而解决污染膜材料,同时也是对饮水水质的保障。目前,针对此状况采取的方法主要是: 混凝沉淀法、生物预处理、吸附法、膜分离、生物氧化塘等。由于煤矿废水中有机物含量不高,并不是主要的去除对象。因此,多作为其他处理前的预处理工序,具体处理工艺可以参考工业废水处理方法。