作者：李亚前 （山西汾河焦煤股份有限公司三交河煤矿，山西 霍州 031400）

摘 要： 煤矿生产中产生的废水主要有矿井涌水与洗煤厂出水等。主要对矿井废水的处理与回收技术进行研究，分析 其应用，以期对相关工作有所借鉴。

关键词： 煤矿；矿井废水；回收技术

0 引言

目前，煤炭在中国能源资源中占据绝对优势，可 是随着煤矿开采规模扩大，矿井生产过程中形成的废 水量也明显增多，如果未对矿井废水处理而直接排放， 必然对地下水资源与生态环境造成污染，而且会导致 水资源严重浪费。据相关调查，中国大约50%的矿区水 资源贫乏，直接影响煤炭生产发展。针对煤矿生产过 程中产生的废水，要采用科学、有效的技术进行处理， 把煤矿废水转变成煤矿生产用水，实现煤矿废水的回 收与应用，从而推动煤矿生产进一步发展。因而，通 过研究煤矿矿井废水处理技术，实现废水的回收与应 用，对煤矿企业的可持续发展具有重要意义。

1 煤矿矿井废水处理技术

现阶段，煤矿矿井废水处理技术主要包含物理化 学技术、生物技术及自然生态技术。a) 物理化学技术。 物理化学法的基本原理是物质间存在的物理化学效应， 应用相关物理化学法实现矿井废水污染物的有效转化， 去除有害物质，完成废水净化。一般应用的物理化学 方法主要为萃取法与光化学混凝法及膜分离法等。煤 矿矿井废水处理中物理化学法发挥着关键作用，主要 原因是矿井废水存在大量悬浮物质，且浓度相对较大， 一定要先处理体积大与密度大的污染物质，不然会导 致生化处理效果不佳。因而，矿井废水应用生化处理 前，必须对矿井废水中的固体与液体进行有效分离， 并先处理固体物质，然后才能够开展生化处理；b) 生 物技术。生物技术主要指应用自然微生物具备的呼吸 作用，通过微生物呼吸作用实现矿井废水中有机物质 的降解，同时应用生物技术可降低废水处理过程中对 生态环境造成的不利影响[1]。普遍应用的生物处理技术 为氧化沟处理技术，通过氧化沟臭氧可有效去除污水 中存在的COODer，并且减小氨氮含量。查阅相关实验资 料发现，采用氧化沟技术处理矿井废水，其中COODer去 除率与总氮去除率都达到了75.9%，有效减小SS含量； c) 自然生态技术。目前自然生态技术主要是人工湿地 处理与稳定塘处理及土地处理。大量实践表明，矿井 废水处理中人工湿地技术效果最好。而稳定塘处理技 术中的氧化塘与土地处理系统可选择煤矿塌陷盆地， 这样可根据矿井废水与矿区生活废水相关情况设计处 理系统，从而提高社会效益与环境效益。另外，选择 自然生态技术处理矿井废水，可有效减小矿井废水污 染物的浓度，并且改进煤矿塌陷盆地生态环境。

2 矿井废水回收应用技术

2.1 磁混凝沉淀工艺

磁混凝沉淀是根据混凝物理化学基本原理，并且 融合生物作用原理，实现了多种原理与过程融合的复 合工艺。首先通过磁分离然后通过生物作用，实现两 者的密切结合，有效发挥出磁分离与生物作用特点， 有效处理废水。如今，在一般混凝沉淀工艺中添加适 量磁粉，就可实现磁粉与矿井废水中的相关物质絮凝 结合，并且呈现出混凝与絮凝效果，这样就可产生高 密度与大体积的絮状物体，最终完成快速沉降目标， 详细工艺流程见图1。磁混凝沉淀工艺的优势是具备良 好的絮凝效果，同时磁粉能够通过磁鼓实现回收循环 应用[2]。但是现阶段此回收技术并不成熟，且技术稳定 性仍然需要考证，因此磁混凝沉淀工艺并未普遍应用 在矿井废水处理及回收应用方面。


2.2 活性炭吸附技术

煤矿矿井废水中通常包含挥发酚成分，而酚类是高毒物质，其能够通过皮肤与口腔及粘膜等深入人类身 体，如果酚浓度比较低，可造成细胞蛋白质变性；如果 酚浓度相对较高，就会造成蛋白质沉淀。人类长期饮用 含酚类成分的水源可能引发蛋白质变性与凝固，发生头 晕、出疹及相关神经症状，严重时可能引发中毒[3]。因 而在处理矿区生活饮用水时，要设置活性炭吸附设备， 通常活性炭比表面积能够达到800 m2 /g～2 000 m2 /g，具 备较强吸附能力。同时设备应该选择连续模式的固定床 吸附操作办法，这样活性炭的吸附剂厚度能够达到3.5 m，生活废水由上至下过滤，速度大约是4 m/h～15 m/h， 并且接触时间最长不超过1 h。但随着过滤时间延长， 活性炭就会不断吸附废水中物质，慢慢的活性炭吸附能 力就会达到饱和，不再吸附废水中杂质，因而必须及时 更换新的活性炭，以保证废水处理质量。

2.3 生物滤池工艺

生物滤池工艺主要指制作一个生物膜的介质滤料 填充床，使废水从介质中流过。在废水流过滤池时， 养料与O2就会进入到生物膜中，形成生物同化作用，生 成的CO2与其它相关代谢物就会从生物膜中释放出来， 并且进入废水中。另外，O2进入生物膜中，也为微生物 生长提供O2，从而保证生物膜具备较强的活性，详细流 程如图2所示。 图 2 生物滤池污水处理系统 煤矿废水首选通过沉砂池进行沉淀，然后通过介 质进入到微生物滤池，同时养料与O2也会扩散到微生物 滤池，这样微生物就可应用O2与养料产生微生物同化作 用，最后再通过反冲洗水获取干净水。生物滤池结合 了生物氧化与化学吸附及物理截虑等相关原理，因而 应用生物滤池技术处理煤矿废水，可得到优质的水资 源，特别是富营养化的污染水体或微生物染污相对严 重的水体[4]。但是生物滤池技术也存在不足之处，实践 应用过程中要为微生物正常生长构建适宜的物理与化 学环境，如温度与离子浓度等。

2.4 膜处理技术

膜分离技术因为具备分离、纯化及精制等功能， 并且高效、环保，操作过程简单，容易控制，所以在多 个领域普遍应用，特别是水处理方案发展十分迅速，现 已是水质深度处理与回用的关键技术。膜过滤分为过 滤、超滤机反渗透等多个分离过程。膜处理技术关系到 微滤膜、反渗透及超滤膜工艺等相关技术，是以微生物 降解功能与膜分离作为基础进行污水处理，而且应用超 滤膜工艺与反渗透系统可实现有关组件在曝气池中的安 装，免去二次沉淀池与污泥回流系统设置，同时废水处 理后的水质效果更好，能够直接用于生活饮用水。 2.5 臭氧氧化技术

臭氧属于强氧化剂，可应用在消毒与废水处理方 面。臭氧处在常温常压环境下是亚稳态气体，因而煤 矿废水处理过程中需要进行现场制备。而高压环境下， O3可快速分解，所以制备与输送O3时一定要在低压环境 下进行。煤矿废水处理过程中应用臭氧氧化技术，一 般是对水进行消毒处理。臭氧氧化技术主要具备以下 优势：a) O3能够快速杀菌、消毒，可氧化有机化合物 与无机化合物，并且可以有效去除其它工艺难以去除 的杂质；b) 部分O3可转变成O2，可增加水中溶解氧的 含量，而且效率高，并不会产生二次污染；c) 制备O3 过程中应用的电与空气不需要储存于运输，同时设备 占地面积小，操作程序简单；d) O3还能够强化絮凝效 果，降低混凝剂添加量，显著提高过滤速度。

3 结语

矿井水是煤矿产业特有的污染源，但也是一种珍 贵的水资源。现阶段，中国一些煤矿生产严重缺水， 而且个别煤矿并未对矿井水进行处理就直接排放，不 仅严重浪费水资源，还对生态环境造成严重影响。因 而，要应用各种水处理技术与回用技术，把矿井水转 变为工业用水或生活用水，既能解决煤矿生产水资源 短缺问题，还可节约地下水资源，为煤矿企业创造更 大的经济效益与社会效益。