摘 要: 目前,我国大部分煤矿废水未经处理直接排入自然水体中,对煤矿附近水环境及生态环境造成了严重污染, 对煤矿废水处理、利用迫在眉睫。矿井水、煤泥水、煤矿生活污水是煤矿废水的主要来源,对其水质特征进行总结,有利于 为煤矿废水治理提供研究思路,进而创新治理工艺,以响应国家提出的节能减排、绿色环境的号召。
关键词: 煤矿废水; 矿井水; 煤泥水; 生活污水; 水质特征
近年来,水资源缺乏及污染问题加剧,全球面 临巨大的挑战,我国是缺水大国,面临的问题更加 严峻与紧迫。而煤炭在开采过程中,造成水资源 浪费、水体污染,带给水资源无穷的隐患[1]。本文 对煤矿开采过程中废水的来源及水质特征进行分 析,为煤矿废水的治理提供参考。
1 煤矿废水的来源
煤矿在开采过程中,会产生大量废水,主要包 括矿井水、煤泥水、煤矿生活污水、矸石场淋溶废 水和水力采煤和水沙充填采煤法排放的污水等。
1. 1 煤矿矿井水
在矿井开拓、采掘过程中,渗入、滴入、淋入、 流入、涌入和溃入井巷或工作面的任何水体,统称 为矿井水。来源主要是大气降水、地表水、断层 水、含水层水和采空区水。
1. 2 煤泥水
为提高煤质,需要对其进行分选加工,在此工 艺下产生的介质用水就是煤泥水。煤矿湿法选煤 工艺就会产生大量煤泥水,含有大量危害环境的 煤泥及泥沙,严重污染矿区周边环境。煤泥水悬 浮物含量严重超标,悬浮颗粒粒径小于 1mm,增大 了处理难度。工业上通常称煤泥水为洗煤废水。
1. 3 煤矿生活污水
主要是矿区居民生产、生活中形成的污水,与 城市生活污水成分无较大差异,如洗浴污水、大气 降水、医院污水和混入的生产污水,此类水化学需 氧量低,处理困难,导致矿区生活废水净化和回收 利用程度低,严重威胁了居民的饮水安全。
1. 4 其他废水
矸石场淋溶废水主要来自降雨冲刷或淋溶露 天堆放的煤矸石后形成的水,酸性大,未经处理直 接排放会造成有机物、矿物粉末等污染物的大量 排放,造成周边环境形成严重污染。此外,水力采 煤及水沙充填采煤法时也会排放大量废水。
2 煤矿废水水质特征
煤矿废水的主要来源是矿井水、煤泥水和煤 矿生活污水。 2. 1 煤矿矿井水水质特征
2. 1. 1 悬浮物含量较高。矿井水流经工作面 时,会带入大量的煤粉、岩粒等悬浮物,致使矿井 水水质浑浊,色度明显,多为黑色和黄褐色,感官 性状差。悬浮物含量平均在 500mg /L 左右,主要 成分是煤尘、岩尘和胶态 Fe( OH) 3。较高的悬浮 物含量导致化学需氧量偏高,一般在 10 ~ 12mg / L,矿井水细菌滋生,外排时对环境造成污染。在 处理过程中,因悬浮物粒度、密度小,在混凝过程 中形成矾花困难,沉降效果差。
2. 1. 2 高矿化度 我国煤矿高矿化度矿井水的含盐量一般在 1000 ~ 3000mg /L,主要含有 Ca 2 + 、Mg 2 + 、Na + 、K + 、 SO4 2 - 、HCO3 - 、Cl - 等离子。矿井水总硬度通常与 矿化度成正比,其硬度也相应较高[2]。受到高悬 浮物含量的影响,铁、锰不易去除。未经处理外排 会影响作物生长,降低混凝土质量,人长期饮用引 起腹泻和消化不良。
2. 1. 3 形成酸性矿井水 煤及围岩中的还原态硫化物,在开采过程中 暴露在氧化环境中,发生氧化、分解,并溶解在矿 井水中 而 形 成 酸 性 矿井水,pH 值 一 般 为 3 ~ 5. 5 [3]酸性矿井水条件下,往往会造成矿化度、硬度升 高。酸性矿井水因其酸度大,会腐蚀矿山设备、铁 轨和机电设备,降低井下混凝土及木质结构物的 强度,危害工人生命安全; 工人长期接触酸性水危 害工人身体健康; 直接外排会造成矿区水体污染, 危害鱼类,导致土壤板结。
2. 2 煤泥水水质特征
煤泥水的主要污染物有悬浮物、金属离子、油 类物质和有机药剂等[4,5]。
2. 2. 1 悬浮物浓度严重超标 悬浮物浓度可达 9000 ~ 40000mg /L,被污染 的水呈黑色,透光性差,影响水生植物正常生长, 形成水域的景观污染,造成人们感官不悦。
2. 2. 2 溶解大量金属离子 溶解在煤泥水中的物质种类繁多,在煤炭颗 粒及灰分中也存在一些金属离子,在洗选工艺流 程中会有一些金属离子如 Al、Ca、Fe 进入煤泥水 中,对地表水和地下水造成污染。
2. 2. 3 含有油类物质 浮选药剂如轻柴油、煤油等在洗选工艺中的 使用,设备清洗、损坏漏油等原因造成油类物质残 留,致使煤泥水中含有各种油类物质,处理不当的 外排煤泥水会污染水体,威胁水生动植物。
2. 2. 4 含有有机药剂 浮选法选煤过程中添加的各种选矿药剂,如 抑制剂、絮凝剂、起泡剂等,有些具有一定毒性,在 洗选工艺流程中混入其中,煤泥水中残余的浮选 药剂将给环境带来危害。
2. 3 煤矿生活污水水质特征 煤矿生活污水水质与典型生活污水水质进行 对比,煤矿生活污水的有机物含量( 主要是 BOD5、 COD 指标) 比我国典型生活污水要低得多[6]。主 要原因是大量的洗浴污水排入和矿井水混入生活 污水起到稀释作用。当生活污水 BOD5 浓度较低 时,活性污泥中微生物细胞生长繁殖所需的营养 物质不足,会降低生活污水的处理效果。
3 结语
人类对环境破坏逐渐加大,不能走“先污染、 后治理”的老路,因为环境破坏日益严重甚至已经 威胁到我们的生命。目前来看,虽然我国的废水 综合治理初具成效,但其具体实施和监管过程中 仍然存在不少问题,需要加强监管,研究新思路, 创新新工艺,结合煤矿废水的来源及其水质特征, 解决煤矿废水污染问题。
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