煤矿水污染现状及其治理工艺的优化改进

李永昶

摘要：煤炭是我国的主要能源，随着煤炭资源的大量开发和利用，一系列的环境和生态问题接踵而至，其中水土污染问题尤为严重。我国北方煤矿废水的主要类型为酸性煤矿废水，酸性煤矿废水pH值较低，大多含有重金属离子，如果不对其进行处理将对矿区和周围生态环境造成严重危害，严重影响当地人民群众正常的生产生活。目前常用于处理酸性煤矿废水的主要技术方法有沉淀法、生物法、氧化还原法和膜分离法等。这些方法有其优点但也各有不足之处：其中中和沉淀法存在净化不彻底，处理后的废水难以直接排放的缺点;硫化沉淀法存在处理费用高和硫化剂使用过量易造成二次污染等缺点;生物法由于微生物生长和管理等方面固有的特点，导致该法存在选择性强、净化处理周期长等缺点;氧化还原法主要用于重金属废水的前处理，适用范围较小;膜分离法存在建设及运行成本高等缺点。基于此，本篇文章对煤矿水污染现状及其治理工艺的优化改进进行研究，以供参考。

关键词：煤矿;水污染现状;治理工艺;优化改进措施

引言

煤矿开采过程中会涌出大量的水，但煤矿开采时产生的煤粉、岩粉以及机械设备漏油等都会对矿井水造成不同程度的污染。在以往的工程实践中，通常都是对这些污染水进行治理，使内部包含的污染物浓度降低到排放标准以内，然后直接排放。我国属于水资源匮乏国家，很多地区都缺乏清洁的水资源。因此，针对矿井污染水进行综合治理，使之成为可以利用的水资源，是很多煤矿企业不得不面对的问题。矿井污染水的资源化处理，不仅可以为煤矿企业创造良好的经济效益，还可以为国家创造良好的社会效益和生态效益，是未来矿井污染水治理的必然发展方向。本文主要以某煤矿矿井污染水的治理方案为例，对其资源化处理技术方案进行详细介绍。对于提升水资源利用率，推进生态文明建设具有重要的实践意义。

1矿井水水质主体特征

我国有14个国家亿吨级的大型煤炭基地，某团队基于对全国各大基地中典型矿区的201座煤矿的现场调研、实验研究、文献检索等工作，总结分析得出以下几点规律：（1）各矿区普遍关注的常规离子数据量较为丰富，如K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、NO3-，其他组分整体上比常规离子、pH、TDS、悬浮物受关注程度小，数据量少，有些指标甚至不被关注，比如有益元素、氨氮等，在所调研的多数矿区中这种特征均较明显。（2）从各项指标含量与地下水质量标准的对比来看，多数矿区主要是常规离子偏高，尤其是TDS、SO42-、Cl-含量较高，如西北地区TDS超标明显，西南地区pH值偏低，导致矿井水水质整体超出GB/T14848—2017《地下水质量标准》Ⅲ类水标准，给大众感观较差，201座煤矿中约有99座常规离子超标，占比49%，未达标排放会对生态环境有一定程度的影响。（3）Fe、Mn是矿井水中较普遍超标的物质，201座煤矿中有84座其含量超出GB/T14848—2017《地下水质量标准》Ⅲ类水标准，占比高达42%。但各矿区有毒有害成分含量少，部分矿区含有毒性较强的重金属（如As、Pb、Cr等）和挥发酚类，仅极少数超标。（4）以往各个矿区对深层矿井水中的微生物群落结构、氨氮含量等的关注不多;微生物群落结构在矿井水水质演化、修复治理中的作用至关重要、不可忽略，氨氮的含量对人体健康、生态环境都有不同程度的影响，应当对两者给予更多关注。总体上，矿井水中常规离子大多数超标，部分矿区矿井水中确实存在有毒有害物质，但有毒有害物质含量少、占比小，这与目前大众普遍认为所有矿井水污染非常严重的观念有所差别。

2煤矿水污染现状

该矿区石煤矿均为露天开采，长期开采致使采坑形成负地形，开采后矿坑地形有利于地表水聚集，形成采坑水，石煤层属于黑色页岩系，石煤层及炭质页岩中富含Cd、S、P、Mn、Fe等多种有毒有害元素，致使区内具较高的地球化学背景值。地表水经过对矿层、矸石浸润淋滤，形成含有多种金属离子的酸性废水。酸性废水于矿坑内汇集积聚，致使水质污染严重。由于矿区水体没有进行沉淀、净化等处理措施，是下游水质污染源之一。根据以上废水生成机理分析可知，研究区内主要污染源为废石堆及露天采坑坑底和坑壁裸露石煤层。研究区废水既具有地表水特征，又具有受到人为污染的特点，废水中污染物种类及其污染程度取决于成煤的地质环境和煤系的矿物化学成分。

3煤矿水污染治理工艺的优化改进措施

煤矿污水工艺流程可以概述如下：煤矿生产中排放的污水首先在沉淀池中进行自行沉淀;再通过净化器进水泵将其注入到高效混凝器中，同时利用PAC、PAM加药装置向内部添加药剂;污水和PAC、PAM药剂在高效混凝器中充分反应后，将其排放到高效旋流净化器中;在净化器中通过离心方式和重力方式对污水中的各类具有不同密度的物质进行有效分离，由于沉淀物密度较大，可直接沉降到净化器的底部并流入污泥存储池中，利用污泥进料泵将其输送到污泥浓缩装置中进行处理，而药剂密度最小会浮在最上层，直接进行回收再利用，清水则位于中间部位，位于中上部的清水可以直接排放到清水池中，位于中下部的清水进行过滤后也可排放到清水池中。优化后的方案中对两种药剂分别设置加药装置，目的在于可以根据实际情况对两种药剂的投放量进行精确控制与调整，以达到最优的污水处理效果。

4实践应用效果分析

将优化改进方案的煤矿矿井污染水的资源化技术方案应用到工程实践中，并进行连续三个月时间的观察和检测，以检验该技术方案的应用效果。重点对资源化以后的水质情况进行了分析，结果显示，经过处理后得到的水中的污染物浓度大小。值范围内。说明该技术方案是可行的，达到了预期处理效果。该技术方案的成功应用，使得煤矿企业的生产用水有了非常可靠稳定的来源。煤矿企业的水资源实现了自给自足，无需外部对其进行供给。不仅为煤矿企业创造了良好的经济效益，同时还创造了非常显著的社会效益和环境效应。

结束语

总而言之，通过对煤矿生产中产生的水污染情况进行了简要分析，并对污水处理工艺进行优化改进，所得结论主要如下：1）煤矿污水中包含的污染物种类主要包括COD、BOD5、石油类、铁离子、锰离子、总氮、NH3-N，且这些污染物浓度均超过了排放标准，必须进行处理。2）原有的煤矿污水处理工艺已经无法满足现在的处理需要，导致排放的污水中偶尔会出现污染物超标的情况，急需对其进行优化改进。3）根据煤矿生产的实际情况和污水排放标准设计了污水处理方案，將该方案应用到工程实践中，使得排放的污水中各类污染物浓度均控制在排放标准以内，取得了很好的应用效果，获得了很好的经济效益和社会效益，并得到了煤矿企业和社会人员的一致认可。

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