李向楠

（河南理工大学，河南 焦作 454000）

随着经济的发展和社会的进步，人们都对生态环境保护给予广泛关注，政府提出的新发展、新理念，从理论与政策方面为加强生态文明建设提供支撑。煤矿多分布在我国中西部地区，而这些地区水资源比较缺乏，属于干旱和半干旱区域，生态比较脆弱。由于缺少水资源，地表生态环境比较恶劣，寻找水源比较困难、水资源配置与综合利用难度较大，这是矿区建设中难以回避的问题。

煤炭开采期间，部分地表水、开拓巷道附近和采煤层的地下水通过岩层裂隙，渗入巷道中，从而形成矿井水。受到矿床地质构造、水文地质条件、水动力学和开采方法等因素的影响，矿井水具有煤炭行业的特征，与地表水的差异比较明显[1-3]。如果直接排放矿井水，不仅会造成水资源的严重浪费，也会污染环境。随着科学技术的不断发展，煤矿矿井水的利用率已经得到较大提升，但是从相关调查数据可以看出，对于煤矿矿井水处理，部分企业做得不够到位，仍然存在不少问题，严重影响矿井水处理质量与效率，因此有必要研究矿井水处理问题，然后采取有效的策略，改进矿井水处理方法。

1 煤矿矿井水处理现状

在渗入地下的过程中，含水层的水与煤岩层接触并发生一系列反应，最终形成矿井水。煤矿矿井水的水质与当地的自然条件有密切关系。矿井水流过采煤层，将大量煤粉与岩石颗粒等悬浮物带入，而采矿活动也会对矿井水造成影响[4-5]。在煤矿矿井水的处理中，渗透法、自然沉淀、石灰中和法等处理方法比较常见[6-12]。

经过多年的矿井水开发和处理，人们积累了一些技术与经验。含有悬浮物的矿井水比较常见，在处理这类矿井水时，首先利用提升泵将矿井水提升到调节池，经过初凝沉淀、混凝、沉淀和吸附，即可达标。对于含有较多微量元素的矿井水，过滤前，在过滤池中加入锰砂作为滤料[11-13]。对酸性矿井水处理时，往往在矿井水中加石灰和氢氧化钠，以进行中和反应。如果矿井水呈现高矿化，首先进行预处理，之后将矿井水中的盐分除去。

1.1 污泥处理现状

按照产生过程，矿井水污泥可以分为预沉污泥和混凝沉淀污泥两类。预沉污泥的粒径较大，以砂砾、煤渣为主，这类污泥产生在调节池或者预沉池底部，在沉淀过程中产生。混凝沉淀污泥的性质比较复杂，其化学药剂多，粒径较小，主要包括岩粉、煤粉和混凝药剂，在加药反应后沉淀产生。由此可以看出，污泥处理期间，主要采用聚合氯化铝和聚丙烯酰胺作为混凝药剂。煤矿矿井水污泥处理工艺可以划分为三类：自然处理、不完全工程处理、完全工程处理。自然处理时，首先晾晒或自然沉淀矿井水污泥，之后最终处置；不完全矿井水污泥处理为：矿井水污泥浓缩、沉淀或者自然晾晒，最终进行部分自然处理，部分进行完全处理；矿井水污泥完全处理包括污泥浓缩、脱水以及最终处置。其中，采用完全处理所占比例较大，占比超过60%，采用自然处理的占比大概在20%。

对矿井水进行井下处理的较少，井下处理期间不会有污泥产生。不到一半的煤矿具有明确的煤泥最终处置目的，其中，有些作为低品位燃料提供给当地群众，有些作为砖瓦、水泥添加剂，有些矿区对矿井水污泥不做处理，与黄土混合后作为注浆原料[14]。

1.2 矿井水处理工艺现状

在矿井水处理中，混凝、沉淀、过滤与反应工艺最为常见，超过半数的煤矿采用这种方式处理矿井水。沉淀期间通常选择斜管工艺，在反应池中采用穿孔隔板技术。

2 煤矿矿井水处理中存在的问题

2.1 净水器运行效果较差

一体化净水器具备较多优点，如能耗低、造价低、易于操作等，因此各个煤矿需要装配一体化净水器。实际操作期间，有些煤矿没有和实际情况相结合，前期缺乏对水质的仔细研究，在净水器设计阶段，无法科学设置相关参数，当净水器在煤矿矿井水处理现场安装后，难以取得较好的运行效果。相关调查研究表明，一些煤矿虽然安装一体化净水器，实际净水效果只能达到设计水量的一半。一体化净水器将沉淀池、过滤池以及反应池集中在一起，在矿井水处理过程中能够进行反冲洗，并且实现全自动化排泥；由于集中化处理，工程占地面积较少，从净水效果上看，一体化净水器在调节、过滤以及反应效果方面具有较好的净水效果。从现阶段我国一体化净水器市场来看，设备质量参差不齐，只有少数净水器在实际工程应用中能够稳定运行，并取得良好的净水效果。目前，净水器设计参数不合格的问题还比较常见，使得在煤矿矿井水处理中无法达到设计的净水量，而且净水后的水质不合格问题也比较常见[15]。

采购矿井水净水设备时，大多数煤矿考虑到一体化净水器的快速和成本低等优势，往往优先采用，其在我国矿井水处理中应用比较广泛。一体化净水器还存在如下问题：通常，煤矿矿井水包含采掘装置机油和漏乳化油，一体化净水器对这类物质进行过滤时，往往采用塑料滤珠，如果反应期没有充分反应，在过滤层进行过滤时，容易出现滤珠结团现象，从而影响过滤效果；一体化净水器的设计水量与实际处理水量的差距较大，导致调节池和加药系统等设备投资增加；一些煤矿矿井水需要二次加药处理，有些不需要二次加药的场地，设备频繁进行反冲洗，导致净水功能的浪费；一体化净水器选择轻质滤料，在实际工程中往往出现塑料滤珠被冲走的情况，导致出水水质恶化。

2.2 调节池设置不合理

在煤矿生产过程中，矿井水的水量与水质在不同时间段的差别较大，在用电低峰时，水量较大，而且持续时间较长，对调节池的要求较高。部分煤矿的调节池设置不合理，调节池容积不足，难以满足矿井水处理的要求，无法畅通地排泥，严重影响调节池的预沉和调节。

2.3 对运行管理的重视度不足

煤矿矿井水处理要求管理人员具有较高的专业水平，管理人员要熟练操作设备，充分了解各种设备的性能。有些煤矿进行矿井水处理之前，没有分析水质状况，导致设备安装后的效率低下，引起资源浪费。

2.4 没有充分重视消毒系统

一般情况下，处理后的煤矿矿井水要回用于工业生产，消毒系统较少用到，使得部分管理人员以为矿井水无需消毒。事实上，用于工业生产的矿井水也需要进行消毒处理，紫外线、二氧化氯是常见的消毒方法。

2.5 污泥处理存在的问题

在煤矿矿井水处理过程中，存在污泥处理工序缺乏的情况。

3 煤矿矿井水处理改进策略

3.1 采取有效措施，妥善处理污泥

在煤矿矿井水处理现场加装污泥处理设备，全面对污泥进行处理。这样可以提高污泥脱水设备的自动化程度，尽可能地减少使用手动拉板式板框压滤机，使劳动强度进一步降低，从而使工人的劳动积极性得到进一步提高，最终使污泥脱水设备的处理效果得到改善。要加强研发相关技术设备，研究煤矿矿井水污泥的脱水性能、组成特点，为污泥处理设备选型和脱水工艺设计提供参考，逐渐改善污泥脱水设备的处理效果，开发出与煤矿矿井水污泥处理相适应的新设备与新工艺。

3.2 完善水处理系统

根据矿井水处理中存在的问题，各个煤矿企业应当积极采取相应措施，对系统进一步完善，使煤矿矿井水的处理效果得到提高。一是进一步提高净水器的运行效果。人们要充分研究煤矿矿井水的水质和水量，充分掌握矿井水的水质特点，从而选择合适的净水器型号，为净水器高效运行提供保障。二是优化一体化矿井水处理工艺，及时准确地调整工艺参数。三是完善消毒系统。对煤矿矿井水处理后，进行消毒处理，以降低负面影响，煤矿企业要从矿井水处理工程实际出发，对消毒系统进行安装与设计，按照规范要求进行消毒处理。四是选择最佳脱水处理设备。煤矿企业要认真分析不同脱水设备的优缺点，与矿井水处理中所产生的污泥量相结合，有针对性地选择脱水设备，为提高污泥脱水效果打下基础。

3.3 提高调节池调节能力

煤矿企业应坚持从现场实际出发，进一步扩大调节池容积，增强调节池的调节能力，充分发挥调节池的预沉作用。

3.4 加强监理，保障工程质量

现阶段，工程建设层层转包的现象比较普遍，部分施工人员的技术水平不达标，导致出现较多的工程质量问题。

4 结语

煤矿开采所带来的污染是难以完全避免的，这与当前环保理念背道而驰。因此，煤矿企业要提高认识水平，优化煤矿开采环节，尽量避免浪费和污染水资源，做好煤矿矿井水处理工作，从而提高水资源利用率。经过一定工序的无害化处理，大部分煤矿矿井水资源能够实现循环再利用。当前，人们要加强针对矿井水污泥的基础研究，夯实理论储备，大力推广成熟的煤矿矿井水处理方法。