侯均洪，母泽森

（重庆一三六地质队，重庆 401147）

0 引言

能源是一个国家社会经济发展的动力。作为世界上最大的煤炭生产国和消费国，煤炭资源消耗占能源消耗总量的70%左右，这也给促进国民经济发展带来了诸多问题。其中，煤矿废水污染对水、植被、空气和土壤造成了不可忽视的污染，其中水污染最为严重。目前，由于我国煤矿废水处理的理念和技术相对落后，许多煤矿废水未经妥善处理直接排入天然水体。因此，有效控制煤矿开采过程中的废水污染，对保护自然环境，实现可持续发展具有重要意义。煤炭是国民经济发展的主要能源。连续开采和煤炭资源开采过程中产生的废水等有害物质对环境造成了严重破坏，尤其是煤矿关闭后产生的废水，由于缺乏所有者和资金，未经处理直接排放。因此，应重视煤矿废水污染的监测和治理。本文分析了封闭式煤矿废水污染现状，探讨了封闭式煤矿废水污染治理方案。

1 煤矿地下水特性

煤水主要来自受开采影响而流入巷道的地下水。被污染矿泉水的排放和渗出会造成地表水和地下水的污染以及矿井的生态。解决矿泉水污染问题的最有效方法是更有效地净化和利用矿泉水。随着我国煤炭工业技术水平的提高，近20 年来，我国水井水处理技术和设备发展迅猛。采矿废弃物中既有酸性废水，也有非酸性废水.在实际处理前，对现场情况进行了全面调查，确定了污水的pH，防止污水排放到环境中，造成严重污染，并提出了影响公司发展进步的切实可行的解决方案。煤的径流质量与地下水开采密切相关[1]。一般来说，水质的特点是悬浮液含量高、浑浊度高、色素深、悬浮液多、颗粒大，水污染可以用肉眼直接观察到。

2 煤矿废水污染现状

煤矿废水一般呈弱碱性，少数煤矿含有大量硫化物，包括酸性废水。根据相关研究，煤矿废水污染问题已经到了必须解决的阶段。煤矿废水的水污染成分可分为3 类，分别为石油类、氟化物和重金属。由于氨氮、总磷和COD 对自然环境的影响很大，需要对其进行有效控制。第一类含油废水污染是指地下采矿机械设备漏油造成的污染。第二类是含氟废水中的污染物。氟化物存在于许多矿物中，如煤和铁矿石。作为一种高活性元素，氟在自然界中不作为一种元素存在。与氟相对应的气体物质（如HF 和SF4）很容易与其他物质反应形成稳定的固体。第三类是废水中的重金属污染[2]。图1 为煤矿废水处理。

图1 煤矿废水处理

煤炭开采过程中会产量都生大量固体废弃物，其重金属在风化和雨水淋滤作用下会分散迁移到土壤中，导致土壤中重金属含量高，土壤难以生物降解。随着重金属的积累，土壤受到严重污染，农作物的产量和质在下降。总之，这三类煤矿废水不可避免地会造成严重的环境污染。为了促进我国社会经济的可持续发展，必须有效解决煤矿废水污染问题。

3 煤矿废水污染原因分析

酸性废水的另一部分是由于地表的破坏，特别是在历史上进行过煤炭开采的一些地区。雨水流经地表破碎的煤岩，与黄铁矿反应生成酸性废水，使这些地区的地表水径流和山溪水成为重金属酸性废水。同时，一些煤矿还含有砷、锌、铜等矿物质，这些矿物质在酸性水中缓慢溶解，导致一些煤矿的砷、锌、铜超标[3]。

4 封闭式煤矿废水污染分类

按照污染程度的不同，对封闭式煤矿废水污染进行了分类。根据重庆市煤矿废水的污染特征和检测数据，制定了封闭式煤矿废水污染分类标准。按小时铁锰排放值g（单位：kg/h）划分污染等级，小时铁锰排放大于或等于9kg/h 的矿山划分为应急处理等级；优先考虑每小时铁和锰排放量大于或等于0.9kg/h 且小于9kg/h；如果铁和锰的排放量小于0.9kg/h，则超标的污染物属于正常处理；如果污染物未超标或略有超标，但水量小于1m3/h，则归类为不处理。

此外，一些矿山的重金属含量严重超标。根据铁和锰排放的小时分类，污染水平可以相应提高。表1 为煤矿废水污染分类标准。

表1 煤矿废水污染分类标准

5 我国煤矿酸性废水处理的主要方法

5.1 中和沉淀法

中和沉淀法是目前最常用的方法。中和剂用于中和高碱性废水，如氢气和石灰石。随着废水pH 值的增加，水溶性金属离子与羟基离子反应生成低溶解度的氢氧化物或碳酸盐沉淀物，通过物理吸附和共沉淀沉淀。从而有效地解决了煤矿酸性废水pH 值低、金属离子超标等环境问题。

5.2 人工湿地法

人工湿地是近年来发展起来的一种污水处理方法。目前已应用于煤矿酸性废水的处理。湿地建设主要有两种方法：一是根据污染物的去除机理，将好氧湿地和厌氧湿地进行划分；其次，根据污水处理方法的不同，可分为三类：自由流人工湿地法、水平流人工湿地法和垂直流人工湿地法。金属氧化水解、硫酸盐厌氧还原、植物、藻类和有机物对金属离子的吸附和交换是处理煤矿酸性废水的主要方法。

5.3 灌浆封堵方法

灌浆封堵方法可分为两种，分别是灌浆封堵灌浆层和灌浆封堵进水口井口。注浆充填层注浆封闭是指注浆充填层注浆后，浆液固化后形成封闭面层，以减少大气降水对目标区废弃地下采空区的地下水补给。小型废弃煤矿进水口井口采用注浆封堵，维护条件良好。井口或进水口裂缝用灌浆材料封堵，防止水进入外部环境。

通过对上述4 种方法的建设投资、运行成本、运行稳定性、适用范围和技术成熟度的比较，最终选择中和沉淀法处理城市煤矿废水。为了节约运行成本，去除废水中的硫酸根离子，主要采用石灰法作为中和剂，采用石灰石自然中和过滤法处理低污染煤矿废水。污水处理固液分离设施主要包括水平沉淀池和斜管沉淀池。具体的选矿原则为：污泥量较大的污水处理厂，首先采用平流沉淀池，便于污泥排放；场地较小，少量污泥宜采用斜管沉淀池。

5.4 通用加工技术

普通矿井水处理是指对悬浮物含量高的矿井水进行普通处理。一般的处理方法是澄清和过滤，我国高悬浮物矿井水处理技术相对成熟。特别是随着煤矿井下储层净化技术的发展和应用，实现了矿井水的大规模、低成本自净。主要包括常规处理技术、超磁选水技术、高密度沉淀技术（重介质沉淀）和煤矿地下水库净化技术。这也是提高污水处理水平的有效技术方案。应首先对进水进行预处理，包括隔离和沉降。悬浮物回收应均匀，以免对后续处理产生一定影响。根据目前的处理情况，一般需要选择预沉淀+絮凝沉淀+过滤+消毒的调节模式，使废水达到排放标准。

5.5 先进的加工技术

矿井水深度处理是指高矿化度矿井水的处理。根据处理工艺顺序，主要分为三个处理段，即预处理（通常为高矿化度矿井水的混凝、沉淀和软化预处理）。脱盐浓缩（主要是膜法和热法）和蒸发结晶（主要是机械蒸汽再压缩、多效蒸发和蒸发罐）。在实施深度处理技术的过程中，应根据自身优势确定污水处理的范围，选择超滤膜过滤、反渗透膜过滤等技术方案。与常规处理方法相比，该方法能完全去除不可降解化合物，约为常规处理方法的5 倍。首先，在反渗透膜过滤技术的实施过程中，采用模拟生物半透膜制成人工半透膜，提高整体渗透效果，过滤水溶性物质，满足海水淡化的要求。这项技术促进了加压膜分离过程。使用时，水泵对盐水施加压力，克服自然渗透压和阻力，将水溶液中的可溶性物质堵塞在反渗透膜的另一侧，达到分离水中大分子和小分子的处理效果[4]。图2 为矿井水深度处理。

图2 矿井水深度处理

6 煤矿地下水利用现状

高矿化度、特殊组分矿井水的增加给矿井水处理带来了新的挑战。西部矿区干旱少雨，水文地质条件复杂，蒸发量大，导致高矿化度矿井水和特殊组分矿井水在西部矿井水中的比例较高。近年来，随着重庆煤炭开采规模和产量的不断扩大，高矿化度矿井水和含特殊组分矿井水的处理利用对我国煤炭生态发展提出了新的挑战。水质标准的提高对矿井水处理提出了更高的要求。

6.1 地下生产用水

为了提高煤矿废水的利用效率，必须在实际处理前优化资源配置，提高后续工作的针对性，避免资源浪费。新时期，煤矿井下火灾已成为煤矿事故的主要因素。充分利用煤矿周边资源，提出更科学的保护方案，避免对生产造成一定影响。

6.2 矿区生产生活补给水

井底地下水的滞留时间一般在8 小时以上。将絮凝剂添加到废水处理中，在初始阶段沉淀内部悬浮固体，为后续的使用奠定了坚实的基础。在实践中，当煤矿废水的pH 在6～8 之间，悬浮物小于400mg/L 时，在满足该标准的条件下，可以使用补充水，如低热值煤矿工业锅炉或电厂。经处理后，可作为煤矿生产过程的补充水。剩余水可用于后期灌溉，提高资源利用效率，避免水资源浪费。其次，在煤矿生产活动中，断层往往受到影响，以水压的形式出现裂缝。通过长期观测确定供水水源，进而确定使用价值。如果水源不受污染且非常丰富，则可作为日常水源。值得注意的是，为了达到饮用水的使用标准，避免对人类健康造成一定威胁，必须首先对水源的使用进行科学测试。图3 为矿区生产生活补给水。

图3 矿区生产生活补给水

7 结语

在处理煤矿井下废水时，应利用现有科研人员的先进科学技术，结合以往工程项目的优秀经验，认真分析进水水质和水量，并对相关数据进行检测和分析。然后进入先进实用的处理技术方案和科学合理的回收利用规划，避免废水资源的浪费。贯彻可持续发展理念，选择正确的加工工艺，协调技术和成本，优化综合加工模式，全面提高综合加工效果，促进我国煤炭工业持续健康发展。

重庆市矿井水污染的主要特点是pH 值低、铁锰含量高、总排放量大、排放口分散复杂，造成处理成本高、渣量大、实施难度大。煤矿废水对环境的污染威胁着周边居民的生命健康，影响着我国社会经济的可持续发展。因此，必须严格执行国家有关治理标准，采取有效措施治理煤矿废水，为社会的可持续发展做出贡献。