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1、浅谈煤矿环境污染与废水处理技术摘要：煤炭的生产与利用在给人类文明和社会进步作出巨大贡献的同时，也给矿区带来了严重的环境问题。清洁开采就是在生产高质量煤炭的同时，采取综合治理措施，使煤炭开采过程中对环境的污染和破坏减小到最低程度。本文着重介绍了矿井水处理技术的工艺流程及其特点。通过进行工艺及效益分析，认为该矿矿井水处理技术具有一定的推广应用前景。 关键词：环境；污染 保护环境是我国的一项基本国策，是实现经济、社会和资源环境可持续发展战略的重要组成部分。煤炭是我国的主要能源，但煤炭又是“不清洁能源” ，在开发过程中对环境产生严重污染。 1 煤炭开采对环境造成的污染与破坏主要有以下几个方面 1.1
2、废石污染。煤矿生产产生的固体废弃物主要是井下开掘岩巷、半煤岩巷排出的矸石、露天矿剥离物以及原煤洗选过程中的洗矸等。有些矸石山在自燃过程中排放大量的烟尘、S02、CO、H2S 等有害气体，对矿区环境造成严重污染；个别地区矸石中还含有重金属以及放射性元素，污染了周围土壤和地表水系及地下水；有些地区因暴雨导致矸石山滑坡，甚至矸石山爆炸等事故，严重危害人民的生命财产安全，造成环境污染，矿区生态系统破坏严重。 1.2 气体污染。我国高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井约占 40%左右，在井下作业过程中还产生部分有害气体，如井下使用的硝胺炸药在放炮过程中还产生 CO、NO 和 NO2；柴油动力机械排放的废气中含有
3、大量的 NO 和 NO2；煤炭自燃产生 CO、CO2 等。为了井下安全，通常采用通风方式将井下的有害气体抽出矿井排入大气中。CH4 及 CO、CO2、NO、NO2、H2S 等是造成大气污染和温室效应的有害源，严重影响地球的气候和生态环境，它们同时还是煤矿井下开采的灾害因素，由它引起造成人员伤亡的事故占矿井事故的 1/3 左右。因此，无论是从环境保护方面，还是从煤矿安全生产的角度，都迫切需要解决井下有害气体的治理问题。 1.3 废水污染。矿井水是煤矿排放量最大的一种废水，它对地表河流等水资源产生较大的污染。大部分矿区吨煤排水量为 2-4m3，少数矿区吨煤排水量达数 10m3，矿井水主要来自地表渗
4、水、岩石孔隙水、地下含水层疏放水以及煤矿生产中防尘、灌浆、充填污水等。矿井水由于受开采、运输过程中散落的煤粉、岩粉、支架乳化液等杂物的混入以及煤中伴生物的分解氧化等，导致水体混浊。 1.4 地表塌陷。我国煤炭开采以井工开采为主，国有重点煤矿采用的采煤方法基本都是长壁式开采，全部用跨落法管理顶板，由于采动造成上覆岩层移动、变形、跨落，直至地表塌陷。据测定，缓倾斜、倾斜煤层开采，地表塌陷最大深度一般为煤层开采总厚度的 0.7 倍，塌陷面积是煤层开采面积的 1.2 倍左右。 1.5 噪声污染。我国矿井生产中普遍使用局部扇风机、风动或电动凿岩机、地面空气压缩机和矿井主扇等。这些设备都是矿山的主要噪声源
5、，其噪声级达90dB 以上，有的高达 120dB，远远超过国家工业卫生标准，这不仅污染井下工作环境，而且易造成事故，地面噪声则污染周围的生活环境。 1.6 粉尘污染。井下掘进工作面、采煤工作面及运输转载点和卸载点产生的粉尘，不仅污染井下工作环境，而且给井下安全带来威胁，同时粉尘排至地面后对大气环境造成严重污染，极大地影响了矿区周围的生活环境。 2 矿井废水主要处理技术 煤炭在我国能源结构中占 70以上，煤炭开采过程中排放大量废水，若不经处理直接排放，势必对环境造成严重污染，同时造成水资源的大量浪费，无法实现循环经济的目标。据统计我国 40的矿区严重缺水，已制约了煤炭生产的发展。随着矿区对煤炭资
6、源大规模的开发，地下水严重超采，地下水为大幅下降，开发、管理、利用好煤矿水资源，对煤炭工业可持续发展具有重要意义。矿井废水经治理后综合利用，不仅能起到一定的经济效益，也保护有限的水资源。 我国煤矿矿井水处理技术起始于上世纪 70 年代末，大多污水治理工作都只停留在为排放而治理。然而回用才是当今污水治理发展的必然趋势，将防治污染和回用结合起来，既可缓解水源供需矛盾，又可减轻地表水体受到污染。现国内使用的处理技术主要有：沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀过滤等。处理后直接排放的矿井水，通常采用沉淀或混凝沉淀处理技术；处理后作为生产用水或其它用水的，通常采用混凝沉淀过滤处理技术；处理后作为生活用水，过滤后必须
7、再经过除酚等对人体有害物质及消毒处理；有些含悬浮物的矿井水含盐量较高，处理后作为生活饮用水还必须在净化后再经过淡化处理。 3 矿井水处理回用的条件 矿井废水的产生及特点:煤矿矿井废水包括：煤炭开采过程中地下地质性涌渗水到巷道为安全生产而排出的自然地下水，井下采煤生产过程中洒水、降尘、灭火灌浆、消防及液压设备产生的含煤尘废水。因此，它既具有地下水特征，但又受到人为污染。矿井废水的特性取决于成煤的地质环境和煤系低层的矿物化学成分，其中井田水文地质条件及充水因素对于矿井开采过程矿井废水的水质、水量有决定性的影响。因此，对矿井废水处理要考虑开采过程中水质、水量的变化。以下介绍煤矿矿井废水处理中混凝沉淀
8、过滤技术的应用。 4 矿井水处理技术主要处理单元 4.1 预沉池曝气 矿井废水中含有少量的有机物，通过曝气接触氧化去除废水中的有机物。另外，井下液压支柱等设备产生少量油类，通过气浮除油，使废水中油类达标。4.2 混凝沉淀 煤矿矿井水主要污染物为悬浮物，处理悬浮物主要采用混凝沉淀法，用铝盐或铁盐做混凝剂，混凝剂混合方式采用管道混合器混合。混凝沉淀装置采用倒喇叭口作为反应区，水流在反应区中流速逐渐降低，使废水和混凝剂药液的反应在反应器中逐渐全部完成。完全反应的废水流出反应区后开始形成混凝状物质，经过布水区进入斜管填料，由于斜管填料采用 PVC 六角峰窝状填料，利用多层多格浅层沉淀，提高了沉淀效率。
9、将絮状物沉淀到底部而被去除，清水从上部溢流排出。 4.3 砂滤净化 矿井废水经混凝沉淀后，水中还含有较小颗粒的悬浮物和胶体，利用砂滤设备将悬浮颗粒和胶体截留在滤料的表面和内部空隙中，它是混凝沉淀装置的后处理过程，同时也是活性炭吸附深度处理过程的预处理。砂滤罐为重力式无阀滤池，采用自动虹吸原理达到反冲洗，不需要人工单独管理，操作简便，管理和维护方便。砂滤罐通常采用不同等级的石英砂多层滤料。 4.4 活性炭吸附 该煤矿矿井废水主要含有挥发酚，酚类属于高毒物质，它可以通过皮肤、粘膜、口腔进入人体内，低浓度可使细胞蛋白变性，高浓度可使蛋白质沉淀。长期饮用被酚污染的水源，会引起蛋白质变性和凝固，引起头晕
10、、出疹、贫血及各种神经症状，甚至中毒。处理中水用作生活饮用水，必须用活性炭吸附装置处理。活性炭的比表面积可达 8002000m2/g，具有很强的吸附能力。该装置采用连续式固定床吸附操作方式，活性炭吸附剂总厚度达 3.5m，废水从上向下过滤，过滤速度在 415m/h，接触时间一般不大于 3060min。随着运行时间的推移，活性炭吸附了大量的吸附质，达到饱和丧失吸附能力，活性炭需更换或再生。 4.5 消毒 废水中含有一定的病菌、大肠菌群，处理后回用于洗浴时，若不经过消毒，对人体皮肤伤害严重。所以矿井废水处理后作为生活用水必须经过消毒处理，本工艺采用二氧化氯消毒，现场用盐酸和氯酸钠反应产生二氧化氯，二氧化氯无毒、稳定、高效、杀菌能力是氯的 5 倍以上。 参考文献 1杨俊峰，付永胜.煤矿环境污染评价及“三废”资源化探讨J.环境科学与管理，2006-07-30. 2孙海，刘宁.煤矿环境污染问题研究J.矿产保护与利用，2000-04-25. 3孙海，刘宁.煤矿环境污染及其防治措施J.广西煤炭，1999-12-15.
