淺談煤礦環(huán)境污染與廢水處理技術(shù)

賈鑫

（神東煤炭集團環(huán)保管理處，內(nèi)蒙古自治區(qū) 鄂爾多斯 017209）

保護環(huán)境是我國的一項基本國策，是實現(xiàn)經(jīng)濟、社會和資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。煤炭是我國的主要能源，但煤炭又是“不清潔能源”，在開發(fā)過程中對環(huán)境產(chǎn)生嚴重污染。

1 煤炭開采對環(huán)境造成的污染與破壞主要有以下幾個方面

1.1 廢石污染。煤礦生產(chǎn)產(chǎn)生的固體廢棄物主要是井下開掘巖巷、半煤巖巷排出的矸石、露天礦剝離物以及原煤洗選過程中的洗矸等。有些矸石山在自燃過程中排放大量的煙塵、S02、CO、H2S 等有害氣體，對礦區(qū)環(huán)境造成嚴重污染；個別地區(qū)矸石中還含有重金屬以及放射性元素，污染了周圍土壤和地表水系及地下水；有些地區(qū)因暴雨導致矸石山滑坡，甚至矸石山爆炸等事故，嚴重危害人民的生命財產(chǎn)安全，造成環(huán)境污染，礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)破壞嚴重。

1.2 氣體污染。我國高瓦斯礦井和煤與瓦斯突出礦井約占40%左右，在井下作業(yè)過程中還產(chǎn)生部分有害氣體，如井下使用的硝胺炸藥在放炮過程中還產(chǎn)生CO、NO和NO2；柴油動力機械排放的廢氣中含有大量的NO和NO2；煤炭自燃產(chǎn)生CO、CO2等。為了井下安全，通常采用通風方式將井下的有害氣體抽出礦井排入大氣中。CH4及 CO、CO2、NO、NO2、H2S 等是造成大氣污染和溫室效應的有害源，嚴重影響地球的氣候和生態(tài)環(huán)境，它們同時還是煤礦井下開采的災害因素，由它引起造成人員傷亡的事故占礦井事故的1/3左右。因此，無論是從環(huán)境保護方面，還是從煤礦安全生產(chǎn)的角度，都迫切需要解決井下有害氣體的治理問題。

1.3 廢水污染。礦井水是煤礦排放量最大的一種廢水，它對地表河流等水資源產(chǎn)生較大的污染。大部分礦區(qū)噸煤排水量為2-4m3，少數(shù)礦區(qū)噸煤排水量達數(shù)10m3，礦井水主要來自地表滲水、巖石孔隙水、地下含水層疏放水以及煤礦生產(chǎn)中防塵、灌漿、充填污水等。礦井水由于受開采、運輸過程中散落的煤粉、巖粉、支架乳化液等雜物的混入以及煤中伴生物的分解氧化等，導致水體混濁。

1.4 地表塌陷。我國煤炭開采以井工開采為主，國有重點煤礦采用的采煤方法基本都是長壁式開采，全部用跨落法管理頂板，由于采動造成上覆巖層移動、變形、跨落，直至地表塌陷。據(jù)測定，緩傾斜、傾斜煤層開采，地表塌陷最大深度一般為煤層開采總厚度的0.7倍，塌陷面積是煤層開采面積的1.2倍左右。

1.5 噪聲污染。我國礦井生產(chǎn)中普遍使用局部扇風機、風動或電動鑿巖機、地面空氣壓縮機和礦井主扇等。這些設(shè)備都是礦山的主要噪聲源，其噪聲級達90dB以上，有的高達120dB，遠遠超過國家工業(yè)衛(wèi)生標準，這不僅污染井下工作環(huán)境，而且易造成事故，地面噪聲則污染周圍的生活環(huán)境。

1.6 粉塵污染。井下掘進工作面、采煤工作面及運輸轉(zhuǎn)載點和卸載點產(chǎn)生的粉塵，不僅污染井下工作環(huán)境，而且給井下安全帶來威脅，同時粉塵排至地面后對大氣環(huán)境造成嚴重污染，極大地影響了礦區(qū)周圍的生活環(huán)境。

2 礦井廢水主要處理技術(shù)

煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中占70%以上，煤炭開采過程中排放大量廢水，若不經(jīng)處理直接排放，勢必對環(huán)境造成嚴重污染，同時造成水資源的大量浪費，無法實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟的目標。據(jù)統(tǒng)計我國40%的礦區(qū)嚴重缺水，已制約了煤炭生產(chǎn)的發(fā)展。隨著礦區(qū)對煤炭資源大規(guī)模的開發(fā)，地下水嚴重超采，地下水為大幅下降，開發(fā)、管理、利用好煤礦水資源，對煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。礦井廢水經(jīng)治理后綜合利用，不僅能起到一定的經(jīng)濟效益，也保護有限的水資源。

我國煤礦礦井水處理技術(shù)起始于上世紀70年代末，大多污水治理工作都只停留在為排放而治理。然而回用才是當今污水治理發(fā)展的必然趨勢，將防治污染和回用結(jié)合起來，既可緩解水源供需矛盾，又可減輕地表水體受到污染?，F(xiàn)國內(nèi)使用的處理技術(shù)主要有：沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀過濾等。處理后直接排放的礦井水，通常采用沉淀或混凝沉淀處理技術(shù)；處理后作為生產(chǎn)用水或其它用水的，通常采用混凝沉淀過濾處理技術(shù)；處理后作為生活用水，過濾后必須再經(jīng)過除酚等對人體有害物質(zhì)及消毒處理；有些含懸浮物的礦井水含鹽量較高，處理后作為生活飲用水還必須在凈化后再經(jīng)過淡化處理。

3 礦井水處理回用的條件

礦井廢水的產(chǎn)生及特點:煤礦礦井廢水包括：煤炭開采過程中地下地質(zhì)性涌滲水到巷道為安全生產(chǎn)而排出的自然地下水，井下采煤生產(chǎn)過程中灑水、降塵、滅火灌漿、消防及液壓設(shè)備產(chǎn)生的含煤塵廢水。因此，它既具有地下水特征，但又受到人為污染。礦井廢水的特性取決于成煤的地質(zhì)環(huán)境和煤系低層的礦物化學成分，其中井田水文地質(zhì)條件及充水因素對于礦井開采過程礦井廢水的水質(zhì)、水量有決定性的影響。因此，對礦井廢水處理要考慮開采過程中水質(zhì)、水量的變化。以下介紹煤礦礦井廢水處理中混凝沉淀過濾技術(shù)的應用。

4 礦井水處理技術(shù)主要處理單元

4.1 預沉池曝氣

礦井廢水中含有少量的有機物，通過曝氣接觸氧化去除廢水中的有機物。另外，井下液壓支柱等設(shè)備產(chǎn)生少量油類，通過氣浮除油，使廢水中油類達標。

4.2 混凝沉淀

煤礦礦井水主要污染物為懸浮物，處理懸浮物主要采用混凝沉淀法，用鋁鹽或鐵鹽做混凝劑，混凝劑混合方式采用管道混合器混合。混凝沉淀裝置采用倒喇叭口作為反應區(qū)，水流在反應區(qū)中流速逐漸降低，使廢水和混凝劑藥液的反應在反應器中逐漸全部完成。完全反應的廢水流出反應區(qū)后開始形成混凝狀物質(zhì)，經(jīng)過布水區(qū)進入斜管填料，由于斜管填料采用PVC六角峰窩狀填料，利用多層多格淺層沉淀，提高了沉淀效率。將絮狀物沉淀到底部而被去除，清水從上部溢流排出。

4.3 砂濾凈化

礦井廢水經(jīng)混凝沉淀后，水中還含有較小顆粒的懸浮物和膠體，利用砂濾設(shè)備將懸浮顆粒和膠體截留在濾料的表面和內(nèi)部空隙中，它是混凝沉淀裝置的后處理過程，同時也是活性炭吸附深度處理過程的預處理。砂濾罐為重力式無閥濾池，采用自動虹吸原理達到反沖洗，不需要人工單獨管理，操作簡便，管理和維護方便。砂濾罐通常采用不同等級的石英砂多層濾料。

4.4 活性炭吸附

該煤礦礦井廢水主要含有揮發(fā)酚，酚類屬于高毒物質(zhì)，它可以通過皮膚、粘膜、口腔進入人體內(nèi)，低濃度可使細胞蛋白變性，高濃度可使蛋白質(zhì)沉淀。長期飲用被酚污染的水源，會引起蛋白質(zhì)變性和凝固，引起頭暈、出疹、貧血及各種神經(jīng)癥狀，甚至中毒。處理中水用作生活飲用水，必須用活性炭吸附裝置處理?；钚蕴康谋缺砻娣e可達800～2000m2/g，具有很強的吸附能力。該裝置采用連續(xù)式固定床吸附操作方式，活性炭吸附劑總厚度達3.5m，廢水從上向下過濾，過濾速度在4～15m/h，接觸時間一般不大于30～60min。隨著運行時間的推移，活性炭吸附了大量的吸附質(zhì)，達到飽和喪失吸附能力，活性炭需更換或再生。

4.5 消毒

廢水中含有一定的病菌、大腸菌群，處理后回用于洗浴時，若不經(jīng)過消毒，對人體皮膚傷害嚴重。所以礦井廢水處理后作為生活用水必須經(jīng)過消毒處理，本工藝采用二氧化氯消毒，現(xiàn)場用鹽酸和氯酸鈉反應產(chǎn)生二氧化氯，二氧化氯無毒、穩(wěn)定、高效、殺菌能力是氯的5倍以上。

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[2]孫海，劉寧.煤礦環(huán)境污染問題研究[J].礦產(chǎn)保護與利用，2000-04-25.

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