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煤矿疏干水处理技术与资源化利用研究

2025-02-25

随着煤炭资源的大规模开发,煤矿疏干水的处理和利用已成为煤矿环境保护的重要课题。煤矿疏干水是在煤层开采过程中,为防止地下水涌入矿井而抽排的地下水。这类水通常含有大量悬浮物、重金属离子和有机污染物,若直接排放将对周边水环境造成严重污染。同时,我国水资源短缺问题日益突出,煤矿疏干水的资源化利用对缓解矿区水资源压力具有重要意义。因此,研究煤矿疏干水的处理技术和资源化利用途径,对实现煤矿绿色开采和可持续发展具有重要的现实意义。

一、煤矿疏干水的来源与特征   
煤矿疏干水主要来源于煤层开采过程中为保障安全生产而进行的井下排水。在采煤过程中,煤层上覆岩层会形成导水裂隙,导致地下水涌入矿井。为防止水患,煤矿必须进行疏干排水,由此产生大量疏干水。这类水的产生量与矿区水文地质条件、开采方式和开采规模密切相关。   
煤矿疏干水的水质特征复杂多样,主要受煤层赋存条件、围岩性质和水文地质环境等因素影响。一般来说,疏干水具有高悬浮物含量、高矿化度、低pH值等特点,常含有铁、锰等重金属离子以及少量有机污染物。部分矿区疏干水还可能含有放射性物质。这些特征使得疏干水处理难度较大,需要采用针对性的处理工艺。   
二、煤矿疏干水处理技术   
物理处理技术是煤矿疏干水处理的基础工艺,主要包括沉淀、过滤和膜分离等方法。沉淀法通过重力作用去除水中悬浮物,常用设备有平流沉淀池和斜管沉淀池。过滤法利用滤料截留悬浮颗粒,可进一步净化水质。膜分离技术,如超滤和反渗透,能有效去除溶解性污染物,但运行成本较高。这些物理方法常作为预处理工艺,为后续处理创造有利条件。   
化学处理技术主要用于去除疏干水中的溶解性污染物和重金属离子。常用的方法包括混凝沉淀、化学氧化和离子交换等。混凝沉淀通过投加混凝剂使细小颗粒聚集成大颗粒而沉降,可有效去除悬浮物和部分重金属。化学氧化法利用强氧化剂降解有机污染物,常用氧化剂有臭氧、过氧化氢等。离子交换法则用于去除水中重金属离子,但树脂再生会产生二次污染。   
生物处理技术主要针对疏干水中的有机污染物,利用微生物的代谢作用将其降解。常用工艺有活性污泥法、生物膜法和人工湿地等。活性污泥法处理效率高,但运行管理复杂;生物膜法抗冲击负荷能力强,适用于水质波动较大的场合;人工湿地则具有投资少、运行费用低等优点,但占地面积较大。生物处理技术常与其他方法联用,以提高整体处理效果。

三、煤矿疏干水资源化利用   
煤矿疏干水经过适当处理后,可作为工业用水回用于煤矿生产。主要用途包括井下防尘洒水、洗煤厂补充水和冷却循环水等。回用前需根据用途选择相应的处理工艺,确保水质达到相关标准。例如,用于井下防尘的水需去除悬浮物和细菌,而作为冷却水则需控制结垢和腐蚀倾向。工业回用不仅可减少新鲜水用量,还能降低废水排放量,具有显著的经济和环境效益。   
经过深度处理的疏干水可用于农业灌溉,特别是干旱缺水的矿区。用于灌溉的水需满足农田灌溉水质标准,主要控制指标包括盐度、重金属含量和pH值等。在实际应用中,需根据作物类型和土壤条件选择适宜的灌溉方式,如滴灌或喷灌,以提高用水效率。疏干水灌溉可有效缓解农业用水紧张局面,但长期使用需注意土壤盐渍化风险。   
生态补水是疏干水资源化利用的重要途径之一。处理后的疏干水可用于补充矿区周边湿地、河流等生态系统,改善区域水环境。生态补水需考虑受纳水体的环境容量和水质要求,制定科学的补水方案。同时,应加强补水后的生态监测,评估补水效果并及时调整补水策略。生态补水不仅可恢复受损生态系统,还能提高矿区景观价值,促进矿区生态修复。 

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四、结论   
煤矿疏干水的处理和资源化利用是煤矿环境保护和可持续发展的重要课题。通过物理、化学和生物处理技术的合理组合,可有效去除疏干水中的污染物,使其达到回用标准。疏干水的资源化利用,包括工业回用、农业灌溉和生态补水等途径,不仅可缓解矿区水资源压力,还能带来环境效益。未来研究应着重于开发高效低耗的处理工艺,优化资源化利用模式,并加强长期环境影响评估,以实现煤矿疏干水的科学管理和可持续利用。