2010

年第 11 期

煤炭科学技术

第 38 卷

此，以煤炭科学研究总院杭州环境研究所和中国矿
业大学（北京）为主的科研院所对矿井水中悬浮
物特征进行了深入研究

［4 － 5］

。

）矿井水中悬浮物的主要成分是煤粉和岩

粉，其含量一般为每升几十至几百毫克，且其感官
性状差。对矿井水中悬浮物含量实测统计表明，悬
浮物质量浓度低于 300 mg /L 的矿井约占 80% ，而
悬浮物质量浓度高于 500 mg /L 的矿井不到 12% 。

）矿井水中悬浮物粒度小、密度低、沉降效

果差。一般矿井水会在井下水仓自然沉淀一段时
间，大粒径的煤、岩颗粒物被沉淀下来。悬浮物粒
度分析结果表明，排到地面的矿井水总悬浮物中粒
径在 50 μm 以下的约占 88% ，粒径在 5 μm 以下的
占 50% 以上，而粒径大于 80 μm 的部分不超过

5% 。

随着采煤机械向现代化和大型化发展，采煤

工作面产生的矿井水中悬浮物颗粒越来越细小。矿
井水悬浮物中密度较低的煤粉含量增多，使得悬浮
物的平均密度较低，为 1. 2 ～ 1. 3 g /cm

。

）矿井水悬浮物的 ζ 电位为－ 30. 15 ～－

19. 14 mV

，均表现出不同程度的负电性。矿井水

中的颗粒物表现为负电性的原因主要是由于煤表面
的基团—COOH 中的 H 容易失去使得煤粒带负电，
另外煤颗粒容易吸附水中油性物质也是煤粒带负电
的重要原因。这使得矿井水中的悬浮物表现为胶体
微粒的性质，难以自由沉降。

）根据对不同煤化阶段的煤种煤粉润湿接触

角（ JY － 82 型接触角测定仪）的测定结果（表 1）
可看出，随着煤阶的增高，表面极性官能团的数量
逐渐减少，润湿性下降，接触角逐渐变大，最后完
全失去这些极性基团而成憎水性物质，无烟煤的润
湿性最差。较差的湿润性使得矿井水中煤粉表面与
水和无机混凝剂的亲和能力要比地表水中泥砂颗粒
物差得多。以上研究成果对矿井水中悬浮物的去除
具有非常重要的理论指导意义。

表 1 不同煤种的润湿接触角

煤种

褐煤

长焰煤

气煤

肥煤

焦煤

无烟煤

接触角 /（ °） 40 ～ 61 60 ～ 63 65 ～ 72 71 ～ 75 86 ～ 90 84 ～ 93

1. 2

其他类型矿井水水质特征

）高矿化度矿井水是指矿化度（无机盐总含

量）大于 1 000 mg /L 的矿井水，据不完全统计，

我国煤矿高矿化度矿井水的含盐量一般为 1 000 ～

3 000 mg / L

，少量矿井水达到 4 000 mg /L，其主要

含有 SO

2 －
4

，Cl

－

，Ca

2 +

，K

，Na

，HCO

－

等，矿

井水硬度相应较高，水质多数呈中性或偏碱性，带
苦涩味，少数为酸性。

）酸性矿井水的水质特征为 pH 值小于 5. 5，

一般 pH 值为 3. 0 ～ 5. 5，个别小于 3. 0，总酸度高。
当开采含硫煤层时，硫受到氧化与生化作用产生硫
酸，酸性水易溶解煤及岩石中的金属元素，故铁、
锰等金属元素以及无机盐类增加，使矿化度、硬度
升高，矿井水呈现出明显的黄色。

）含有特殊污染物矿井水主要含有氟、铁、

锰、铜、锌、铅、铀及镭等元素，其中含铁、锰矿
井水由于在井下巷道内的流动具有溶解氧的特
征

［6］

，使其明显不同于一般含铁、锰地下水。含

铜、锌、铅等重金属及放射性元素的矿井水较少。

实际上矿井水的水质通常是复合型的，其中有

的矿井水含有 10 多项超过饮用水标准和工业用水
标准的成分，给矿井水的资源化带来一定的困难。

高悬浮物矿井水处理新技术

2. 1

混凝水力条件的优化

含悬浮物矿井水处理普遍采用混凝、沉淀、过

滤和消毒工艺

［7］

，处理后的水用于生产和生活用

水。混凝是去除悬浮物杂质最关键的工序，混凝剂
的选择、投加量以及反应的水力条件直接影响处理
效果和运行成本。目前大多数含悬浮物矿井水处理
工程，其主要处理构筑物设计采用江、河、湖、泊
等地表水水质为依据设计参数，这种方法造成反应
时间、沉淀的表面负荷取值不当，从而使沉淀设施
出水水质得不到保证，增加过滤设施负荷，造成过
滤后水质不合格，最终使得出水水质和处理量都难
以达到要求。目前全国各地许多煤矿使用一体化净
水器处理悬浮物矿井水

［8］

，它是集反应、沉淀和

过滤于一体，具有占地面积小、建设周期短等优
点。但由于一体化净水器的设计参数接近地表水水
质，结果水处理量通常只能达到设计水量的 50%
左右，水质经常出现不合格，不仅造成投资浪费而
且影响了煤矿的正常生产。

聚合氯化铝（ PAC）是目前矿井水混凝处理中

应用最多和效果较好的一种混凝剂

［7，9］

，根据矿井

水中悬浮物特性，其投加量一般在 20 ～ 60 mg /L。