何绪文等：煤矿矿井水处理新技术及发展趋势

2010

年第 11 期

反应的水力条件（ GT 值，即水力梯度与时间的乘
积）是含悬浮物矿井水净化技术的关键，也是工
程设计的重要参数。由于矿井水中悬浮物与混凝剂
亲和能力弱，混凝过程中矾花形成困难，河北工程
大学和中国矿业大学（北京）通过对高浊矿井水
的混凝特性及最优 GT 值研究，突破了现行水处理
设计规范，提出了含悬浮物矿井水净化混凝优化水
力条件

［5，9］

：混合 G 值（搅拌的水力梯度） 25 ～ 30

－ 1

，GT 值 900 ～ 1 700；反应 G 值 7 ～ 10 s

－ 1

，GT

值 8 000 ～ 12 000，这个范围明显低于地表水的设
计参数（反应 G 值 30 ～ 60 s

－ 1

，GT 值 10

～ 10

）。

这为高浊度矿井水处理工程设计提供了理论依据。

2. 2

调节预沉池的增设

由于煤矿生产的特殊性，矿井水排放水质水量

变化较大，所以矿井水处理工艺和设施中应充分考
虑耐负荷冲击能力，武汉煤炭设计研究院在多个矿
井水处理工程中，在常规处理工艺前加设幅流式预
沉池，沉淀效果良好，保证了后续常规处理工艺的
稳定运行，而且污泥在泥斗中得到浓缩，减小了污
泥浓缩池的容积。图 1 为武汉煤炭设计院设计的鹤
壁煤业集团十矿矿井水处理工艺流程。

图 1 鹤壁煤业集团十矿矿井水处理工艺流程

2. 3

相互冲洗滤池的研制

过滤是保证悬浮物出水水质的关键工序，矿井

水水处理常用的过滤池主要有无阀滤池和普通快滤
池，这 2 种滤池各有优缺点，普通快滤池需要专门
的反冲洗设施，无阀滤池依靠水力自控反冲洗，但
有时达不到反洗效果，出水水质差或不稳定。据此
武汉煤炭设计研究院设计研发了一种新型相互冲洗
滤池，该滤池利用传统虹吸滤池的相互冲洗方式，
研制了专门的反洗阀门，结合现代自控技术，实现
了滤池之间的相互冲洗，不需要专门冲洗设施，达
到了冲洗效果，保证了出水水质（浊度稳定在 1
NTU

以下）。该滤池已成功应用于鹤壁煤业集团一

矿矿井水处理工程中，为矿井水资源化提供了又一
新技术。

其他类型矿井水处理新技术

3. 1

新型高效除铁除锰改性火山岩滤料

高铁锰矿井水水质特征与一般含铁锰地下水不

同，近年来，中国矿业大学（北京）和河北工程
大学对此进行了深入研究，在新型改性滤料方面取
得进展

［10 － 12］

。

针对当前常用的除铁锰滤料启动时

间长、处理效果差的缺点，分别以锰砂、石英砂和
火山岩作为载体（滤料粒径均介于 0. 45 ～ 0. 90
mm

），采用高锰酸钾浸泡、涂氧化铁或氧化锰等改

性方法制备滤料，经过动态过滤对比试验，最终研
制出一种新型高效除铁除锰改性滤料———涂锰改性
火山岩，并且取得了发明专利

［13］

。

改性火山岩滤料处理铁锰具有启动时间快，处

理效果好等优点。实践表明，在长期连续处理的条
件下，对浊度、铁和锰的去除率一直保持在 95%
以上。分析表明，改性火山岩滤料表面形成的锰化
合物是水合二氧化锰（ MnO

·2H

）。当 Fe

2 +

和

2 +

同时存在时，存在着竞争关系，先除铁后除

锰，所以出现了上层改性滤料除铁，下层改性滤料
除锰的现象。改性火山岩滤料除铁锰的机理为滤料
改性后，其比表面积为 13. 676 m

/ g

，与其他常用

滤料相比明显增大，以至于可以大量地吸附水中铁
锰离子；被吸附的离子，经改性形成的滤膜
（ MnO

·2H

）催化氧化后水解，又生成新的活

性滤膜物质参加反应，继而铁锰离子被持续去除。
这一成果为高铁锰矿井水处理提供了新型处理材料
和方法，可以大幅提高处理效率。

3. 2

高矿化度矿井水处理关键技术

反渗透是目前高矿化度矿井水处理的主体工

艺

［14 － 16］

，由于水质的复杂性，运行中易产生膜的

化学结垢污堵，特别是微生物污染，这是目前影响
反渗透系统稳定高效运行的主要原因，因此做好预
处理是防止反渗透中各类膜污染的关键步骤之一。

）反渗透预处理技术。早期反渗透预处理主

要采用常规的混凝沉淀过滤工艺，有些工程在反渗
透前又设置了活性炭过滤。实践表明，单级过滤很
难保证出水 SDI 值（在标准压力和标准时间间隔
内，一定体积水样通过一特定微孔膜滤器的阻塞
率，它表征水中胶体物和悬浮物的数量）小于 4，