２００８

年第

１

期

王

平：国内煤矿矿井水处理技术研究现状

・

３

・

合氯化铝

（ＰＡＣ）

最佳投药量

（

质量浓度

）

为

６０ｍｇ／Ｌ

，

混凝沉淀对铁的去除率在

９０％

以上，而对锰的去除

率在

２０％

左右；经

ＫＭｎＯ

４

溶液浸泡的锰砂过滤

（

滤

速

７ｍ／ｈ～９ｍ／ｈ）

，除铁除锰效果优良，出水铁锰的质

量浓度都在

０．１ｍｇ／Ｌ

以下，能够满足回用水的水质

要求，而且启动快、适应能力强。

李福勤等

［１０］

对高铁高锰矿井水水质特征及其净

化机制进行了研究。以鹤壁煤业集团九矿和寺湾矿矿

井水为例，对高铁高锰矿井水的水质特征及其净化机

制进行了研究。分析表明，矿井水具有溶解氧丰富、

高矿化度、高浊度的特征，矿井水的处理不需专门设

曝气装置。采用混凝沉淀和过滤模型试验，考察了

铁、锰的去除效果及滤料、滤速等对过滤出水水质的

影响。结果表明，混凝沉淀对铁的去除率在

９０％

以

上，对锰的去除率仅达

２０％

左右；以

ＫＭｎＯ

４

溶液浸

泡过的锰砂为滤料，过滤

（

滤速

７ｍ／ｈ～９ｍ／ｈ）

出水

铁、锰含量均在

０．１ｍｇ／Ｌ

以下，表明锰砂表面所形

成的活性复合物质滤膜对锰的去除起到了关键作用。

李福勤等

［１１，１２］

对鹤壁十矿矿井水处理中混凝剂

的选择及最优

ＧＴ

值进行了研究。以鹤壁十矿高悬浮

物矿井水为例，通过烧杯实验确定最优混凝剂为碱式

氯化铝

（ＰＡＣ）

，最佳投药量为

６０ｍｇ／Ｌ

。采用正交试

验确定最佳水力条件为：混合

Ｇ

值为

２８．９ｓ

－１

，

ＧＴ

值

为

１７３４．０

；反应

Ｇ

值为

７．７ｓ

－１

，ＧＴ

值为

８６６４．０

。混

凝剂的投加量对最优

ＧＴ

值有影响，随着投药量的增

大，最优

ＧＴ

值减小，而沉淀时间对最优

ＧＴ

值没有

影响。

吴东升等

［１３］

对苦咸水的处理技术进行了综述。

通过对苦咸水的水质特征及处理原理分析，指出通过

反渗透工艺处理苦咸水，具有处理效果好、操作管理

方便、运行费用低等优点。

聂锦旭等

［１４］

对纳滤处理煤矿矿井水进行了试验

研究。试验结果表明

：

纳滤膜在过滤周期为

３０ｍｉｎ

，

采用反曝气方式冲洗

，

能够有效减少膜污染

，

恢复膜

通量。该工艺对矿井水的处理效果明显

，

高锰酸盐去

除率为

９７．１％，

浊度去除率为

９９．３％，

硬度和含盐量去

除率分别为

９５．１％

和

７３．１％，

色度去除率为

９１．７％

，

细菌的去除率为

８６％

。

１．２．３

酸性矿井水的处理技术现状

酸性矿井水为

ｐＨ

值小于

５．５

的矿井水，

ｐＨ

值一

般为

３～３．５

，个别小于

３

，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

解煤及其围岩中的金属元素，故矿井水铁、锰重金属

以及无机盐类增加，使矿化度、硬度升高。酸性水在

我国南方高硫矿区比较常见。酸性水容易腐蚀矿井设

备与排水管路，并且危害工人健康；如果抽排至地

面，会影响土壤酸碱度，导致土壤板结和作物枯萎，

而且使地表水酸度上升，间接影响水生生物的生存。

酸性矿井水的处理方法主要有：中和法（利用石灰

石、石灰进行中和）、生物化学方法（微生物法）、湿

地生态工程处理法。

赵峰华等

［１５］

对煤矿酸性矿井水中有害元素的迁

移特性进行了研究。利用电感耦合等离子质谱

（ＩＣＰ－

ＭＳ）

、离子色谱

（ＩＣ）

和

Ｘ

射线衍射

（ＸＲＤ）

等方法，

研究了马兰煤矿酸性矿井水及其沉淀物的化学成分和

物相组成，并通过吸附

－

解析实验和

ＰＨＲＥＥＱＣ

水化

学模拟计算，研究了典型酸性矿井水样品中

Ｐｂ

，

Ｔｈ

，

Ｕ

，

Ｂｅ

，

Ｚｎ

，

Ｎｉ

，

Ｃｏ

，

Ｃｄ

，

Ｃｕ

，

Ａｓ

，

Ｃｒ

，

Ｖ

，

Ｂａ

等有

害元素的迁移特性。研究表明：

①

煤矿酸性矿井水中

ＳＯ

２

－４

，

Ｆｅ

，

Ｍｎ

，

Ａｌ

，

Ｐｂ

，

Ｔｈ

，

Ｕ

，

Ｂｅ

，

Ｚｎ

，

Ｎｉ，Ｃｏ，

Ｃｕ

等离子含量较高，对环境存在潜在危害；

②

酸性

矿井水中有害元素的迁移主要受

ｐＨ

值

，Ｆｅ－Ａｌ－Ｍｎ

含

量和水体颗粒物矿物组成的控制；

③

Ｆｅ

，

Ａｌ

和

Ｍｎ

的

含量随

ｐＨ

值上升而迅速下降，并控制着

Ｐｂ

，

Ｔｈ

，

Ｕ

，

Ｂｅ

，

Ｚｎ

，

Ｎｉ

，

Ｃｏ

，

Ｃｕ

等潜在有害微量离子的迁

移行为；

④

各离子随

ｐＨ

值上升被去除的先后顺序

为：

Ｔｈ＞Ｆｅ＞Ｐｂ＞Ｃｒ＞Ａｌ＞Ｃｕ＞Ｂｅ＞Ｕ＞Ｚｎ＞Ａｓ＞Ｃｄ＞Ｍｎ＞Ｃｏ＞

Ｎｉ＞Ｂａ

；

⑤

酸性矿井水中

Ｖ

不能够随

ｐＨ

值的升高而

去除，反而会有更多的

Ｖ

溶解在水中。

对于含有硫化物的矿井水，必须控制处理后水中

硫化物的含量。目前，硫化物的处理多采用混凝沉淀

工艺。该工艺不仅要增加后续处理工艺的负荷，而且

还要向矿井水中引入新的化学物质，对矿井水的回用

不利。因此，对矿井水中硫化物处理工艺有了新的研

究，即氧化法。使用的氧化剂包括氯气、纯氧和空

气。氧化工艺的关键是氧化剂的选择。各种氧化剂将

Ｓ

２－

和

ＨＳ

－

氧化成

Ｓ

２

Ｏ

３

２－

或者

ＳＯ

４

２－

，然后生成无毒的硫

代硫酸盐和硫酸盐。如采用纯氧氧化法处理硫化物其

反应主要有

：

２ＨＳ

－

＋２Ｏ

２

→

Ｓ

２

Ｏ

３

２－

＋Ｈ

２

Ｏ

；

２Ｓ

２－

＋２Ｏ

２

＋Ｈ

２

Ｏ→Ｓ

２

Ｏ

３

２－

＋２ＯＨ

－

；

Ｓ

２

Ｏ

３

２－

＋２Ｏ

２

＋２ＯＨ

－

→

２ＳＯ

４

２－

＋Ｈ

２

Ｏ

。