邱程锦1 史晴晴2 秦帅1（1.中国矿业大学环境与测绘学院；2.中国矿业大学安全工程学院  江苏徐州221008）

摘要：地下水既是不可或缺的水资源，也是重要的生态与环境支撑要素。一直以来矿井水都是被看做水害来预防治理，这些受到轻微污染的矿井水其实是一种宝贵的水资源，经过一些简单高效的处理后，可以变成能为人所利用的有用资源。本文介绍了针对酸性、高浊、高矿化矿井水的各种处理方法，变废为宝，变害为利，提高矿井水的利用率。
关键字：矿井水；资源；处理、利用；
1 煤矿开发对水资源的影响破坏
我国煤炭资源丰富，是世界产煤最多的国家之一。　矿产资源开发积极推动了国民经济的快速发展, 对提升国家综合实力和改善人民生活水平,奠定了坚实的物质基础。但在煤炭资源开发的过程中，许多矿井面临着多种危害，其中瓦斯突出与矿井水突出是危害比较严重的两个方面。我国煤田地质条件十分复杂，突水事故是世界最严重的国家之一，受水威胁的煤炭储量占探明储量的27%左右。
为了减少突水事故的发生，在煤炭开采过程中，将疏排大量地下水，这些疏排的地下水经矿山开采活动扰动和与井下采掘工程接触后，受到了不同程度的次生污染，被排放到地表后，将污染地表、地下水体和地表土壤环境等。特别是在水资源贫乏、生态环境脆弱的我国西部地区能源基地建设中, 大规模开发煤炭资源对地下水的影响, 使水资源面临失衡和污染, 也使生态环境保护任务更加艰巨,部分采煤区(矿区) 出现泉水干涸、河水断流、植被枯萎等景象。特别是今年我国西南五省遭受重旱灾情，如何实践科学发展观, 实现合理开发矿产资源, 有效保护地下水, 避免人类生存环境恶化, 成为促进社会主义市场经济持续发展重大课题。
2 矿井水是可利用的珍贵资源
我国煤炭生产中，每年排出约20～30亿m³矿井水，北方地区约占60%，并且随开采深度逐年增加。长期以来，矿井水一直被视作水害加以预防和治理， 排到地面的矿井水被白白排掉而未加以综合利用和保护，利用率极低。
矿井水主要包括矿井开采产生的地表渗透水、岩石孔隙水、矿坑水、地下含水层的疏放水以及生产防尘、灌浆、充填污水、选取矿厂和洗煤厂污水。这些废水主要包括酸性水、高硬度水、高浑浊水和含氮磷的富氧化水以及重金属污染水、氰化物污染水和氟化物污染水等。矿井水一般是深层地下水，水质优良，只是在采掘过程中受到了轻微污染， 经适当处理后即可作为饮用水源，产生可观的经济、社会和环境效益。例如，双鸭山矿区目前煤炭年产量为800 多万t， 毛利润不过4 000 万元，而伴随煤炭生产开采的地下水资源达5 000 万m³， 即平均开采1t 原煤的同时， 抽排了6 m³ 的矿井地下水。这些矿井地下水是煤矿企业宝贵的资源，若能全面开发利用，处理净化成饮用水，年创利润可达7 000 万元。然而，整个双鸭山矿区每年实际处理净化矿井地下水能力仅500 万m³，其余
4 500 万m³ 的矿井水白白排放掉。我国矿井水一般可划分为悬浮性矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水和洁净矿井水等几类。
3 不同类型矿井水的处理方法
3.1 酸性矿井水的处理方法
酸性矿井水是一种具有很强腐蚀性的酸性地下水（pH小于5），通常出现在金属硫化矿床（如黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿等）及一部分煤矿床中。这种水在井下可以腐蚀矿山排水设备、铁轨以及其他混凝土加固物，危害工人健康，排出地表后还可以污染环境与水源。酸性水主要由硫化物氧化作用形成的。以黄铁矿为例：
2FeS_2+7O_2+2H_2O=2FeSO_4+2H_2 SO_4
当有游离氧存在时，FeSO_4极不稳定，继续氧化生成Fe_2 〖(SO_4)〗_3:
FeSO_4+2H_2 SO_4+O_2=2Fe_2 〖(SO_4)〗_3+2H_2O
Fe_2 〖(SO_4)〗_3很容易水解，生成游离硫酸：
〖Fe〗_2 〖(SO_4)〗_3+62H_2O=2Fe〖(OH)〗_3+3H_2 SO_4
目前处理酸性矿井水的方法主要有中和法，微生物法，人工湿地法等。
中和法的作用机理，就是向酸性矿井废水中投加碱中和剂， 利用酸碱的中和反应增加废水的pH值，使废水中的金属离子形成溶解度低的氢氧化物或碳酸盐沉淀而净化污水。酸性矿井水的传统中和处理常用的是石灰或石灰石中和法， 普遍采用的典型处理工艺有石灰乳法、滚筒式中和机，变速升流式膨胀中和滤池和曝气流化床处理法。
微生物法是目前国内外处理酸性矿井水的最新方法，其原理是利用一些微生物的特性将废水中的一些离子转化为易处理的物质以除去。目前已知的主要有硫酸盐还原菌(Sulfate—Reducing Bacteria，简称sRB)和氧化亚铁(Thiobacillus
ferrooxidans简称T．f)，一些生化反应过程中还有光合硫细菌或无色硫细菌也参与作用。
人工湿地处理酸性矿井水是国内外近年迅速发展起来的一种污水处理技术。人工湿地系统的单元结构为一个透水或不透水的塘，在塘内填充以土壤或沙、卵石、砾石、煤渣等单介质或者是这些材料的混合物。在有污水通过的介质上有选择性地种植各种水生植物或花草，利用特定植物在湿地中能降低酸性水中金属离子的作用，让酸性水缓慢流经人为的植物群落，达到活体过滤的目的。同时，湿地也可为微生物群落的附着生长提供界面，缓慢的水流与人工湿地单元基质发生一定的中和作用。常用湿地植物有香蒲草、灯心草、马尾草、芦苇泥以及炭藓等。
3.2 高矿化度矿井水处理
高矿化度矿井水的处理工艺包括预处理和脱盐处理。预处理一般采用常规混凝沉淀技术去除矿井水中的悬浮物。处理高矿化度矿井水的关键工序是脱盐， 主要方法有蒸馏法、电渗析法和反渗透法。
电渗析技术是处理高矿化度矿井水较为成熟、经济的一种方法。目前我国煤矿高矿化度矿井水脱盐处理多选择电渗析技术。将阴、阳膜交替排列于直流电场的两极之间，形成交替排列的小水室。在直流电场作用下，淡室水中阴离子向阳极迁移，透过阴膜进入浓室；阳离子向阴极迁移，透过阳膜进入浓室。故淡室中的阴、阳离子数量减少，成为淡水。浓室水中阴离子在直流电场作用下向阳极迁移，受到阳膜的阻挡仍留在浓室；阳离子向阴极迁移，受到阴膜的阻挡也留在浓室。成为浓水，原水中的离子得以分离浓缩。通过各自的排水口可分别获得淡水和浓水。
3.3 高浊矿井水的处理
悬浮物含最高是矿井水普遍存在的主要问题此类水分布较广，全国大多数矿井水均属此类型。首先，混凝剂的选择、投加量及反应的水力条件(GT值)直接影响着处理效果和运行成本，大量试验和资料表明 ，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，其投加量根据矿井水中悬浮物特性一般在20～60mg／1，这时，反应的水力条件(GT值)是含悬浮物矿井水净化技术的关键，也是工程设计的晕要参数。
4 结束语
显然，通过有效的治理，矿井水在煤矿生产中不具有了危害性，而延伸到矿井水的利用，各煤矿企业通过有效的举措，逐渐形成了矿井水的工业利用与改造，既使矿井水对环境污染有了良好的改进，同时通过科学治理，实现了企业的科技创新能力进步，在提高企业的经济效益前提下也凸显了矿井水治理的社会性与科学性，使企业的安全生产更具环保与科学。纵观世界，不少国家在矿井废水的处理和利用方面，进行了广泛的研究和实践，已取得了许多成果，积累了不少经验。我国地大物博，幅员辽阔，由于煤炭矿井废水成份的复杂性和地域的特点等因素，所以现有对煤炭矿井水的处理与回用工艺技术还不够完善和成熟。对于采矿人，针对不同的水质情况和回用的具体要求，开发研究工艺简单、技术可靠、管理方便、经济合理的新工艺、新设备和新药剂，仍是煤炭矿井废水处理和利用的重要课题。

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