高矿化度矿井水处理技术综述.docx

高矿化度矿井水处理技术综述摘要：文章对各种高矿化度矿井水的处理技术进行了综述，重点论述了反渗透技术处理高矿化矿井水在我国的应用情况，指出反渗透技术是今后高矿化度矿井水脱盐处理技术的主要发展方向。关键词：矿井水；高矿化度；反渗透技术；脱盐处理技术；水质特征文献标识码：A中图分类号：O741文章编号：1009-2374（2015）23-0167-03DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.23.0841高矿化度矿井水的水质特征矿井水是煤矿生产中排放的主要污染源，煤矿产生的矿井水受到采煤作业、天气条件、煤系地层等因素的影响，含有一定量的盐分，当盐的质量浓度大于1000mg/L时，即为高矿化度矿井水。我国大多数煤矿排放的矿井水是以悬浮物为主的常规矿井水和含铁锰的酸性矿井水，但在我国较为缺水的西北及北方矿区往往排出高矿化度的矿井水，在陕西、甘肃、宁夏、新疆、内蒙古、山西以及两淮、徐州、新汶、抚顺、阜新等地区都有高矿化度矿井水分布。据调查，高矿化度矿井水水量约占我国北方重点煤矿矿井涌水量的30%，例如淮南矿区排放高矿化度矿井水的数量占到矿区煤矿的50%以上，这些地区煤矿矿井水的矿化度一般为1000～10000mg/L，个别煤矿的矿井水矿化度则高达10000mg/L以上。由于高矿化水矿井水的危害较大，我国内蒙古等地区都严格限制高矿化水矿井水的排放，对其进行有效处理利用，是今后这些地区煤矿开采过程中必须十分重视的煤矿环保之一。2高矿化度矿井水处理技术我国高矿化度矿井水主要分布在水资源比较缺乏的地区，对这部分高矿化度矿井水进行处理利用，不但可以避免矿井水外排造成的环境污染，还可解决矿区用水紧张的问题。同一般的矿井水水质相比较，煤矿排放的高矿化度矿井水除具有高含盐量特征外，也含有悬浮物等这些常见的污染物，悬浮物等通过常规的混凝沉淀和过滤即可去除，但其中的各种离子则必须通过其他途径进行脱除，脱盐是处理高矿化度矿井水的关键工序，也可以称为深度处理。常用的脱盐深度处理技术有离子交换、蒸馏、电渗析、反渗透等。2.1离子交换法离子交换法是采用离子交换机，使交换剂和水溶液的可交换离子之间发生等物质的可逆换，导致水质改善二离子交换剂的结构不发生实质性变化的水处理方式。离子交换法主要存在的问题是定期需对离子交换剂进行再生，再生过程控制麻烦。目前离子交换主要用在锅炉软化水末端处理等方面，在高矿化度矿井水的脱盐深度处理工艺工程中基本没有使用该方法。2.2蒸馏法蒸馏法是目前海水淡化工业中成熟的技术。蒸馏法是以消耗热能为代价，进行热力脱盐淡化处理的方法。有一些技术文献提出，从热源价格方面考虑，蒸馏法适用于处理含盐量超过3000mg/L的高矿化度矿井水，且为了降低成本，蒸馏法可考虑用煤矸石作为廉价燃料，来淡化高矿化度矿井水。但从目前实际现状来看，煤矸石热值低、含硫量较高，用煤矸石作为燃料，既不符合现有越发严格的大气防治控制政策要求，能获取的热量也少，专门采用煤矸石作为燃料的煤矿基本没有，要想获取稳定的热源，就需要通过燃煤、用电的方式来解决，就需要很高的经济代价。由于这些现实的条件限制，基本未见有将蒸馏法应用于高矿化度矿井水脱盐深度处理的工程实例，可以预见，在今后的高矿化度矿井水处理工程，该方法的应用范围也将十分狭小，只有在该煤矿可以低价稳定地获得大量的热源，该方法才可能得到应用。2.3电渗析法电渗析法是我国一项传统的高矿化度矿井水处理工艺，在前些年，我国主要使用电渗析技术来处理高矿化度矿井水，一些煤矿应用电渗析设备淡化含盐矿井水，以解决矿区生活饮用水和有关工业用水问题。电渗析除盐法的优点是不需再生、可连续出水、系统简单、设备少，但缺点也很明显，表现在：不能去除水中有机物和细菌，电耗大，运行不稳定，结垢严重，脱盐率在50%左右，设备庞杂，一般只适合原水含盐量小于1500mg/L的矿井水脱盐。从我国目前已投入使用的矿井水深度处理工程来看，存在的问题也比较多，主要原因是工艺流程普遍单一，工程设计参数选择缺少依据，对矿井水的水质、水型缺乏分析，电渗析淡化工程工艺设计中普遍没有充分考虑矿井水的特征，一些煤矿采用浓水不循环直接排放、积水全部利用清水的方式，造成水资源浪费很大，水回收率普遍只有45%左右，有些矿井水深度处理工程中没有设计防垢技术措施，导致电渗析的电极、离子交换膜严重结垢，堵塞膜道，压力升高，电流效率下降，脱盐率降低，设备解体清洗频繁，操作恶化，淡化成本大幅度上升，从而使不少工程不能正常生产，有些电渗析工程已停用或久停报废，如龙口矿务局北皂煤矿、灵武矿区灵新煤矿和淮北矿务局的童亭煤矿等。随着目前反渗透膜等技术的不断发展，电渗析法本身存在的问题使其劣势更为明显，该方法已不能满足矿井水处理技术朝自动化、模块化方向发展的需要，电渗析法在高矿化度处理工程中应