煤矿酸性矿井水的形成及主要处理技术_尹国勋

第33卷第9期2008年9月环境科学与管理ENVIRONMENTALSCIENCEANDMANAGEMENTVol.33No.9Sep.2008收稿日期:2008-05-08作者简介:尹国勋(1952-),男,河南理工大学资源环境学院教授,硕士生导师,主要从事环境影响评价工作。文章编号:1673-1212(2008)09-0100-03煤矿酸性矿井水的形成及主要处理技术尹国勋,王宇,许华,欧睿(河南理工大学资源环境学院,河南焦作454000)摘要:酸性矿井水是煤矿区环境地质灾害的一种重要类型。煤矿酸性矿井水是煤矿开采中由于硫铁矿与空气、水接触,在微生物作用下经过一系列地球化学反应产生的一种危害矿井生产、破坏生态环境的有害矿井排水。文章首先分析了酸性矿井水的形成机理,然后从酸性矿井水的危害入手,分析评价酸性矿井水各种处理方法的优缺点,并对酸性矿井水的处理技术进行总结,最后展望酸性矿井水处理的未来发展方向。关键词:酸性矿井水;形成;处理技术中图分类号:X523文献标识码:ATheFormationMechanismandMajorTreatmentTechnologyofAcidicMineWaterYinGuoxun,WangYu,XuHua,OuRui(SchoolofResources＆Environment,HenanPolytechnicUniversity,Jiaozuo454000,China)Abstract:Acidicminewaterisanimportantkindofgeologicaldisastersintheminingareas.Acidicminewaterisaresultofthepyriteswithairandwater,whichpassesthroughaseriesofgeochemicalreactionsoftheeffectofmicroorganisms.Throughan-alyzingtheformationmechanismandthehazardoftheacidicwater,theadvantagesanddisadvantagesofthevarioustreatmentsareevaluatedandsummarized.Finally,thefuturedevelopmentdirectionoftreatmenttechnologyofacidminewaterisputforward.Keywords:acidicminewater;formation;treatmenttechnology煤炭开采过程中,一方面为保证采矿安全,需要对矿井排水和对地下含水层进行预先的人工疏干;另一方面采用形成的导水裂隙带会对煤系含水层产生自然疏干,这就造成水资源的浪费[1]。煤矿酸性矿井水是煤矿开采过程中的一大污染源。据报导,目前中国煤炭生产过程中,每年至少排出22.6亿m3的矿井水,其中北方地区约占60%。若把pH值小于6.5定义为酸性矿井水,则有相当数量的矿井水归属此列[2]。酸性矿井水的直接排放不仅浪费了宝贵的水资源,而且还会对环境中的水体、土壤、植物造成污染。因此,如何选择更为经济合理且简单高效的方法处理酸性矿井水,引起了环保工作者与社会的广泛关注。本文就酸性矿井水的形成过程展开阐述,进而论述了酸性矿井水的主要处理技术。1酸性矿井水的形成一般认为,酸性矿井水的成因是:在煤层及其围岩中含有硫铁矿,由于煤炭的开采破坏了煤层原有的还原环境,提供了氧化这些还原态硫化物所需的氧,地下水的渗出并与残留煤柱及煤层顶、底板接触,促使煤层或者顶底板中的还原态的硫化物氧化成硫酸,进而使矿井水呈酸性。但是,由于酸性矿井水的形成机理非常复杂,因而对其具体的形成过程有着各种不同的看法。以黄铁矿的氧化为例,有三种代表性的观点:第一种观点认为酸性水的产生是黄铁矿连续氧化的过程。具体的过程为:(1)在水和氧存在的条件下黄铁矿(FeS2)被氧化为FeSO4和H2SO4;(2)在游离氧存在的条件下FeSO4不稳定,连续氧化为Fe2(SO4)3;(3)Fe2(SO4)3在水中水解产生游离酸和沉淀物。第二种观点认为酸性水的形成反应并非单一过程,其中还有三价铁的还原及黄铁矿的水解过程。第三种观点认为酸性水的形成是在微生物的参与下完成的。这个过程分三个阶段:(1)黄铁矿发生氧化反应;·100·第33卷第9期2008年9月尹国勋等·煤矿酸性矿井水的形成及主要处理技术Vol.33No.9Sep.2008(2)细菌大量繁殖增多使pH值急剧下降;(3)在细菌作用下,氧化反应速度大大加快,使产酸速度加快。当矿井水中的含硫量>5%～7%时,矿井水的pH值为6～5.5;>7%～9%时,pH值为5.5～3.5;>9%～1