酸性矿井水处理技术综述_魏建新

酸性矿井水处理技术综述魏建新·技术介绍·酸性矿井水处理技术综述魏建新(青海煤矿设计研究院)摘要分析评价酸性矿井水传统处理技术的特点及利弊,对酸性矿井水处理技术的发展与新技术作了初步的探讨。关键词酸性矿井水处理技术煤矿酸性矿井水是一大污染源。据报道.目前我国煤炭生产过程中.每年至少排出22.6亿m“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。青海省的海西、海北等地部分煤矿也不同程度地排放有酸性矿井水,这些矿区大部地处偏远,干旱缺水,自然环境恶劣,受地域条件和经济因素制约,这一部分矿井水不仅未能加以处理利用,而且对当地环境也造成了不良影响。酸性矿并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。尽管我国的酸性矿井水处理与利用技术尚处在较低的水平,还在不断的探索,但己积累了宝贵的经验,出现了新的研究成果,展现了广阔而光明的前景。l酸性矿井水的形成酸性矿井水主要是煤层中夹杂的硫铁矿经过一系列氧化、水解等反应后生成的。酸的生成量与煤的含硫量、煤层的赋存条件、采煤方法、井下涌水量、空气量以及微生物的种类和数量等有着密切的关系。另外还有一些来自煤中的有机硫被氧化后也会生成酸。据统计,含硫量>5写~7%时,矿井水的pH值为6~5.5;>7%~9%时pH值为5.5一3.5;>9%~11%时pH值为3;>12%时pH降至2.5以下。因此,酸性矿井水的形成是一个较为复杂的过程,是物理、化学、生物作用的综合结果〔’〕。2酸性矿井水的传统中和处理法处理酸性矿井水常用的是石灰或石灰石中和法〔2〕,普遍采用的典型处理工艺有石灰乳法、滚筒式中和机和变速升流式膨胀中和滤池(图1)。此三种工艺可基木上满足各类酸性矿井水的处理要求,但各有特点,现分述如下:2.1石灰乳法。石灰乳法是将生石灰(CaO)加水配制成5%左右的石灰乳(Ca(OH)2)后,加入酸性矿井水中和池内进布J几中和反应的。优点是设备简单,答理方便,对水量、水质的适应性强。但在处理水量大时因石灰的用量大,运转费用较高。2.2滚筒式中和机。滚筒式中和机目前已有定型设备,名为KSJ型酸性水处理机,处理能力为5~120m,h/,主要部件采用不锈钢制造。它是采用石灰石(CaCO。)和白云石(CaCO3MgCO。)在滚筒中滚动与酸性水进行中和反应的。该方法对滤料粒径要收稿日期:1997一04一21121青海环吮第7卷第3期(总第25期)1979年9月求不太严格,对水质变化的适应性也强,操作简便,工作环境好,处理的运转费用也较低。但设备复杂,噪音大,当处理水量大时,其初期投资也较高。另外反应生成的Ca-50;沉淀易造成滚筒的堵塞,去除Fe+2离子的效果不佳。2.3变速升流膨胀中和滤池。变速升流膨胀中和滤池是一个上大下小的圆形水泥结构池。一般采用石灰石作中和剂,石灰石经破碎后,过筛分成0.5~3mm粒径的滤料,装在滤池的下部,酸性原水从下部进入滤池,与石灰石发生反应。本工艺的主要优点是运行费用小,处理成本低。管理操作简便,工作环境好。当进水的pH值发生变化时,只需调节进水量就可保持出水pH值的稳定。缺点是处理量受限制,若矿井水量大,则需建造大型滤池,投资高,占地面积大。石灰石的破碎筛分也给管理带来了不便。同时,与滚筒式中和机一样,它也存在着除Fe+2效果差,当原水悬浮物含量高时,滤池易堵塞等缺点。为了弥补以上处理技术上的某些缺陷,在实践中总结了各种方法的特点进行了革新改造,针对不同的水质创造了许多行之有效的好方法。主要有:当水中FeZ十离子较多时,采用石灰石一石灰法,并实行两段曝气;加大滚筒内石灰石滤料的粒度,减少筒壁结垢,并掺入石灰;在变速升流中和滤池底部通气曝气等,均可大大地提高处理效果。I酸性矿井水{今l调节池{杏}曝气池{告}中”池{一{亘亘]令!一星婴一」一「嘎画告{沉淀池.告}酸性矿井水}令)调节池{杏}酸性矿井水}今}调节池·}寺「亘亘三亘画{一「亘西〕一巨型聂黔口告今{。气池…}曝气池{十告匕一丝丝一引一国画i{一匕~星壑一~」今专「一不丽万一}厂硫一奚冠-一刊十告外排、利用(a)外排、利用外排、利用a.石灰乳法b.滚筒式中和机c.变速升流式膨胀中和滤池图1酸性矿井水处理工艺流程示意图3几种新的处理方式石、煤渣等单介质和混合物。按水流状态又3.1人工湿地系统。利用人工湿地处理酸可设计成表面水流型和地下水流型,前者性矿井水是国外近年来研究的一项新技是水流过介质表面和介质上种植的水生植术。该系统的单元结构为一个透水或不透物,后者是以渗滤流的形式穿过介质和植水的塘,在塘内填充以土壤或沙、卵石、砾物的根系。122酸性矿井水处理技