1.本课题的目的、意义和研究现状（文献综述)

一、前言

煤矿酸性矿井水，因为其pH值低，酸度大而对煤矿排水设备、钢管及其他机电设备均具有很强的腐蚀性。大量事例证明酸性矿井水对煤矿生产有重大危害：设备腐蚀穿孔，造成人力物力的浪费；长期直接接触酸性水会导致矿工手脚破裂，眼睛疼痒，直接危害到其人身安全。其次，倘若酸性矿井水在无处理情况下被排入地面水体，必然会对矿区周围水体造成严重污染。酸性矿井水中含有大量的二价铁离子与三价铁离子，二价铁离子氧化成三价铁离子时需要消耗大量的溶解氧，导致河流缺氧，影响水生生物的生长与繁殖。如上所述，对于煤矿酸性矿井水的处理在现在有重大的环境意义。

二、酸性矿井水处理方法及新技术

目前，国内煤矿处理酸性矿井水的方法主要采用中和法，中和剂可用各种碱性物质。较广泛使用的有石灰石或者石灰来作为中和剂来进行酸性矿井水的中和处理。在此之外，近年来新兴的生物化学处理法、湿地生态处理法和可渗透反应墙法（PRB）等，正日益受到人们的关注。

2.1 中和法

中和法是目前煤矿酸性矿井水常采用的处理方法，适合做中和剂的有石灰石、大理石、白云石、石灰等碱性物质。选择何种中和剂取决于中和剂的反应性、适用性、价格和运输是否方便等因素，其中尤以石灰石和石灰中和剂的应用最为广泛。其原因是石灰石价格便宜，购买途径多样，且处理效果好，可以处理多种酸性矿井水，无毒无污染。

通常情况下，酸洗矿井水全盐含量均高，前几年发明一种”中和-曝气-反渗透”连用技术，是一条新路。该工艺降酸除高铁，通过投加中和剂降低酸性矿井水的酸性，在此基础上鼓风曝气，氧化二价铁离子，再通过混凝反应和斜板沉淀前去除悬浮物和氧化生成三价铁离子，最后通过锰砂去除锰离子和剩余二价铁离子。通过精密过滤装置去除剩余的微量悬浮物，通过反渗透去除溶解性离子以降低矿化度和总硬度，最后使用氯进行消毒，使出水水质达到要求。

目前国内对于酸性矿井水的处理便是以中和法为主流，占比超过百分之97，而在美日德等发达国家则占比较少，更多的是生物和湿地处理方法。

2.2 生物化学处理法

生物化学方法处理含铁酸性矿井水是目前国内外研究的一个热点，在美国、日本已经得到了实际运用，而在国内仍然停留在实验阶段。其原理是：利用氧化亚铁硫杆菌，在酸性环境下将二价铁离子氧化为三价铁离子，然后再用石灰石进行中和。此方法的有点事二价铁离子的氧化率很高，处理后沉淀物有二次利用价值，运行费用低，易管理等优点。国内未实际运用是因为其还有许多难以解决的问题，比如处理速度远低于传统物化处理方法，初期成本很高。此外，矿井水成分很复杂，有时还会含有如Pb、Zn等对生物有抑制作用的重金属。因此，我国要在煤炭系统推广应用这种技术，仍然需要大量的研究工作。

2.3 湿地生态工程处理法

人工湿地酸性矿井水处理方法是20 世纪70 年代末在国外发展起来的一种污水处理方法 , 它是利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用, 通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解从而实现高效率净化污水的一项技术。 与传统物理化学（中和法）处理方法相比, 人工湿地处理方法的优点有：出水水质稳定优良、对N 、P等营养物质去除能力强、基建和运行费用低、低技术要求、易于维护管理、耐冲击负荷强、能适用于间歇性排放的污水和具有美学价值。此方法在北美、欧洲的许多国家已被广泛运用，但在国内却没有应用实例。

2.4 可渗透反应墙法

可渗透反应墙法（PRB），是一种原位去除污染地下水中污染组分的新方法，是矿山酸性矿井水处理的一个新热点。基本原理为：在矿山地下水流的下游方向，定义一个被动的反应材料的原位处理区，针对矿山酸性水的具体成分分析二选择采用物理、化学或生化技术处理流经墙体的污染组分。PRB法一般有3种类型：连续墙系统、漏斗-通道系统、GeoSiphon/GeoFlow单元。优点有：作用时间长、处理污染物多、处理效果好、安装施工方便、投资运营费用低等。

三、目前矿井水回用主要用途

我国矿区大多位于北方等水资源缺乏地区，因此矿井水回用的意义十分重大，目前我国矿井水回用后主要有如下几种用途：

3.1 工业用水

矿区及矿区周边配套设施的工业用水量极大，矿井水回用为工业用水可极大减少生产成本。经净化处理后的矿井水，在脱盐淡化后可以达到工业用水的标准并回用，如锅炉水，洗煤厂与坑口电厂。

3.2 生活用水

我国煤矿产业属于劳动密集型产业，周边有大量人口居住，生活用水需求量很大。在中和、混凝、沉淀、过滤、杀菌后，可使一般矿井水达到生活用水标准，供给矿区周围人员生活用。

3.3 农业用水

处理后的矿井水可以用于附近农田的灌溉、矿区绿化用水。

3.4 处理后排放

矿井水主要来源于地下水，大量产生的矿井水一位置大量地下水资源被开采，易形成地下空洞，产生安全隐患。处理后的矿井水大多是地表排放，一般在附近的河流与湖泊排放，通过自然界的水循环补充地下水流失，防止地下空洞产生。

四、结束语

酸性矿井水的处理是一项对中国矿区及其周围环境极其重要的系统工程。目前国内运用最广泛的是中和法，技术相对成熟。同时，人工湿地和生物处理酸性矿井水这些新兴方法正在高速发展，从国外的经验上来看，这是较为先进的处理方法，也是国内之后的主流发张方向。另外，酸性矿井水的处理还讲究一个因地制宜，要根据矿区实际生产、地质状况来选择处理工艺，只有灵活变通，才能达到最好的效果。

我国是一个极度缺水的国家，我国人均水资源不足2500, 不到世界人均的l/

4, 而这非常有限的水资源又有近1/ 2 被人为地污染和破坏。因此，对酸性矿井水的处理是国民经济与社会可持续发展战略的需要。

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