引言
矿井水，作为煤炭开采过程中产生的特殊废水，其成分复杂，含有多种污染物，对环境构成潜在威胁。传统的矿井水处理方法往往侧重于污染物的去除，而忽视了水资源的再利用潜力。在当前全球水资源短缺的背景下，如何将矿井水转化为可利用的水资源，已成为矿业环境保护和水资源管理领域亟待解决的问题。
1矿井水的主要来源
地下水是矿井水的主要来源之一。在煤炭开采前，地下水自然存在于煤层上下的岩层中，形成了一个复杂的水文地质系统。当矿井开采活动开始后，这些地下水会因为矿井的挖掘而流入矿井内部，成为矿井水的重要组成部分。地下水的流入量受到地质结构、水文地质条件、季节性降雨等多种因素的影响，因此在不同矿区和不同开采阶段，地下水的流入量会有显著差异。地表水的渗入也是矿井水的一个重要来源。在矿区周边，地表水体如河流、湖泊、水库等，在降雨或融雪后，水位上升，水压增大，这些水体中的水分会通过地表裂缝、断层等地质结构渗入矿井，尤其是在矿井开采导致地表塌陷或裂缝增多的情况下，地表水的渗入量会显著增加。例如，在煤矿开采过程中，为了降低煤尘、提高采煤效率，常常需要进行人工注水，这些注入的水分在开采过程中与煤层、岩层中的物质混合，形成矿井水。矿井内的设备冷却水、生活污水等也是矿井水的来源之一。矿井水的来源还包括矿井内部的自然涌水。在某些地质条件下，矿井内部可能会出现自然涌水现象，即地下水在没有人为干预的情况下自发涌入矿井。
2矿井水污染防治方法
2.1物理法
矿井水污染防治中的物理法主要涉及通过物理手段对矿井水进行处理，以去除其中的悬浮物、沉淀物、油类物质等。这些方法通常操作简便，对环境影响较小。其中，沉淀法是利用重力作用使水中的固体颗粒沉降到底部，从而实现固液分离。过滤法则通过滤料层截留水中的悬浮物质，如砂滤、活性炭过滤等。此外，离心分离法利用离心力将水中的固体颗粒迅速分离出来，适用于处理含有大量悬浮物的矿井水。膜分离技术，如微滤、超滤、反渗透等，通过半透膜的选择性透过作用，有效去除水中的溶解性固体、有机物和微生物。
2.2化学法
化学法在矿井水污染防治中扮演着重要角色，它通过添加化学药剂与水中的污染物发生化学反应，从而实现污染物的去除或转化。常见的化学处理方法包括中和法、氧化还原法、混凝沉淀法等。中和法主要用于调节矿井水的pH值，通过加入酸或碱使水体达到中性，减少对环境的腐蚀性。氧化还原法则是利用氧化剂或还原剂将水中的有害物质氧化或还原为无害或低毒物质，如使用氯、臭氧、过氧化氢等氧化剂去除有机污染物。混凝沉淀法通过加入混凝剂，如铝盐、铁盐等，使水中的胶体和悬浮物凝聚成大颗粒，便于沉淀和过滤。
2.3生物法
生物法是利用微生物的代谢活动来降解和转化矿井水中的有机污染物，是一种环境友好型的水处理技术。生物法主要包括活性污泥法、生物膜法、湿地处理法等。活性污泥法通过在曝气池中培养活性污泥，利用微生物的吸附和氧化作用去除水中的有机物和氮磷等营养物质。生物膜法则是通过固定在载体上的生物膜来处理水体，如生物滤池、生物转盘等。湿地处理法利用湿地植物和微生物的协同作用，对矿井水进行自然净化，具有成本低、维护简单等优点。
3矿井水循环利用技术研究
3.1矿井水净化技术
预处理阶段，主要目的是去除矿井水中的大颗粒悬浮物和沉积物，常用的方法包括格栅过滤、沉淀池沉淀、混凝沉淀等。这些方法能够有效减少后续处理设备的负担，提高整个净化系统的处理效率。主要处理阶段，针对矿井水中溶解性有害物质，如重金属离子、硫酸盐、氯化物等，采用化学沉淀、离子交换、膜分离等技术进行处理。化学沉淀通过添加化学试剂使有害物质形成不溶性沉淀物，然后通过沉淀或过滤去除。离子交换技术利用离子交换树脂吸附去除水中的有害离子。膜分离技术，包括反渗透、纳滤、超滤等，通过半透膜的选择性透过，有效去除水中的溶解性盐类、有机物和微生物。深度处理阶段，主要针对矿井水中的微量有害物质和难降解有机物，采用高级氧化、生物处理等技术。高级氧化技术，如臭氧氧化、光催化氧化等，能够产生强氧化性的羟基自由基，有效分解水中的有机污染物。生物处理技术，如活性污泥法、生物膜反应器等，利用微生物的代谢作用降解有机物，同时去除水中的氨氮、硝酸盐等营养盐。
3.2矿井水回用技术
在工业回用方面，矿井水经过净化处理后，可以用于冷却水、锅炉补给水、工艺用水等。例如，在火力发电厂中，净化后的矿井水可以作为冷却塔的循环水，通过闭路循环系统减少新鲜水的消耗。在钢铁、化工等行业，矿井水可以作为工艺用水，用于原料洗涤、产品冷却等环节。在农业灌溉回用方面，矿井水需要满足一定的水质标准，以避免对土壤和作物造成不良影响。通常，矿井水在用于农业灌溉前，需要去除其中的重金属、盐分等有害物质，并通过土壤渗透试验确保其不会导致土壤盐渍化。此外，根据作物的需水量和生长阶段，合理安排灌溉时间和水量，以提高水资源的利用效率。在城市绿化回用方面，矿井水可以用于公园、道路绿化带的灌溉，以及城市景观水体的补给。为了确保绿化植物的健康生长，矿井水在回用前需要去除其中的有害物质，并调整pH值至适宜范围。
3.3矿井水资源化技术
矿井水中矿物质的回收：矿井水中含有多种矿物质，如硫酸盐、氯化物、钙、镁等。通过化学沉淀、结晶、电解等方法，可以将这些矿物质从矿井水中分离出来，形成工业原料或化肥。例如，硫酸盐可以通过硫酸钙沉淀法回收，用于生产石膏板或其他建筑材料；氯化物可以通过电解法回收，用于生产氯碱化工产品。矿井水中能源的回收：矿井水中含有一定量的溶解性有机物，这些有机物在厌氧条件下可以被微生物分解产生甲烷等可燃气体，即生物气。通过厌氧消化技术，可以将矿井水中的有机物转化为生物气，用于发电或供热，实现能源的回收利用。矿井水中微量元素的提取：矿井水中还可能含有一些稀有或贵重金属元素，如锂、钴、镍等，这些元素在新能源、电子信息等领域具有重要应用价值。
结束语
矿井水污染防治与循环利用技术的研究，对于实现矿业可持续发展、保护生态环境、缓解水资源紧张具有重要意义。未来，随着技术的不断进步和创新，我们期待矿井水处理技术能够更加智能化、集成化，实现污染物的深度去除和水资源的高效循环利用。我们也呼吁矿业企业、科研机构和政府部门加强合作，共同推动矿井水污染防治与循环利用技术的应用与推广，为构建生态文明社会、实现绿色矿业发展目标贡献力量。
参考文献
[1]胡亚凡.矿井水污染河流特征及微生物静态脱氮实验[D].河北工程大学,2023.
[2]刘燕平.煤矿水污染现状及其治理工艺的优化[J].山西化工,2023,43(02):192-193+202.
[3]朱登科,罗本全,徐江,等.废弃煤矿矿井涌水污染成因及治理措施研究[J].四川地质学报,2022,42(04):625-628.
[4]孙文洁,任顺利,武强,等.新常态下我国煤矿废弃矿井水污染防治与资源化综合利用[J].煤炭学报,2022,47(06):2161-2169.
[5]高涵,张文静,叶维丽.长江经济带磷矿生产行业水污染防治对策研究[J].环境保护科学,2020,46(05):14-18.
