煤礦礦井水主要來自于受到開采影響而進入巷道的地下水，相關(guān)研究統(tǒng)計，我國噸煤開采約產(chǎn)生２t礦井水。受污染礦井水的外排、滲漏會造成地表水和地下水污染以及礦區(qū)生態(tài)破壞等問題。解決礦井水污染問題的最有效路徑就是加強礦井水的處理與利用。

隨著我國煤炭產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平的不斷提升，我國礦井水處理利用技術(shù)與裝備也經(jīng)歷了近20年的高速發(fā)展，由最早的簡單沉淀處理，到深度處理，到發(fā)展成功應(yīng)用“零排放”技術(shù)，我國礦井水處理技術(shù)與裝備上與發(fā)達國家的差距正在縮小，在礦井水產(chǎn)生機理、水質(zhì)特征、處理工藝和材料研制上進行了大量的研究，并開展了一系列工程示范。

但目前我國煤礦礦井水利用率明顯偏低，2018年我國煤礦礦井水資源總量約68.9億m3，但平均利用率僅為35%。影響煤礦礦井水利用率的重要因素是利用渠道不暢、處理成本高、處理后的水質(zhì)與用戶需求不匹配。

近年來，國家相關(guān)部門陸續(xù)出臺了關(guān)于礦井水處理的相關(guān)政策，給礦井水處理利用工作提出了更高的要求。受《煤炭科學(xué)技術(shù)》編輯部邀約，顧大釗院士團隊在《煤炭科學(xué)技術(shù)》2021年第1期撰文“我國煤礦礦井水處理技術(shù)現(xiàn)狀與展望”，系統(tǒng)地介紹我國礦井水處理技術(shù)如何通過科技創(chuàng)新實現(xiàn)礦井水大規(guī)模低成本處理，支撐礦井水高效利用。

摘 要

系統(tǒng)梳理了我國煤礦礦井水的處理技術(shù)現(xiàn)狀，對高懸浮物礦井水、高礦化度礦井水和含特殊組分礦井水的常用處理技術(shù)進行了對比分析。近年來高礦化度和含特殊組分礦井水逐年增多，相關(guān)水質(zhì)標(biāo)準大幅提高，給煤礦礦井水處理提出了更高的要求。為了適應(yīng)新形勢，煤礦礦井水處理技術(shù)應(yīng)通過科技創(chuàng)新，實現(xiàn)礦井水大規(guī)模低成本處理，支撐礦井水高效利用，一是要大力發(fā)展井下處理技術(shù)，利用井下空間和巖體自然凈化優(yōu)勢大幅降低礦井水處理成本，并實現(xiàn)礦井水大規(guī)模調(diào)配與利用；二是要因地制宜利用西部礦區(qū)豐富的太陽能、地?zé)岬刃履茉匆约盎痣姀S余熱等，驅(qū)動低溫多效蒸發(fā)、膜蒸餾等處理技術(shù)，可大幅降低處理能耗；三是要通過對相關(guān)標(biāo)準體系的完善，促進礦井水處理實現(xiàn)“分級處理、分質(zhì)利用”。

1煤礦礦井水處理技術(shù)現(xiàn)狀

1）高懸浮物礦井水的澄清處理。我國高懸浮物礦井水處理技術(shù)已較為成熟，尤其煤礦地下水庫凈化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，實現(xiàn)了礦井水的大規(guī)模低成本自凈化。主要有常規(guī)處理技術(shù)、超磁分離水技術(shù)、高密度沉降技術(shù)（重介速沉）、煤礦地下水庫凈化技術(shù)。

2）高礦化度礦井水處理。按照處理工藝順序主要分為預(yù)處理(通常采用混凝沉淀和軟化工藝對高礦化度礦井水進行預(yù)處理)、脫鹽濃縮（主要有膜法和熱法兩大技術(shù)類別)和蒸發(fā)結(jié)晶(主要有蒸汽機械再壓縮、多效蒸發(fā)和蒸發(fā)塘)3個工藝段。

3）含特殊組分的礦井水的處理。主要是含氟和含鐵、錳礦井水，以及少量的含重金屬礦井水，主要處理技術(shù)包括含氟礦井水處理技術(shù)和含鐵、錳礦井水處理技術(shù)。目前處理技術(shù)都存在明顯的技術(shù)缺陷，還需要通過科技創(chuàng)新和工程實踐提高處理水平。

2我國礦井水處理利用面臨的新挑戰(zhàn)

1）高礦化度和含特殊組分礦井水逐年增多給礦井水處理帶來新挑戰(zhàn)。西部礦區(qū)干旱少雨蒸發(fā)量大，以及復(fù)雜的水文地質(zhì)條件，造成西部礦井水中高礦化度礦井水和含特殊組分礦井水的比例較高。近年來，隨著我國西部煤炭開采規(guī)模和產(chǎn)量的逐年增加，高礦化度礦井水和含特殊組分礦井水處理利用問題給我國煤炭綠色開發(fā)帶來了新的挑戰(zhàn)。

2）水質(zhì)標(biāo)準的提高給礦井水處理提出了更高的要求。隨著《水污染防治行動計劃》（水十條）的深入開展和新的煤礦環(huán)境影響評價制度的執(zhí)行，外排礦井水含鹽質(zhì)量濃度要達到1000mg/L，且山西、陜西、內(nèi)蒙古等省份的煤炭主產(chǎn)區(qū)近年來開始要求將礦井水外排標(biāo)準根據(jù)受納水體環(huán)境功能區(qū)劃規(guī)定提高到GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準》Ⅲ類標(biāo)準及以上。

3煤礦礦井水處理技術(shù)發(fā)展展望

1）井下處理成為礦井水處理技術(shù)的主要發(fā)展趨勢。相比傳統(tǒng)井上處理，大部分礦井水處理后直接井下利用無需升井，有效降低了水泵提升費、管路費等，并減少了地面建筑費用和占地。在煤礦地下水庫群凈化與調(diào)用的基礎(chǔ)上，結(jié)合最新的礦井水處理技術(shù)，國家能源集團提出了礦井水井上-井下聯(lián)合高效低耗處理技術(shù)體系（圖4）。

2）利用礦區(qū)能源優(yōu)勢處理高礦化度礦井水成為新趨勢。在大型煤炭基地，一般都配套建設(shè)有大型火電和煤化工項目，存在大量的蒸汽余熱資源，我國西部礦區(qū)的地?zé)豳Y源也非常豐富，這些熱源配合相應(yīng)的工藝，都非常適合于高礦化度礦井水的處理。

利用蒸汽余熱驅(qū)動的低溫多效蒸發(fā)技術(shù)在海水淡化中已非常成熟，應(yīng)用于礦井水處理可大幅降低能耗成本，但同時重點要解決好水質(zhì)波動、除硬等技術(shù)問題。

膜蒸餾是近年來發(fā)展較快的海水淡化技術(shù)，通過加熱海水產(chǎn)生蒸汽，水蒸汽透過疏水膜再進行冷凝實現(xiàn)了水鹽分離。

3）礦井水處理逐漸轉(zhuǎn)入“分級處理、分質(zhì)利用”。“分級處理、分質(zhì)利用”的中心思想就是根據(jù)礦井水水質(zhì)和最終的用途選用適合的處理技術(shù)，實現(xiàn)“好水高用、劣水低用”，同時避免礦井水過度處理提高成本。

各主管部門應(yīng)根據(jù)區(qū)域水環(huán)境功能，合理制定區(qū)域排放標(biāo)準，同時根據(jù)各地區(qū)山水林田湖草的用水需求，因地制宜地科學(xué)制定礦井水利用標(biāo)準，利用標(biāo)準引領(lǐng)和促進礦井水實現(xiàn)“分級處理、分質(zhì)利用”。

4結(jié)論與建議

1）近年來我國煤礦礦井水處理技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展，很多技術(shù)都得到了大規(guī)模工程應(yīng)用，取得了一定的處理效果，顯著降低了污染風(fēng)險，為我國煤炭產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展提供了有力的技術(shù)支撐。

2）隨著我國西部煤炭開采規(guī)模和產(chǎn)量的逐年提高，高礦化度礦井水和含特殊組分礦井水也在逐年增多，再加上近年來環(huán)保政策趨嚴大幅提高了礦井水外排標(biāo)準，這些新的形勢給我國礦井水處理帶來了新的挑戰(zhàn)。

3）井下處理應(yīng)成為礦井水處理技術(shù)的主要發(fā)展趨勢。尤其是煤礦地下水庫凈化技術(shù)，由于充分利用了采空區(qū)空間，可以實現(xiàn)對礦井水的大規(guī)模保護存儲與低成本高效處理，在神東礦區(qū)的應(yīng)用取得了顯著的經(jīng)濟和環(huán)境效益。而高礦化度礦井水井下處理與濃鹽水采空區(qū)存儲技術(shù)，使得濃鹽水無需蒸發(fā)結(jié)晶，在寧煤集團示范項目中，實現(xiàn)了處理成本大幅降低。

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