国内外矿井水处理及资源化利用研究进展

煤矿区矿井水处理及资源化利用是实现煤炭工业高质量发展与矿区生态文明建设双重目标的重要推力。在全球水资源短缺与生态环境保护的约束下,矿井水作为一种非常规水资源,其大规模处理与高效利用是未来发展的必然选择。文中从煤矿区矿井水水质特征出发,全面论述了矿井水水质形成机制与水质评价方法,并将矿井水水质形成划分为含水层水–岩作用和采空区水–岩作用2个阶段。系统分析了国内外含悬浮物矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水及含特殊组分矿井水处理技术优缺点,重点阐述了含悬浮物矿井水高效旋流净化、高矿化度矿井水双极膜和膜蒸馏处理、酸性矿井水人工湿地处理的新技术。在总结国内外矿井水资源化利用现状的基础上,阐明了矿井水资源化利用的途径主要包括工业生产用水、生态用水、生活用水及热能利用4种。最后,提出了目前我国煤矿区矿井水处理及资源化利用存在的问题及科学思考,建立了矿井水处理及资源化利用概念模型,通过不断推进矿井水处理及资源化利用技术研发,提高矿井水资源综合利用率,解决煤矿区水资源供需矛盾,促进社会经济增长、煤炭资源开发与矿区生态文明建设三者之间的协同发展。     

陕北煤矿区矿井水资源化及综合利用研究

阐述了陕北煤矿区矿井水开发利用中存在的问题,分析了矿井水的水质特征,探讨了矿井水资源化的处理技术、综合利用途径以及进一步提高矿井水资源综合利用的措施。陕北煤矿区矿井水的资源化和综合利用具有显著的经济、社会和环境效益,是缓解其水资源用水矛盾、建立资源节约型矿区的必然选择。     

华昱矿区矿井水水质评价及零排放资源化利用

针对华昱矿区面临的生产、生活用水匮乏,水资源复用率低,严重制约矿区可持续发展的问题,提出将矿井水资源纳入区域水资源进行统一配置利用是解决该问题的关键。通过对五家沟煤矿、元宝湾煤矿和南阳坡煤矿22组矿井水水样进行水质分析,确定了区内矿井水的水质类型,将总硬度、氟化物、硫酸盐、亚硝酸盐、总铁和矿化度作为评价指标,构建水质评价模糊综合矩阵对区内矿井水水质进行评价。根据区内煤矿自身涌水和生产用水的实际情况,提出了“多井联动调配+井上下协同净化+分质供水+梯级利用+全复用”的水处理新模式。结果表明,区内矿井水为含悬浮物和高矿化度矿井水,矿井水水质级别为Ⅴ级,水质极差水样有20组,该类水样占比为90.90%,经深度处理后产水水质均达到了《地下水质量标准》(GB/T14848—2017)中的Ⅰ类标准,水资源利用新模式实施后,满足了各矿井不同用水的供水需求,实现了煤矿间的多井联动调配和零排放。     

我国煤矿区矿井水污染问题及防控技术体系构建

煤炭开采必然产生大量的矿井涌水,我国目前的矿井水整体上表现出水质相对较差、水处理成本较高等问题。首先明确了我国典型矿区矿井水水质的主体特征:常规离子是造成矿井水水质差的主要化学组分;矿井水中有毒有害物质占比小,且基本优于地下水Ⅲ类水质量标准。其次,详细探讨了我国矿井水水质形成、演化的几个科学问题,包括不同水文地质结构下物理–化学作用所起的主导作用,时间效应对水质演化的影响,微生物群落结构特征及其与环境因素的相关关系,水动力场–化学场–微生物场–温度场的多场耦合问题等。接着重点介绍矿井水污染防控的技术方法,以减少矿井突(涌)水量和水资源保护为前提,以实现煤–水双资源协调开采、煤炭绿色开采为目标,以矿井水“阻断、减量、保护”为主要防控思路,围绕煤矿区矿井水阻断技术、污染负荷减量技术、污染区修复治理等科学问题展开分析;通过各种现有技术、方法、工艺,最大可能地降低吨煤矿井水处理成本,如采用井下预处理、地面深度处理、超深回灌封贮、生态资源化利用等。最后,提出研发煤矿区地下水及污染物的阻断材料和吸附材料、注浆装备、监测设备、投料设备、原位取样检测设备等,形成我国煤矿区矿井水污染防控技术体系。该技术体系的构建可对煤矿绿色开采、煤矿区深层地下水污染防控、闭坑矿井水污染防控、矿区地下水资源及生态环境保护利用等提供理论及技术支撑。      

浅论河北煤矿区水环境问题与水资源保护

本义就煤炭资源的开发利用中,煤矿区产生的水资源浪费、水资源污染、含水层疏于和区域地下水水位下降,以及矿井突水等环境水文地质问题进行了论述,提出加强水资源的综合规划和管理,进行污水处理与重复利用,实行水资源有偿使用等水资源保护和开发利用措施,并提出了开发采空积水的建议。     

煤矿矿井水净化处理与回灌治理技术

煤矿在开采煤炭的同时,会有大量的矿井污水排到地面,造成环境污染。为解决矿井水排放的污染问题,施工大口径回灌井和建造地面水净化处理厂,矿井水经处理后部分用于煤矿生产,多余部分通过回灌井注入地下,实现水资源循环利用和节能减排。通过梧桐庄矿工程实例,介绍了煤矿矿井水净化处理与回灌治理技术。     

采煤对浅层地下水环境的影响及矿井水生态利用分析

黄河流域中上游矿区煤?水矛盾突出,煤炭开采对地下水环境造成一定的破坏。基于此,以鄂尔多斯盆地北部侏罗纪煤田榆神府矿区为研究区,在野外调查、数据分析、室内测试的基础上,分析研究区矿井水的量质特征,揭示煤炭高强度开采对地下水环境的影响,并开展矿井水生态利用研究。结果表明:研究区矿井富水系数在0.23~2.28,平均为0.91,评估2020年区内矿井排水量高达4.70亿m3,受采掘活动影响,浅埋煤层开采区地下水位下降趋势明显;区内矿井水出现不同程度的污染组分超标现象,主要超标指标为化学需氧量(COD)、Na+、SO₄ 2?、溶解性总固体(TDS),未处理的矿井水外排将会污染区内地下水环境;研究区浅层地下水超限的水质指标主要为NO₃-N,与矿井水超限水质指标差别较大,反映出浅层地下水水质受采矿活动影响较小;提出矿井水浅层回灌和矿井水生态灌溉2种模式开展研究区矿井水的生态利用,矿井水回灌对矿井水中的溶解性有机碳、色度具有较好的去除效果,回灌后出水满足Ⅲ类地下水限值;浅埋煤矿矿井水具有作为矿区生态修复灌溉用水的较好潜力,中深埋煤矿和深埋煤矿矿井水不适宜作为灌溉用水。研究结果为我国西部煤矿区水资源保护和生态修复提供重要依据。      

浅谈邯邢煤矿区水环境问题及水资源保护利用

煤炭的大量开采引发了许多环境问题,特别是水环境问题比较突出,通过对邯邢煤矿区水环境资料的统计分析,指出了邯邢煤矿区煤炭开采产生的水资源浪费、水资源污染、含水层疏于和区域地下水水位下降等环境水文地质问题,提出加强煤炭企业对水资源保护观念、禁止煤炭资源无序开采、充分利用地表水、优先利用外调水等几项煤炭资源合理开发对策及水资源保护措施。     

河南省新密市豫鑫煤矿矿井水源分析和评价

采用大型抽水试验法分析评价了新密市豫鑫煤矿突水矿井的供水能力,揭示了矿井水来源和矿井水水质特征及变化趋势,评价结果可作为矿井水资源评价和开发利用的依据.     

基于全生命周期的矿井水利用技术模式

煤炭是我国重要的基础能源资源,煤炭开采引发诸多的生态环境问题,此外煤矿关闭后还存在矿井水酸化污染河流和地下水水环境等问题。在分析研究煤矿开采技术历史的基础上,针对煤矿生产和后生产周期存在的环境问题,基于煤炭生产全生命周期的理念,提出适用于煤矿全生命周期的矿区周边供水、生态采煤用水两种模式,其中生态采煤用水模式分为矿井水灌溉系统、矿井水生物工厂两种亚模式。进一步将矿井水灌溉系统、矿井水生物工厂划分为煤矿矿井水联合浇灌、煤矿矿井水生态灌溉、煤矿矿井水无土农业栽培和煤矿矿井水生物能源4个系统,并对各个系统的特征及其应用情况进行了介绍,不仅解决了煤炭开采过程中引发的生态环境问题,创造了较好的经济效益和社会效益,而且解决了因煤矿关闭(后生产周期)而引发的生态环境问题。     

临汾市水资源开发利用中存在的问题及对策

本文分析了临汾市水资源开发利用中存在的问题,针对水资源现状,提出了水资源配置、建设节水型社会、调整产业结构、加强采矿排水管理、污水资源化等水资源可持续利用措施.     

庆阳正南煤田矿井涌水量预测及煤田水害防治对策

以矿区现有地质—水文地质资料为基础,通过分析矿区水文地质特征,结合煤田开发利用方案,初步论证了正南煤田煤矿矿井充水条件和因素,并采用"大井"法预测了矿井用水量,提出了正南煤田开发利用过程中煤田水害的防治措施,以期为该煤矿建设开发提供依据。     

吉林省矿山开发利用现状及主要环境地质问题

本文阐述了吉林省矿山开发利用现状和矿山在开发过程中产生的一系列环境地质问题,明确提出了矿山环境保护对策建议。     

矿井水资源评价——以阜新矿区为例

为了合理开发利用矿井水资源,结合当前水资源评价的研究特点和发展方向,将矿井水和生态系统作为整体,提出了"矿井水资源评价"的概念,建立了面向生态的区域矿井水资源评价理论和方法,阐述了它的内涵、研究内容和技术体系。以中国典型的矿业缺水城市阜新为例,运用数学理论、室内试验、现场监测和工程实际应用相结合的研究方法,从水质评价、水量评价、污染评价及开发利用条件评价角度介绍了矿井水资源评价的理论研究和实践成果。通过对阜新矿区矿井水水质、水量、污染及开发利用条件评价,提出矿井水应该进行资源化利用,以解决矿区缺水问题,同时控制矿井水对地下水的污染。      

灌溉水利用效率指标研究进展

回顾了灌溉水利用效率评价指标的发展历史,分析了现有灌溉水利用效率评价指标的不足,总结了其适用条件。结果表明,目前还没有一套在任何条件均适用的灌溉水利用效率评价的量化指标,原因在于:一是不同灌溉水利用效率指标术语内涵不明确,导致在不同条件下很多指标被混用;二是部分指标即使理论框架比较清晰,但在实际运用时,许多计算要素难以确定或是无法确定,不利于在灌区水管理中推广。指出对现有灌溉水利用效率指标进行科学的界定和评价,规范不同指标的使用范围,研究它们之间的相互关联规律、影响因素,探讨节水潜力评价方法的重要性。     

淄博市淄川区矿坑水对水资源的影响与应用研究

淄川区煤炭资源丰富，是淄博市主要的产煤区之一，经过长期的开采，部分煤矿闭境。本文调查研究了闭坑煤矿矿坑水的特征和演化规律及其对区域水资源的影响，根据其水质特点，提出了具体的综合利用措施。     

中国的水环境与水资源可持续利用若干问题

本文简要分析了我国水环境的状况与趋势,水资源分布与利用的若干特点,并着重分析了降水利用、节水、矿山排水利用、咸水利用以及污水回用对我国北方缺水地区的意义。最后重点讨论了我国北方地表水与地下水联合运用的几种方式,提出人工回灌、优化调控;系统规划,联合运用;井渠结合、合理开发利用水资源的三种持续利用模式。