摘要：分析了煤矿水的水质特点, 以孙村煤矿为例, 详细阐述了煤矿水的处理工艺及复用技术, 并将孙村煤矿处理前后的水质进行了对比, 对其产生的经济效益和社会效益作了介绍。
关键词： 煤矿水；处理复用 ；水资源利用
我国是一个严重缺水国家，水环境污染和用水浪费对可持续发展和环境保护构成了很大威胁。而煤炭行业水资源更为紧缺，严重制约了生产的发展。据煤炭科学研究总院近几年的调查分析，全国85个国有重点矿区有71%的矿区缺水，40%的矿区严重缺水。随着我国煤炭工业的西移，煤矿缺水将更趋严重。因此，保护、开发和利用好煤矿水资源已成为煤炭工业可持续发展的必然趋势。煤矿水处理及复用技术就是在这种情况下应运而生并被引入各大煤炭企业的水资源规划中。我国北方地区水资源只占全国总量的19%，但这一区域属于煤炭资源富集地区，同时也是贫水缺水地区。
1 煤矿水质的主要特点
(1）悬浮物含量不稳定，感观性能差。煤矿水排到地面上以前，在井下水仓中要停留一定时间，比重较大的悬浮物颗粒就会沉淀下来，所以在很多时候煤矿水的悬浮物浓度是不高的。但当井下水仓使用一段时间后，水仓中悬浮颗粒沉积变厚、有效容积减少、沉淀时间缩短，再加上排水泵吸水的扰动，会使已沉淀的悬浮物被水泵吸入，导致煤矿水中的悬浮物浓度瞬时升高，所以煤矿水质中悬浮物含量就不稳定。另外，由于煤矿水中的悬浮物主要是煤粉、岩屑等，所以煤矿水感观性能差。
(2）悬浮物粒度小、比重轻、沉降速度慢。煤矿水中悬浮物的主要成分是煤粉，其粒径85%在50μm以下，平均密度为1.3 g/cm3～1.5 g/cm3，比地表水中悬浮颗粒的平均密度（2.4 g/cm3～2.6 g/cm3）要小得多，又经过水仓预沉，其悬浮颗粒的沉降相当缓慢。
(3）含有一定的有机物。煤矿水中除含有煤粉、岩屑等外，在井下汇流过程中，受到井下防尘洒水和灌浆水的影响，同时还受到废坑木腐烂、乳化油等的污染，因此矿井水还含有一定的有机污染物。
2 煤矿水质处理工艺
2.1 煤矿水处理过程存在的问题
煤矿水处理过程存在的问题主要是矾花形成较难，混凝沉降效果较差。在实验室和工作实践中我们发现，煤矿水中的煤粉、岩屑等与无机混凝剂的亲和力要比江河湖泊水中的泥沙差。江河湖泊水中，悬浮物（SS）通常由黏土、泥沙和某些细菌及蛋白质等组成，一般表现为亲水性；而煤矿水中的悬浮物（SS）主要由煤粉和岩屑组成，其表面疏水性基团较多，表现为疏水性。在以煤粉为主的煤矿水与以泥沙为主的江河水两种水质对比混凝试验中可以发现，在悬浮物（SS）含量相同情况下的煤矿水和江河水中，煤矿水中形成的矾花相对较小且松散，而且密度小、沉降速度较慢，要达到与江河水相同的混凝效果，前者往往需要比后者多1～3倍的混凝剂用量。
2.2 煤矿水处理工艺
孙村煤矿是新汶矿业集团所属的一座中型现代化矿井，地处鲁中地区，随着生产经营的不断发展、井下采掘工作面的增多，矿井涌水量的不断增加，加大了对煤矿水处理及复用技术的重视。我们经多方调查和研究，本着长远规划、分步实施的原则，制定实施科学化煤矿水处理工艺流程。该流程采用钢砼结构的水力循环澄清池和重力式无阀滤池相结合的工艺来净化处理煤矿水。煤矿水由井下排水泵提升后进入地面预沉调节池，部分煤泥在调节池中得以沉淀，经水量水质调节后由自流进入吸水井，经提升泵提升进入水力循环澄清池，泵前投加混凝剂，泵后投加絮凝剂，经混凝反应、沉淀、澄清后，出水入重力式无阀滤池，过滤后浊度≤3度。再消毒后自流入清水池供复用。水力循环澄清池内煤泥水通过自动排泥系统排至煤泥水池，再由煤泥水泵提升送到选煤厂与煤泥水一起处理。
3 煤矿水处理前后水质对比
根据水质分析数据与国家相关标准对比分析，孙村煤矿井水处理厂出水水质达国家《景观娱乐用水水质标准》（GB12941—91）的C类标准，《城市污水再生利用 景观环境用水水质》（GB/T 18921-2002）以及《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》（GB/T 18920—2002）。
4 孙村煤矿水处理后复用现状
煤矿水净化处理后出水水质清澈，变废为宝，复用于景观用水、道路洒水以及该矿洗煤用水、井下开采降尘、工业广场绿化、公厕冲洗等。该项目为道路洒水及绿化提供水约85万t，为洗煤厂提供洗煤用水约160万t，为井下开采降尘提供用水约210万t，为煤山降尘提供洒水约35万t，为公厕提供用水约24万t等，该工程项目的实施不仅大大降低了矿自来水的用水量，还减少了该矿污染物的排放量，并节约了水资源，也为该矿真正实现24 h连续自给供水打下了良好的基础。同时，该矿还累计为柴汶河景观河提供约431万t景观用水，为泰安市碧水蓝天工程的建设做出了重要贡献。
此外，由于矿井水处理过程中产生煤泥水的固相成分主要是煤粉，有一定的利用价值，因此该矿对煤泥水还进行了再利用。该矿矿井水处理厂在处理过程中，主要产生煤泥水的工段有预沉调节池和澄清池的排出污泥，煤泥水实际上含水率在96%～98%之间，其中的悬浮物（即煤粉）质量浓度在2 000 mg/L～4 000 mg/L之间，远远小于选煤厂的煤泥水（煤粉质量浓度在10 000 mg/L以上）。所以，产生的煤泥水直接用管道送至洗煤厂进入洗煤厂闭路循环系统；部分煤泥水则直接再返回井下，作为井下开采过程中的井下灌浆使用，最大限度地利用煤泥水的价值。
5 煤矿水复用的重要意义
煤矿水复用在煤矿企业以及城市水资源利用规划中占有非常重要的地位，并且具有非常可观的经济价值。
(1）提供新水源：煤矿水复用在对健康无影响的情况下，为我们提供了一个非常经济的新水源，同时相应节约了新鲜自来水。
(2）煤矿水复用在提供新水源的同时，还相应减少了城市自来水的提取、处理设施投资以及由于远距离引水引起的数额巨大的工程投资。
(3）煤矿水复用的普及还可以减少污水排放数量以及控制水体污染引起的治理费用。
6 结语
总之，煤矿水处理与复用技术的应用和普及充分证明，实现煤矿水资源化，既节约了水资源，也消除了环境污染，是解决富煤地区水资源紧缺的有效途径，可行性很强，并有很好的经济及社会效益，具有很大的推广价值。