???煤炭在我國一次能源的生產(chǎn)和消費(fèi)中一直占有極其重要的地位。煤炭的大規(guī)模開發(fā)和利用,不可避免地帶來一系列環(huán)境問題,僅礦區(qū)而言,就存在著水污染、煤矸石、噪聲、礦區(qū)大氣、地表塌陷等諸多環(huán)境問題。有資料表明,我國煤礦每年排出約22億m3礦井水,1億m3冼煤廢水,2億噸矸石和10億m3的甲烷氣,每年因煤礦開采而塌陷的土地達(dá)2萬km2。為了煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,必須搞好煤礦環(huán)保,這就要求我們對煤礦問題有一個(gè)全面的認(rèn)識。
??? 一、礦區(qū)水污染及其控制
??? 據(jù)調(diào)查,我國煤礦水資源普遍缺乏,目前約有71%的礦區(qū)面臨缺水,有40%的煤礦嚴(yán)重缺水,80%的煤礦職工飲用不潔水。同時(shí)在煤炭開采過程中,還會(huì)產(chǎn)生大量的礦山廢水(如礦坑水、礦山工業(yè)用水、廢石場淋濾水、選煤廠廢水及尾礦壩廢水),且礦山廢水具有排放量大、持續(xù)時(shí)間長、污染范圍大、影響地區(qū)廣等特別。若此類廢水直接排入地表,不僅浪費(fèi)水資源,還會(huì)對礦區(qū)環(huán)境造成破壞。下面僅對礦井水和選煤廢水作簡要闡述。
?? 1.1礦井水及其資源化
??? 煤礦開采時(shí),為確保井下安全,必須排出大量礦井水。礦井水由于受到開采、運(yùn)輸過程中散落的粉煤灰、巖粉和礦工生產(chǎn)活動(dòng)及煤中伴隨礦物的分解氧化導(dǎo)致污染。根據(jù)礦井水含污染物特性一般分為:潔凈礦井水、含懸浮物礦井水、高礦化度礦進(jìn)水、酸性礦井水及其它礦井水。
??? 1.1.1潔凈礦井水
??? 潔凈礦井水多數(shù)是從奧陶系石炭中涌出的,其水質(zhì)較好,ph呈中性,低礦化度,不含有毒有害離子。只需在源頭處妥善截流,通過專用管道排至地表,經(jīng)簡單消毒即可作為生活飲用水。有的還含有多種有益元素,可開發(fā)為礦泉水。
??? 1.1.2含懸浮物礦井水
?? 含懸浮物礦井水一般指除懸浮物、細(xì)菌及感官指標(biāo)外,其它理化指標(biāo)均滿足飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的礦井水。這類礦井水在我國北方礦區(qū)分布較廣,如平頂山、焦作、開灤及華東、東北礦區(qū)的礦井水多數(shù)屬這種水質(zhì)。最常規(guī)方法主要是通過混凝、沉淀、過濾、消毒處理工藝,即可使出水水質(zhì)達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
??? 1.1.3高礦化度礦井水
??? 高礦化度礦井水也稱含鹽礦井水,它是由于地下水與碳酸巖和硫酸巖層的接觸溶蝕,使水中Ca2+、Mg2+、CO32-、HCO3-、SO42-等離子增多而形成的,礦化度大多為1000-4000mg/l。高礦化度水處理分兩步進(jìn)行:一是預(yù)處理(主要去除懸浮物),主要彩混凝沉淀技術(shù);二是脫鹽處理,使處理后水含符合我國衛(wèi)生飲用水要求。脫鹽處理方法主要有蒸餾法、電滲析法、反滲透法。電滲析法是較為成熟的一種方法,目前我國處理高礦化度礦井水幾乎全部彩電滲析技術(shù)。
??? 1.1.4酸性礦井水
酸性礦井水主要是因?yàn)楸徊擅簩又泻写罅康牧蜩F礦,在有充足的氧氣和細(xì)菌的存在下,使黃鐵礦氧化,生成亞硫酸和硫酸,造成礦井水呈酸性。它嚴(yán)重腐蝕礦山設(shè)備和管道,未經(jīng)處理排入地面水體,會(huì)危害水生生物,并使禾苗枯死。據(jù)調(diào)查,國內(nèi)煤礦處理酸性廢水都采用酸堿中和法,即用廉價(jià)的堿性物質(zhì)和石灰作中和劑處理酸性水。根據(jù)工藝流程的不同,大體分為直接投加石灰法、石灰水中和滾筒法、升流式變?yōu)V速膨脹濾池法。
我礦為含懸浮物礦井水,目前已建設(shè)完成日處理能力達(dá)5000噸礦井水處理站,并進(jìn)行回用,并完成深度處理設(shè)計(jì)準(zhǔn)備實(shí)施建設(shè)。
??? 1.2選煤廢水及其處理
?? 全國煤礦共有150多家選煤廠,只有10多家實(shí)現(xiàn)煤泥廠內(nèi)回收,洗選閉路循環(huán),其它100多家選煤廠每年排出選煤水約1億T。此水未經(jīng)處理直接排放,不僅會(huì)污染水源,阻塞河道,影響自然景觀,而且會(huì)妨礙水生動(dòng)植物的生存和生長,若用來灌溉農(nóng)田會(huì)引起農(nóng)作物減產(chǎn),滲入地下,又會(huì)污染地下飲用水源,引起胃腸道疾病等。因此,解決選煤廢水問題,實(shí)現(xiàn)洗水復(fù)用和閉路循環(huán)是選煤廠環(huán)境保護(hù)和節(jié)約水源的一種重要措施。
??? 選煤廢水的處理,首先應(yīng)抓好選煤廢水的閉路循環(huán)。實(shí)行洗水閉路循環(huán),既控制了選煤廢水外排污染環(huán)境,又大大節(jié)約了水資源,實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益雙盈利。第二,尚未實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)或外排的選煤廢水,必須采用混凝沉淀方法,使出水水質(zhì)基本達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)方可排放。第三,選煤廢水的深度處理,宜采用沉淀、過濾、氣浮等方法,除去選煤廢水中的雜物,達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
?? 二、煤矸石及處理利用
?? 在煤炭開采和洗選加工過程中,要排出大量的煤矸石,每年約有1億T,歷年積存量已達(dá)16億T。由于煤矸石排放量大,如不處理利用,長期堆于地表,不僅占用大量土地、破壞自然景觀和礦區(qū)生態(tài)平衡,而且矸石自燃排出大量煙塵、SO2、CO2、H2S等有害氣體,損害人體健康,抑制生物生長,腐蝕構(gòu)筑物等。
??? 為了解決煤矸石對環(huán)境的影響問題,消除矸石山污染,主要治理途徑:(1)直接利用矸石。如鋪設(shè)道路,回填煤礦采空區(qū)和地表塌陷坑,綠化現(xiàn)有矸石山。(2)利用矸石作為發(fā)電燃料,是矸石利用的有效。目前很多礦區(qū)建立了坑口電廠,既補(bǔ)充礦區(qū)用電,節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤,又減少矸石排放量和對環(huán)境的污染,爐渣還可以作建筑材料。(3)回收其中有用物質(zhì),如從矸石中回收煤炭、黃鐵礦。(4)從矸石的成分是硅、鋁等氧化物考慮,可以作建筑材料的原料,如磚瓦、水泥、骨料等,或從中提取氧化鋁、聚合鋁等化工原料。(5)熱量高的煤矸石可以采用氣化的方法獲得煤氣。
??? 我國目前的矸石利用率約為30%,無論從環(huán)保還是從社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益考慮,都與煤炭生產(chǎn)發(fā)展不相適應(yīng)。2008年我礦年產(chǎn)6000萬塊矸石制磚廠已開工建設(shè),即將投入使用。