CN110683683A - 一种废弃矿井废水污染防治方法 - Google Patents

Abstract

一种废弃矿井废水污染防治方法，包括择合适的大容量的采空区作为天然的过滤池和沉淀池，处理矿井废水，具体包括对于矿井中的悬浮物处理、对于高矿化度的矿井废水处理、对于酸性矿井废水的处理，修建浓缩池，在废弃矿井井口修筑防护盖，在矿区内铺垫河床，对废弃的旧钻孔形成的矿井进水通道用黏土或水泥填堵；本发明通过结合井下处理和地面处理，将废弃矿井的废水进行处理，利用采空区的自身优势，结合多种针对性的废水处理方法，使得矿井废水得到有效的利用，同时防止地面水的渗透，有效避免了混合污染。

Description

一种废弃矿井废水污染防治方法

技术领域

本发明属于矿井水污染防治领域，特别涉及一种废弃矿井废水污染防治方法。

背景技术

我国淡水资源的人均占有量非常有限，地下水资源目前已成为影响全球人类生存条件及工农业生产的可持续发展的首要因素，但是我国北方约有三分之一的地下水系统处于采矿活动的范围内。由于矿采活动的进行，已经使这些地下水系统及水资源的天然平衡和径流条件发生了重大变化，在一定程度上遭受到了破坏，随着采矿活动的终止，大量的矿井被废弃，一旦矿井退役，生产排水停止，井内就会产生大量的矿井涌水，矿井所特有的酸性环境，将在地下形成潜在的水污染源，严重破坏了地下水资源和地下水循环系统。由于矿体伴生着多种金属和硫化矿物，矿井壁及井内废石在空气、水和微生物的共同作用下，发生氧化反应生成强酸性物质，进而溶出矿石中的多种重金属离子，产生含铜、铁、铅、锌、镉、砷等污染物的酸性废水，不仅涌出地表造成矿区及受纳水体重金属污染，而且通过矿区地层裂隙、断层等通道造成地下水串层污染。

针对废弃矿井产生的矿井废水污染问题，目前主要采用三种方法进行防治：一是疏干排水，即将矿井废水抽提至地面进行处理，处理达标后排放；二是对矿井井口进行封闭；三是对废弃矿井进行充填。采用疏干排水方式防治废弃矿井水污染不仅需要大量废水处理费用，而且存在破坏地下水环境自然状态、导致地下水水位降低、诱发岩溶塌陷产生的风险，而且该方式将井下污染物源源不断转移至地表，易造成矿区及受纳水体污染；对矿井井口进行封闭的方法能有效防止矿井废水外排，而且能通过隔绝空气抑制矿物中害重金属元素的溶出，解决废弃矿井废水污染问题，但废弃矿井内大量积水易引起矿区坍塌，而且在下层矿井挖掘、开采过程中，废弃矿井内大量积水易通过矿区地层裂隙和断层涌入下层矿井，造成下层服役矿井透水事故，造成人员死亡与财产损失；废弃矿井充填方法可有效解决矿井水污染问题，但该方法充填量极大，导致成本极高，且井下物料运输多、劳动量大，且施工周期长。目前现有技术中还没有发现较好的矿井污水防治的方法。

发明内容

本发明的目的就是针对目前废弃矿井缺少较好的污水防治方法，提供一种较佳的废弃矿井废水污染防治方法，以达到有效解决废弃矿井污水处理问题。

实现本发明的技术方案为：一种废弃矿井废水污染防治方法，包括如下具体步骤：

S1、通过探水钻孔观测各种水源来压、水位和水量的变化规律，分析水质，查明矿井水源及其地下水和地表水的补给关系，观测矿井涌水量及季节变化规律，掌握断层和裂隙的位置、错动距离、延伸长度、破碎带范围及其含水和导水性能；

S2、根据上述探测状况研究分析，利用矿井下的有利地形，选择合适的大容量的采空区作为天然的过滤池和沉淀池，处理矿井废水，具体方法为：

S21.对于矿井中的悬浮物处理，采用混凝、沉淀、过滤和消毒的方式处理矿井废水；

S22.对于高矿化度的矿井废水，在第一过滤池内投入石灰乳调节废水的PH为7-7.5，并曝气30-40min；处理后的水导入第二过滤池内，加入碳酸钠将PH调节至8.0-8.5，继续曝气30-40min；处理后的导入沉淀池内，加入助凝剂聚丙烯酰胺，沉淀静置后即可；

S23.对于酸性矿井废水，采用升流膨胀过滤中和法，在过滤池内放入小颗粒的滤料，将待处理的酸性矿井废水由过滤池底部向上抽入过滤池内，使酸性矿井废水自下而上运动，出水高度距过滤池池底的高度为20-25cm，中和完成后静置沉淀即可；

S24.修建浓缩池，以机械设备的处理手段实现通过加药和机械搅拌，使清污分离，上清水回用，污泥水再进行沉淀处理；

S3、在废弃矿井井口修筑防护盖，在矿区内铺垫河床，清理河床底后，第一层用石灰和黄土的混合物均匀铺设25-35cm的高度，压实后在第一层上铺设20-25cm厚的沙、石混合物作为第二层，最后在最上层用水泥砂浆及碎石构筑，厚度为35-45cm；

S4、对废弃的旧钻孔形成的矿井进水通道用黏土或水泥填堵。

作为本发明的一种优选技术方案，混凝剂采用阳离子聚丙烯胺混凝剂。

作为本发明的一种优选技术方案，滤料为石灰石或白云石，二者的碳酸钙含量不低于95%，滤料的直径为0.5-2mm。

作为本发明的一种优选技术方案，沙、石混合物的配比为2:5。

本发明所达到的有益效果是：本发明通过结合井下处理和地面处理，将废弃矿井的废水进行处理，利用采空区的自身优势，结合多种针对性的废水处理方法，使得矿井废水得到有效的利用，同时防止地面水的渗透，有效避免了混合污染。

具体实施方式

实施例1：一种废弃矿井废水污染防治方法，包括如下具体步骤：

S1、通过探水钻孔观测各种水源来压、水位和水量的变化规律，分析水质，查明矿井水源及其地下水和地表水的补给关系，观测矿井涌水量及季节变化规律，掌握断层和裂隙的位置、错动距离、延伸长度、破碎带范围及其含水和导水性能；

S2、根据上述探测状况研究分析，利用矿井下的有利地形，选择合适的大容量的采空区作为天然的过滤池和沉淀池，处理矿井废水，具体方法为：

S21.对于矿井中的悬浮物处理，采用混凝、沉淀、过滤和消毒的方式处理矿井废水；

S22.对于高矿化度的矿井废水，在第一过滤池内投入石灰乳调节废水的PH为7-7.5，并曝气30-40min；处理后的水导入第二过滤池内，加入碳酸钠将PH调节至8.0-8.5，继续曝气30-40min；处理后的导入沉淀池内，加入助凝剂聚丙烯酰胺，沉淀静置后即可；

S23.对于酸性矿井废水，采用升流膨胀过滤中和法，在过滤池内放入小颗粒的滤料，将待处理的酸性矿井废水由过滤池底部向上抽入过滤池内，使酸性矿井废水自下而上运动，出水高度距过滤池池底的高度为20-25cm，中和完成后静置沉淀即可；

S24.修建浓缩池，以机械设备的处理手段实现通过加药和机械搅拌，使清污分离，上清水回用，污泥水再进行沉淀处理；

S3、在废弃矿井井口修筑防护盖，在矿区内铺垫河床，清理河床底后，第一层用石灰和黄土的混合物均匀铺设25-35cm的高度，压实后在第一层上铺设20-25cm厚的沙、石混合物作为第二层，最后在最上层用水泥砂浆及碎石构筑，厚度为35-45cm；

S4、对废弃的旧钻孔形成的矿井进水通道用黏土或水泥填堵。

进一步的，混凝剂采用阳离子聚丙烯胺混凝剂。

进一步的，滤料为石灰石或白云石，二者的碳酸钙含量不低于95%，滤料的直径为0.5-2mm。

进一步的，沙、石混合物的配比为2:5。

本发明工作原理：废弃的矿井内大容量的采空区具有沉淀和过滤的作用，利用采空区的自身优势，同时水体可以在一定程度地通过自净作用，得到改善，短期排出的高温废水还可以得到降温处理，这样处理过的矿井水可以进行再利用，避免出现井下排水量较大，而地面净化水能力不够时，造成水质严重超标现象；而且可以缓解地面水源有限，在正常用水情况下仅能满足地面需求，还可以缓解一旦井下缺水的情况发生而影响到井下正常作业用水的问题发生。结合多种废水处理方法，对矿井中的悬浮物、高矿化度的矿井废水、酸性矿井废水针对性地处理，使得矿井废水得到有效的利用。采用升流膨胀过滤中和法对酸性矿井废水处理，操作简单，运行费用低，产生的沉淀少，主要原理是石灰石或白云石与酸性废水作用，废水自上而下运动，由于滤池底部与中部过滤速度大，滤料呈蓬松悬浮状态，滤料粒径小，比表面大，与废水接触充分，有利于中和，在产生的二氧化碳气体作用下，滤料不间断碰撞摩擦，滤料表面沉淀物被溶解冲走，出水水质的PH稳定在5.0左右，经脱除二氧化碳气体，水质PH基本稳定达到排放要求。对于地面防治，在废弃矿井井口修筑防护盖，避免雨水进入矿井内；在矿区内铺垫河床，防止或减少水流渗入矿井，清理河床底后，第一层用石灰和黄土的混合物均匀铺设25-35cm的高度，起隔水防漏作用，压实后在第一层上铺设20-25cm厚的沙、石混合物作为第二层，第二层为伸缩层，防止第一层翻浆，最后在最上层用水泥砂浆及碎石构筑，厚度为35-45cm，能够抵御洪水的冲刷，对废弃的旧钻孔形成的矿井进水通道用黏土或水泥填堵，将地面与矿井内良好隔离，避免混合污染。

最后说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的权利要求范围内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种废弃矿井废水污染防治方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

S1、通过探水钻孔观测各种水源来压、水位和水量的变化规律，分析水质，查明矿井水源及其地下水和地表水的补给关系，观测矿井涌水量及季节变化规律，掌握断层和裂隙的位置、错动距离、延伸长度、破碎带范围及其含水和导水性能；

S2、根据上述探测状况研究分析，利用矿井下的有利地形，选择合适的大容量的采空区作为天然的过滤池和沉淀池，处理矿井废水，具体方法为：

S21.对于矿井中的悬浮物处理，采用混凝、沉淀、过滤和消毒的方式处理矿井废水；

S22.对于高矿化度的矿井废水，在第一过滤池内投入石灰乳调节废水的PH为7-7.5，并曝气30-40min；处理后的水导入第二过滤池内，加入碳酸钠将PH调节至8.0-8.5，继续曝气30-40min；处理后的导入沉淀池内，加入助凝剂聚丙烯酰胺，沉淀静置后即可；

S23.对于酸性矿井废水，采用升流膨胀过滤中和法，在过滤池内放入小颗粒的滤料，将待处理的酸性矿井废水由过滤池底部向上抽入过滤池内，使酸性矿井废水自下而上运动，出水高度距过滤池池底的高度为20-25cm，中和完成后静置沉淀即可；

S24.修建浓缩池，以机械设备的处理手段实现通过加药和机械搅拌，使清污分离，上清水回用，污泥水再进行沉淀处理；

S3、在废弃矿井井口修筑防护盖，在矿区内铺垫河床，清理河床底后，第一层用石灰和黄土的混合物均匀铺设25-35cm的高度，压实后在第一层上铺设20-25cm厚的沙、石混合物作为第二层，最后在最上层用水泥砂浆及碎石构筑，厚度为35-45cm；

S4、对废弃的旧钻孔形成的矿井进水通道用黏土或水泥填堵。

2.根据权利要求1所述的一种废弃矿井废水污染防治方法，其特征在于，混凝剂采用阳离子聚丙烯胺混凝剂。

3.根据权利要求1所述的一种废弃矿井废水污染防治方法，其特征在于，滤料为石灰石或白云石，二者的碳酸钙含量不低于95%，滤料的直径为0.5-2mm。

4.根据权利要求1所述的一种废弃矿井废水污染防治方法，其特征在于，沙、石混合物的配比为2:5。