[煤的开采与加工对地下水的污染及防治措施]地下水对工程的影响

  【摘要】我国地下水的总储量占到水资源总量的1/3,是居民生活用水的重要来源。但是随着水资源的日益匮乏,加之水资源的严重污染使得水资源越发珍贵。我国目前已经有90%的地下室受到了不同程度的污染。地下水的防治已经成了当务之急。煤矿行业在开采和加工过程中,对地下水的污染是很严重的,如何有效解决,是本文重点要探讨的问题。
  【关键词】水资源;现状;煤炭对地下水污染;防治
  中图分类号:TV213 文献标识码:A 文章编号:
  
  一、前言
  煤炭中含有大量的元素,其在开采和加工过程中,会对地下水造成不同程度的污染。面对当前水资源匮乏的现状,如何加强煤矿开采和加工过程中对地下水的污染防治,是摆在我们面前的一个重点问题,也是难点问题。
  二、当前我国地下水污染现状
  地下水占中国水资源总量的1/3,也是居民生活用水的重要来源。2011 年,全国共200 个城市开展了地下水质监测,其中“较差”、“极差”水质监测点比例为55%;与2010 年相比,15.2%的监测点水质变差。全国90%的地下水遭受不同程度污染,60%污染严重。地下水污染与地表水污染有明显的不同:一是地下水的污染源不易确定;二是在排除地下水污染源之后,进入其含水层的污染物仍将长期产生不良影响。
  三、地下水中的污染源
  我国地下水开采以每年25 亿立方米的速度递增,由于地下水占到水资源总量的1/3,全国近70%的人口饮用地下水,因此地下水是重要的饮用水源。但地下水正在面临污染加剧,我国大约有90% 的地下水正在遭受着不同程度的污染。进入地下水的污染物有人为因素,也有自然过程。我们常说的地下水污染是人为因素造成地下水水质恶化的现象。
  质种类繁多,一般根据物质成分及其对人体的影响划分为地下水细菌污染与地下水化学污染两大类,也有人把地下水的热污染单独划分一类,而成为三种类型划分。细菌污染与热污染的时间与范围均有限;而化学污染则常具有区域性分布特点,时间上长期稳定,难以消除。地下水污染源具体包括:
  1、自然源:无机物、痕量金属、放射性元素、有机物、微生物。
  2、农林业污染源:化肥、农药、禽畜粪便、灌溉回归水、秸杆残余、造林与砍伐。
  3、城市污染源:生活固体废物处置、生活废水排放、废水集中排放、废物堆场、其他城市污染源。
  4、工矿业污染源:尾矿、采矿排水、采矿废水、工业固液废物、废水回注井、倾泄与滴漏。
  5、管理失误造成的污染源:地下水源地选址失误、咸水入侵、海水入侵、成井失误、废弃钻孔、无序土地开发和灌溉。
  四、造成地下水污染主要的因素
  根据分析,管网建设滞后、污水直接排放、固体废弃物渗滤液、开采活动、土壤污染物淋溶、地表水污染等因素是造成地下水污染的最主要原因。
  1、管网建设滞后:城市快速扩张,管网维护保养不及时,污水外渗进入地下水体。
  2、污水直接排放:部分工业企业通过渗井、渗坑和裂隙排放、倾倒工业废水,造成地下水污染。
  3、固废渗滤液:城市生活垃圾处理能力尚存较大缺口,垃圾渗滤液对地下水形成巨大威胁;监管不严,2008 年新的渗滤液标准尚未全面实行,国内大量垃圾填埋场需改造;全国超过2 亿吨工业废弃物待处置,渗漏污染地下水。
  4、开采活动:石油化工行业勘探、开采及生产等活动显著影响地下水水质。
  5、土壤污染物淋溶:国内土壤污染问题相当严重,其中一些污染物易于淋溶,对相关区域地下水环境安全构成威胁
  6、地表水污染:在地表水污染较严重地区,因地表水与地下水相互连通,地下水污染十分严重。
  五、采煤与煤加工对地下水的污染
  1、采煤
  煤的采掘生产活动需排放各类废弃物,如矿坑水、废石和尾矿等。这些废弃物的不合理排放和堆存,对矿区及其周围地下水环境构成了以下危害:
  一是矿坑充水。矿坑充水使处于封闭状态的煤系地下含水层与空气接触, 由于煤层中含有大量的黄铁矿及其他金属硫化物, 矿坑充水可在较短时间内使地下水形成酸水。
  二是废石、尾矿。废石经过雨水的冲泡之后所形成渗滤液会对矿区地下水带来危害,具体情况根据废石所含微量元素的不同影响程度也不相同。
  煤矸石和粉煤灰渗滤污染地下水。在煤矿区,煤矸石分布广泛,粉煤灰在灰场区内排放堆存,在雨水和洒水作用下,煤矸石和粉煤灰中有毒有害元素可渗滤进入土壤,并向浅层地下水迁移,污染浅层地下水。
  2、煤燃烧
  煤在燃烧时会释放出重金属。在高温燃烧时难以气化的重金属元素在燃烧过程中被飞灰和底渣所吸附, 存留于飞灰和底渣中,再经冲灰渣水排至贮灰场。灰渣中的部分可溶的微量重金属元素会因雨水冲洗、渗透等原因渗入地下水中,对地下水体造成污染。
  3、 煤气化
  煤的地下气化。是通过直接对地下蕴藏的煤炭进行可控制性的燃烧产生煤气后,输出地面的一种能源采集方式。煤的地下气化对地下水产生的有机污染物是酚类化合物且主要是石炭酸。在煤的地下气化带附近:一是煤层高温分解的有机污染物向周围岩层的扩散和渗透; 二是有机污染物通过地下水的渗透向含水层四周迁移;③逸出的气体如氨气、硫化物在溶解后会改变地下水的pH、Eh 值, 进而影响地下水的BOD 和COD。
  六、煤炭开发对地下水污染的防治措施
  1、充分利用矸石山
  要消除矸石山灾害, 最好的办法是使其变废为宝进行综合利用。煤矸石的利用途径,分为以下三类:一是煤矸石的热能利用。利用煤矸石中含有一定数量煤炭的性质进行回收;二是煤矸石的建材利用,煤矸石作为建筑材料,是当前煤矸石综合利用的主要途径,技术相对比较成熟;三是煤矸石的其它方面利用。
  2、地下含水层保护措施
  消除地下水污染源和切除污染物渗入地下含水层的途径。如禁止用渗坑、渗井方式排放废水;严格控制污水灌溉水质;采矿过程中注意矸石及尾矿堆放点的选择;酸性矿井水、高矿化度矿井水经处理后方可外排;建立地下水动态监测网,及时发现水量、水质变化,找出影响因素。
  3、煤燃烧前净化技术
  一是清洁的加工技术。指在减少污染和提高利用效率的煤炭洗选加工、燃烧转化、烟气净化和污染控制等一系列新技术的总称,是使煤炭释放的污染控制在最低水平,达到煤炭的高效清洁利用的技术。
  二是洗选煤技术。煤炭洗选是洁净煤的源头技术,煤炭通过先进的物理选煤技术可降低原煤灰分50%——80%,脱除黄铁矿硫60%——80%。洗选煤是降低燃煤烟尘和SO2,直接有效的洁净技术。采用先进的洗选技术可使煤中重金属元素含量明显降低。
  三是型煤技术。是利用一定比例的粘结剂或固硫剂将一种或数种煤粉, 在一定压力下加工成具有一定形状和一定理化性能的煤加工技术。使用型煤的环境效益和节能效果非常明显。
  4、煤燃烧后净化技术
  采用高效除尘器脱除亚微米颗粒, 使重金属与煤灰尘一同减少; 如湿式烟气脱硫技术能有效地控制易挥发重金属元素;烟道后处理系统,采取能同时净化多种污染物的多段净化装置。
  5、 矿区废水的控制技术
  在矿区采取各种措施,严格控制废水的排放量,减少废水对地下水的污染。包括:
  (1)改革生产工艺,尽量减少废水排放量。如选矿厂可采用无毒药剂代替有毒药剂,选择污染程度小的选矿工艺,减少选矿废水中的污染物质。
  (2)循环用水,一水多用。开展水采矿井煤泥水处理技术的研究, 使水采煤泥和洗煤厂洗煤煤泥经浮选后全部厂内回收。
  七、结束语
   世界能源的紧张,需要加大对我国煤炭资源的开采和利用。水资源的匮乏,需要加强对水资源的保护。这两个方面是同等重要,不能只抓一面而放弃另外一面。因此,在煤炭开发利用的过程中,就要在各环节加强对地下水的保护。
  参考文献
  [1] 张闻天, 燃煤污染现状及其治理技术综述[J]煤炭资源,2012
  [2] 李曼,我国地下水污染现状及防治对策[J]环境保护,2011
  [3] 王艳丽,我国地下水资源的污染和防治[J]环境治理,2012
  [4] 董天一,煤炭开采加工过程中对地下水污染的治理[J]煤炭工业,2011