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煤矿矿井水处理技术现状与展望
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作者 李福勤 王丛 +4 位作者 郑煚州 陈宇航 何绪文 代其彬 田莉 《工业水处理》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1-8,共8页
煤矿矿井水是重要的非常规水源,矿井水的资源化利用对缓解矿区水资源短缺和环境保护具有重要意义。分析了矿井水的来源和水质特点,综述了含悬浮物、高矿化度、酸性和含特殊污染物等不同类型矿井水的主要处理技术,总结了各处理技术的特... 煤矿矿井水是重要的非常规水源,矿井水的资源化利用对缓解矿区水资源短缺和环境保护具有重要意义。分析了矿井水的来源和水质特点,综述了含悬浮物、高矿化度、酸性和含特殊污染物等不同类型矿井水的主要处理技术,总结了各处理技术的特点和存在问题。大部分矿井水都含有一定量悬浮物,且水质水量变化较大,应着力提高井下水仓和地面调节池的预沉作用,开发和完善矿井水井下处理技术,结合自动化、智能化,实现无人值守;随高矿化度矿井水数量不断增加,其处理技术已成为矿井水处理领域的研究重点,应强化预处理,开发高效除硅除硬技术,引入能量回收装置,结合新能源和可再生能源开发绿色节能耦合脱盐技术,整体优化零排放工艺,降低浓盐废水处理成本;酸性和含特殊污染物矿井水是目前矿井水处理中的难点,应采取分布式高效定向处理技术,探索耦合工艺和自然修复治理。在国家政策引领下,矿井水处理技术将朝着更加节能、高效、智能和环保的方向发展。 展开更多
关键词 矿井水 质特点 含悬浮物矿井水 高矿化度矿井水
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改进的FA-FCE模型在矿井水质评价中的应用
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作者 韩行 杨雨 《黑龙江工程学院学报》 CAS 2024年第2期12-22,共11页
酸性矿井水会对水环境造成严重污染,对遭受污染的矿井水质进行评价是矿山环境保护与治理的重要前提。因此,以贵州省内的酸性矿井水分布区为研究区,采用因子分析(FA)、模糊综合评价法(FCE)和加权平均法,并引入级别特征值构建了FA-FCE水... 酸性矿井水会对水环境造成严重污染,对遭受污染的矿井水质进行评价是矿山环境保护与治理的重要前提。因此,以贵州省内的酸性矿井水分布区为研究区,采用因子分析(FA)、模糊综合评价法(FCE)和加权平均法,并引入级别特征值构建了FA-FCE水质评价模型,对矿井水质和水环境质量进行综合评价。结果显示,所评价的水样中V类水的占比达到70.37%,水质整体偏向于V类水,各地区的平均级别特征指数均大于2,矿井水水体环境遭受污染的程度较高。相较于传统的评价模型,文中提出的水质评价模型在选取评价指标及权重分配等方面有显著的优势,并综合考虑了所有评价指标在整体评价中的影响,使得评价结果更加科学合理。 展开更多
关键词 酸性矿井水 因子分析 模糊综合评价法 矿井水质评价 级别特征值 体环境质量
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基于双极膜电渗析的膜集成技术的高矿化度矿井水资源化处理 被引量:2
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作者 刘兆峰 郭强 +7 位作者 王霄 唐佳伟 蒋斌斌 曹志国 张锁 闫祖喻 王群 李井峰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2462-2471,共10页
在当前煤矿矿井水“零排放”及煤炭与水资源逆向分布背景下,西部矿区的高矿化度矿井水如若不进行合理处置便直接排放,不仅对当地生态环境造成不可估量的破坏,而且造成严重的水资源浪费,最终将制约煤炭绿色开发与生态文明建设。传统的高... 在当前煤矿矿井水“零排放”及煤炭与水资源逆向分布背景下,西部矿区的高矿化度矿井水如若不进行合理处置便直接排放,不仅对当地生态环境造成不可估量的破坏,而且造成严重的水资源浪费,最终将制约煤炭绿色开发与生态文明建设。传统的高盐废水零排放技术主要是利用蒸发结晶技术将无机盐由溶液态转变为结晶态进行回收。从经济性方面分析,该技术受投资高、运行成本高、无机盐附加值低等问题制约。基于此,以西部某矿井水为原水,以矿井水资源化零排放利用及脱盐低碳化为目标进行膜集成工艺设计,并在此基础上重点探讨电渗析和双极膜电渗析工序不同操作条件(操作电压、进料液浓度、温度、酸碱度、电流密度等)对电渗析脱盐性能及双极膜电渗析制酸碱性能的影响规律,之后以实验数据及经济评估模型,探究其经济可行性,旨在探索出适用于西部矿区高矿化度矿井水处理的膜集成技术,为高矿化度矿井水绿色资源化处理工艺的开发提供新的研究思路。通过对电渗析−双极膜电渗析实验过程探究,发现双极膜系统进料液质量浓度应不超过80 g/L、适宜的操作电压为18 V、适宜的进料液温度为25℃、进料液pH保持中性、更适合采用恒电压操作。此外,证实了以双极膜电渗析为核心的膜集成系统可实现高矿化度矿井水绿色资源化处理,以电渗析系统进料液总含盐量20 g/L为例,总的净收益为18604299元/a,且在耦合光伏电力供应系统时具有明显的二氧化碳减排效应,二氧化碳减排将超过3162 t/a,具有良好的经济效益和社会效益。 展开更多
关键词 高矿化度矿井水 集成膜系统 零排放 双极膜电渗析技术 矿井水资源化
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煤矿矿井水水质形成及演化的水动力场-水化学场-微生物场耦合作用与数值模拟 被引量:2
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作者 孙亚军 熊小锋 +4 位作者 陈歌 徐智敏 张莉 赵先鸣 DMYTRO Rudakov 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期941-957,共17页
煤矿矿井水的水质形成与演化过程机理复杂,受水动力场、水化学场和微生物场等多场作用影响显著。深入研究并揭示煤矿矿井水水质形成机理与演化趋势、阐明采空区封闭后矿井水的多场耦合作用机制是矿井水污染防控与修复的理论基础。以鄂... 煤矿矿井水的水质形成与演化过程机理复杂,受水动力场、水化学场和微生物场等多场作用影响显著。深入研究并揭示煤矿矿井水水质形成机理与演化趋势、阐明采空区封闭后矿井水的多场耦合作用机制是矿井水污染防控与修复的理论基础。以鄂尔多斯盆地某煤矿采空区为水文地质原型,在前期研究的基础上,进一步建立了煤矿采空区积水水位回升、蓄满后水动力-水化学-微生物场(HCB)多场耦合室内相似模拟和数值模型。采空区水动力场研究结果表明基质-裂隙双孔隙模型能有效模拟采空区水位回升过程,模拟误差为9.9%,其模拟精度远高于理论预测和单孔隙模型。水化学场模拟结果与试验较为吻合,SO_(4)^(2-)、HCO_(3)-和p H模拟相对误差分别为3.0%、21.0%和6.2%,模拟结果较为可靠。模拟结果显示采空区蓄水过程中水岩反应和微生物作用不明显;而蓄满后水动力几乎停滞,但水化学场和微生物场较为活跃,2号煤和3号煤层中黄铁矿的氧化反应使得SO_(4)^(2-)质量浓度提升约24.6%;后期采空区水环境演化为弱酸性、厌氧还原条件,微生物降解作用凸显,将SO_(4)^(2-)有一定的“自净”能力。通过调整微生物代谢速率常数,可将SO_(4)^(2-)降解比例提高到61.6%。实际工程场景中可通过补充碳源、人工建立密闭厌氧环境等强化手段实现这一目标。将多场耦合室内试验和数值模拟技术拓展到煤矿采空区积水水质形成与演化规律研究,研究结论可为煤矿区矿井水污染防治提供指导。 展开更多
关键词 矿井水 动力场 化学场 微生物场 多场耦合
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考虑采动效应的闭坑矿井水硫酸盐污染规律 被引量:2
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作者 齐跃明 周沛 +3 位作者 周来 蒋丹 杨雨晴 刘延卓 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期89-100,共12页
高硫煤矿闭坑后成为埋藏在地表以下深部的产酸污染场,对相邻含水层和周边环境造成了潜在危害,且因采动效应影响和矿井空间分布复杂导致相邻含水层的污染过程与污染程度评价困难。以某闭坑矿区为研究对象,选取SO_(4)^(2-)作为特征污染物... 高硫煤矿闭坑后成为埋藏在地表以下深部的产酸污染场,对相邻含水层和周边环境造成了潜在危害,且因采动效应影响和矿井空间分布复杂导致相邻含水层的污染过程与污染程度评价困难。以某闭坑矿区为研究对象,选取SO_(4)^(2-)作为特征污染物,考虑多煤层采动裂隙对含水层结构的破坏影响,运用数值模拟技术对闭坑矿区酸性矿井水中SO_(4)^(2-)污染迁移特征进行研究,并分析流体扩散系数对含水层污染物运移的影响。结果表明:SO_(4)^(2-)在二叠系童子岩组砂岩含水层中水平迁移面积随时间增大而增大,增大速率逐渐减小,垂向渗透系数扩大10倍,空间变异性增强;闭坑5、10、15a后,最大水平迁移距离分别为215、414、612m,最大垂向迁移距离分别达到50、65、70m;而扩散系数越大,产酸时间越长,SO_(4)^(2-)迁移距离和污染范围将随之增大,相较于水平方向,垂向上SO_(4)^(2-)浓度变化对扩散系数的敏感度更高。基于模拟结果,结合闭坑矿区实际条件,针对性提出了“源头减量-过程阻断-末端治理”的综合防控与治理方案。研究结果将为该闭坑煤矿酸性矿井水污染治理与防控提供理论基础,也为其他同类矿井提供科学借鉴。 展开更多
关键词 闭坑煤矿 酸性矿井水 硫酸盐 裂隙带 采动效应 综合防控
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煤矿矿井水资源化绿色短流程关键技术与装备 被引量:1
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作者 何绪文 王绍州 +1 位作者 张学伟 季晓晴 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期958-966,共9页
煤炭是我国重要的工业原料,与我国经济发展关系密切。煤炭开采过程中会产生大量矿井水,是重要的非常规水资源,需妥善处理。然而现有矿井水处理技术普遍存在占地大、流程长、需加药、运行维护复杂和出水水质不稳定等问题,为缩短处理流程... 煤炭是我国重要的工业原料,与我国经济发展关系密切。煤炭开采过程中会产生大量矿井水,是重要的非常规水资源,需妥善处理。然而现有矿井水处理技术普遍存在占地大、流程长、需加药、运行维护复杂和出水水质不稳定等问题,为缩短处理流程、提高处理效率和保证出水水质,亟需研发新的关键技术与装备。采用聚瓷膜直滤技术处理矿井水,通过对膜通量、膜比通量、运行压力和循环流量等条件的对比分析,确定最佳运行参数为:运行压力0.2 MPa,循环流量18 m3/h,处理过程无需加药,出水悬浮物质量浓度稳定<1 mg/L,浊度稳定<1 NTU。采用广泛应用的膜堵塞模型来探讨膜污染机制,膜污染分析结果表明,膜污堵主要以滤饼层污堵为主,并伴随中间污堵,具体表现为膜的表面污染和膜孔的堵塞。通过水力反洗及时清除膜表面污染,最佳反洗时间为60 s,通量恢复率为85.12%;通过定时化学清洗清除膜孔污堵,用复配制剂清洗3 h,通量恢复率可达95%以上。工程案例表明,聚瓷膜直滤可直接取代“混凝沉淀-过滤-超滤”(一代三),且已连续稳定运行2 a,满足设计产水量要求,系统回收率均在90%以上,处理后水质达到GB 3838—2002地表水环境质量III类24种标准限值要求,且自动化程度高,可无人值守,实现了矿井水资源化利用绿色短流程、节能高效和智能化新要求,可为该技术大规模推广应用提供技术参考。 展开更多
关键词 煤矿矿井水 聚瓷膜 直滤 膜污染 资源化
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基于“深地-井下-地面”联动的煤矿矿井水处理利用模式初探 被引量:1
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作者 张春晖 赵桂峰 +3 位作者 苏佩东 肖楠 张益臻 沈哲林 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期1-12,共12页
煤矿矿井水的高效低耗处理有助于推动煤炭资源的安全、高效开采。现有矿井水井下处理工艺选择受限、处理量小,地面处理占地面积大、运行成本高,矿井水处理后外排至地表又会产生高额的排水费。本文在总结分析煤矿矿井水处理技术现状基础... 煤矿矿井水的高效低耗处理有助于推动煤炭资源的安全、高效开采。现有矿井水井下处理工艺选择受限、处理量小,地面处理占地面积大、运行成本高,矿井水处理后外排至地表又会产生高额的排水费。本文在总结分析煤矿矿井水处理技术现状基础上,提出了“深地-井下-地面”联动的煤矿矿井水处理利用模式:对矿井涌水通过“井下-地面”协同的方式进行高效低耗处理,处理后的矿井水部分用于矿区生产和矿区居民生活,其余部分则进行深地回灌或外排。首先介绍了该模式的基本原理;然后从水质、水量、水文、地质、地下建筑结构和回灌工程可行性对矿井水回灌工程的适用性进行评估和分析;最后介绍了不同水质矿井水处理技术和“井下-地面”协同处理技术体系,尤其针对回灌含水层选择、回灌施工作业、回灌试验、回灌水质模拟、回灌安全性分析等进行总结。 展开更多
关键词 煤矿 矿井水 循环利用 回灌
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含细颗粒悬浮物矿井水的混凝沉淀参数优化
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作者 侯嫔 秦浩铭 +4 位作者 刘昊 徐东莹 贾舒涵 张周爱 王建兵 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期278-285,共8页
针对宝日希勒露天煤矿矿井水中悬浮颗粒物粒径小、难去除的问题,采用单因素与正交实验方法确定了混凝沉淀工艺的最佳参数,分析了矿井水中细颗粒物的混凝机理。结果表明,混凝沉淀的最佳工艺参数为聚合氯化铝(PAC)投加量50 mg/L,非离子型... 针对宝日希勒露天煤矿矿井水中悬浮颗粒物粒径小、难去除的问题,采用单因素与正交实验方法确定了混凝沉淀工艺的最佳参数,分析了矿井水中细颗粒物的混凝机理。结果表明,混凝沉淀的最佳工艺参数为聚合氯化铝(PAC)投加量50 mg/L,非离子型聚丙烯酰胺(NPAM)投加量5.0 mg/L,快速搅拌(300 r/min)时间1 min,慢速搅拌(50 r/min)时间8 min,静置时间5 min;在最佳工艺条件下,悬浮物(SS)质量浓度为5.0 mg/L,去除率为99.1%,相比单独投加PAC时,10μm以下的细颗粒物去除率提高了25.9%,矿井水的ζ电位由-40.9 mV降低至-16.3 mV,说明细颗粒物的混凝机理主要为PAC吸附电中和作用和聚丙烯酰胺(PAM)吸附架桥作用。 展开更多
关键词 矿井水 细颗粒 悬浮物 混凝沉淀 参数优化 ζ电位 混凝机理
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矿井水酸碱度对遗煤氧化的影响及微观作用特性
9
作者 潘荣锟 汪志国 +1 位作者 胡代民 袁纪为 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第11期19-27,共9页
为研究矿井水酸碱度(pH值)对采空区遗煤自燃特性的影响,采用平顶山煤矿的长焰煤,通过C600高精度微量热仪和气相色谱仪联用,分析低温氧化阶段衍生气体产气规律和热流曲线,并基于实验结果讨论其中的微观机理。研究结果表明:酸性水溶液浸... 为研究矿井水酸碱度(pH值)对采空区遗煤自燃特性的影响,采用平顶山煤矿的长焰煤,通过C600高精度微量热仪和气相色谱仪联用,分析低温氧化阶段衍生气体产气规律和热流曲线,并基于实验结果讨论其中的微观机理。研究结果表明:酸性水溶液浸泡显著促进了煤的氧化性能,且酸性越强,影响越大;碱性水溶液浸泡抑制了煤样的氧化性能;根据推断,认为可能是酸性溶液与煤中的矿物质反应,造成煤的孔隙率增大,促进了煤自燃反应的进程;而碱性溶液与煤样反应产生了沉积物,在一定程度上抑制了煤自燃反应。 展开更多
关键词 矿井水酸碱度 采空区 浸煤 热动力学 遗煤自燃 标志气体
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黄河流域煤矿矿井水综合利用问题分析及管控建议 被引量:2
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作者 马怡斋 王海燕 +4 位作者 武亚凤 乔肖翠 李雪 何江涛 刘琰 《环境科学研究》 CSCD 北大核心 2024年第1期122-130,共9页
黄河流域煤炭资源丰富,但水资源匮乏,如何在确保生态环境安全的前提下,最大程度实现煤矿矿井水的综合利用,成为该地区迫切需要解决的热点问题.黄河流域煤矿矿井水的涌水量分布不均,呈南多北少的特征,且水质具有高矿化度、碱性或弱碱性... 黄河流域煤炭资源丰富,但水资源匮乏,如何在确保生态环境安全的前提下,最大程度实现煤矿矿井水的综合利用,成为该地区迫切需要解决的热点问题.黄河流域煤矿矿井水的涌水量分布不均,呈南多北少的特征,且水质具有高矿化度、碱性或弱碱性以及高氟化物的特点.结合当前煤矿矿井水主要的综合利用途径,在总结国内外煤矿矿井水排放管控要求的基础上,识别当前制约我国煤矿矿井水综合利用的原因包括外排受较多制约,缺少供水需求,缺少对水质标准、技术规范和政策监管的改善,处理过程中缺乏技术规范化指导以及缺乏鼓励矿井水综合利用的措施等.针对以上问题,从实事求是地制订煤矿矿井水外排的管理要求、科学制订基于不同利用途径的煤矿矿井水综合利用水质标准、加强煤矿矿井水处理技术的推荐和引导以及建立多部门协作机制等方面,提出提高黄河流域煤矿矿井水综合利用率的建议,以期为合理利用水资源、确保生态环境安全、促进黄河流域高质量发展提供支撑. 展开更多
关键词 煤矿矿井水 量特征 综合利用 排放要求 管控建议
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机器学习方法在矿井水防治理论体系研究中的应用思考 被引量:1
11
作者 姚辉 尹慧超 +6 位作者 梁满玉 尹尚先 侯恩科 连会青 夏向学 张金福 吴传实 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期107-117,共11页
致灾机理、危险性评价、灾变预测共同构成矿井水防治理论体系基本内容,其在过去20多年里快速发展,目标是理解矿井水行为特征,预测演化趋势,服务矿区水害防治工作。机器学习是大数据时代进行数据分析和挖掘的有力工具。将机器学习应用于... 致灾机理、危险性评价、灾变预测共同构成矿井水防治理论体系基本内容,其在过去20多年里快速发展,目标是理解矿井水行为特征,预测演化趋势,服务矿区水害防治工作。机器学习是大数据时代进行数据分析和挖掘的有力工具。将机器学习应用于矿井水防治理论体系研究,已得到相对广泛的关注。针对理论体系的3项基本内容,重点讨论了机器学习在各内容建设中的具体应用,主要包括:根据不同水害类型分类简述致灾机理研究现状,指出机器学习应用暂为空白的原因为其不具备做出假设的能力。认为未来致灾机理研究方法依然以传统方法(理论分析、数值模拟、相似模拟等)为主,机器学习促进地质数据获取与处理,对机理研究作出贡献;分析方法优势,指出机器学习作用于危险性评价的主要方式为非结构化数据的处理及丰富评价方法;分析基于物理和基于数据的单一预测模式弊端,论述物理模型与数据驱动相结合的必要性,相应给出“模型-数据”双驱动预测模式的3种实现形式,并讨论了基于图像的灾变预测方法可行性。随着生产数据及地质数据的丰富,机器学习方法可推动理论体系研究快速发展,并为矿井水防治学科系统方法论研究作出贡献。 展开更多
关键词 机器学习 矿井 矿井水防治 理论体系 大数据
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黄河流域典型煤矿矿井水协同除浊除氟药剂的制备及应用 被引量:1
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作者 李强 章丽萍 +5 位作者 姚瑞涵 赵晓曦 崔行健 陈加乐 何绪文 马泽钰 《环境工程技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期248-257,共10页
黄河流域是我国煤炭潜力最大的区域,矿井水涌水量大但资源利用率不高,尤其在干旱和半干旱的高氟地区,矿井水中氟离子超标已成为制约提高矿井水资源利用率的主要因素之一。采用正交试验筛选出高效除氟药剂的5种组分[聚合氯化铝(PAC)、聚... 黄河流域是我国煤炭潜力最大的区域,矿井水涌水量大但资源利用率不高,尤其在干旱和半干旱的高氟地区,矿井水中氟离子超标已成为制约提高矿井水资源利用率的主要因素之一。采用正交试验筛选出高效除氟药剂的5种组分[聚合氯化铝(PAC)、聚合硅酸铝、硝酸镁、聚合氯化铁、羧甲基淀粉钠],采用单因素试验探讨了不同制备条件和反应条件对除氟效果的影响,并通过X射线能谱分析(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)表征探讨了除氟机理。结果表明:在金属总量M/Si、Al/Mg、Al/Fe的摩尔比分别为43、40、40条件下研制的除氟药剂,均可将含氟废水中氟离子浓度由20mg/L降至1.0 mg/L以下,达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类中氟化物浓度限值要求(1.0 mg/L);当除氟药剂投加量为1.25 g/L,初始p H为2~12,悬浮物浓度为100~2000 mg/L,聚丙烯酰胺(PAM)投加量为0.4 mg/L时,处理后上清液剩余氟离子浓度均可控制在1.0 mg/L以下,氟离子去除率达95%以上;除氟药剂中Al、Si元素起到重要的除氟作用,主要通过形成Al—F—Al等金属络合物沉淀被去除;将除氟药剂应用于黄河流域某煤矿含氟矿井水的处理,在除氟药剂投加量为400 mg/L、PAM投加量为0.2 mg/L时,氟离子浓度从5.6 mg/L降至0.85 mg/L,并协同将矿井水浊度从500 NTU降至4.59 NTU,吨水处理药剂成本为1.602元。该除氟药剂在黄河流域含氟矿井水处理中具有较好的应用潜力。 展开更多
关键词 除氟药剂 铝盐 硅盐 含氟矿井水 除氟机理 协同除浊除氟
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矿井水防治学科基本架构及内涵 被引量:12
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作者 尹尚先 徐斌 +3 位作者 尹慧超 曹敏 丁莹莹 梁满玉 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期24-35,共12页
我国矿井水防治学科整体经历了20世纪的起步发展期和21世纪的成长成熟期2个大的发展历程,其基本架构及内涵已然成熟。按照系统论,拓展了矿井水广义内涵,规范了矿井水防治术语及科学范畴,提出了矿井水系统,即从水源补给到涌水排泄所涉及... 我国矿井水防治学科整体经历了20世纪的起步发展期和21世纪的成长成熟期2个大的发展历程,其基本架构及内涵已然成熟。按照系统论,拓展了矿井水广义内涵,规范了矿井水防治术语及科学范畴,提出了矿井水系统,即从水源补给到涌水排泄所涉及范围为边界且内部介质结构时变的高度复杂系统,水源输入和涌水输出齐备,采矿扰动激发而系统及时响应;构建了矿井水防治基本架构,即理论技术体系及技术管理体系等两大核心体系;理论技术体系涵盖理论基础、技术依托及工程支撑,致灾机理、条件评价、预测预报为理论基础,条件探查、预防治理、地质保障为技术依托,探水、防水、堵水、疏水、排水、截水、监水等七类为工程支撑;技术管理体系包括先进理念、总体思路和工作体系,按照“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”十六字总体思路,以源头预防区域治理井上下结合工程治理治保结合先进理念为引导,建设理念先进,基础扎实,勘探清楚,科技攻关,综合治理,效果评价及应急救援“七位一体”水害防治工作体系,实现减少矿井水影响、防止水害事故、减轻环境影响的总体目标。展望未来,水灾变物理机制,数据驱动的灾变规律,或者二者融合,是基础理论突破的重点方向,将带动技术及工程全面突围。 展开更多
关键词 矿井水 矿井水系统 矿井水防治架构 矿井防治 矿井
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矿井水直接超滤试验研究 被引量:1
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作者 李福勤 梁桢 +4 位作者 王瑾 王世奕 何绪文 代其彬 田莉 《工业用水与废水》 CAS 2024年第1期49-53,75,共6页
为了解决矿井水处理现有工艺流程长、出水水质不稳定等问题,优化矿井水处理工艺,以河北某矿井水为研究对象,采用直接超滤短流程工艺进行试验研究,探究反洗时长、反洗周期、工作压力等工艺参数对超滤的影响,并筛选膜污染清洗药剂。结果表... 为了解决矿井水处理现有工艺流程长、出水水质不稳定等问题,优化矿井水处理工艺,以河北某矿井水为研究对象,采用直接超滤短流程工艺进行试验研究,探究反洗时长、反洗周期、工作压力等工艺参数对超滤的影响,并筛选膜污染清洗药剂。结果表明:最佳工艺参数为反洗时长120 s,反洗周期60 min,跨膜压差0.25 MPa,在此条件下经过300 min试验测试,膜通量为136 L/(m^(2)·h),维持在初始膜通量的91%,出水浊度稳定在0.05 NTU以下;膜污染最佳清洗药剂为0.2%HCl,对污染前后及酸洗碱洗后的膜片进行SEM和EDS测试分析,结果表明造成酸洗碱洗效果差异的主要因素为矿井水中的硬度离子和铝离子。 展开更多
关键词 直接超滤 矿井水 悬浮物 膜比通量 膜污染
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关闭煤矿矿井水中“双源”铁污染的电化学机理实验模拟
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作者 周来 叶涛 +2 位作者 郑双双 朱雪强 吴江峰 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期323-331,共9页
关闭煤矿矿井水多呈现高铁特征,闭坑淹井后残留铁质器件易锈蚀,与含铁矿物形成矿井水“双源”铁污染体系,在闭坑后不同时期贡献铁的释放,形成地下水环境风险。为明确关闭煤矿矿井水中双源铁释放过程与反应机理,刻画铁污染双源释放方式,... 关闭煤矿矿井水多呈现高铁特征,闭坑淹井后残留铁质器件易锈蚀,与含铁矿物形成矿井水“双源”铁污染体系,在闭坑后不同时期贡献铁的释放,形成地下水环境风险。为明确关闭煤矿矿井水中双源铁释放过程与反应机理,刻画铁污染双源释放方式,量化释放速率比,基于电化学模拟原理,以黄铁矿和矿用锚杆为模拟“双源”,制备成工作电极,利用循环伏安法和极化法等电化学方法以及X射线光电子能谱材料表面表征技术,对煤矿关闭初期双源共存下在酸性矿井水环境中氧化还原反应过程与铁释放机制进行了模拟研究。结果表明,溶解氧含量是影响黄铁矿和锚杆在酸性矿井水中发生氧化还原反应的重要抑制因素。黄铁矿与锚杆的氧化机制不同,黄铁矿在氧化过程中表面出现钝化效应,2种材料的最终氧化产物均为Fe^(3+)和SO_(4)^(2-)黄铁矿主要通过矿物表面的Fe^(2+)发生氧化反应释铁,锚杆主要通过材料表面铁及其氧化产物与溶液中酸性物质的反应释铁,且铁氧化物较单质铁优先反应。在模拟富氧(DO=7.0 mg/L)酸性矿井水中,黄铁矿和锚杆的年腐蚀速率分别达到8.3636 mm/a和7.8314 mm/a,估算年释铁速率分别达到1.2240 g/a和3.9395 g/a。在模拟井下低氧(DO=3.5 mg/L)酸性矿井水中,黄铁矿和锚杆的年腐蚀速率分别达到0.7324 mm/a和0.3642 mm/a,估算年释铁速率分别达到0.1072 g/a和0.1832 g/a。综合电化学参数与静态释铁实验表明,在溶解氧充足或缺乏的条件下,总体释铁速率比均为双源>锚杆>黄铁矿。 展开更多
关键词 关闭煤矿 酸性矿井水 双源释放 铁污染 电化学机理
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双膜法工艺在矿井水深度处理中的应用实例 被引量:2
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作者 何兴斌 刘潘 邹一 《净水技术》 2024年第1期118-124,共7页
高矿化度煤矿矿井水往往具有盐含量高、硬度和碱度高的特征,处理工艺复杂,难度较高。陕西某煤矿矿井水深度处理回用工程设计进水量为7200 m^(3)/d,产水量为4800 m^(3)/d(25℃),系统回收率为65%,采用超滤(UF)+反渗透(RO)双膜法工艺,产水... 高矿化度煤矿矿井水往往具有盐含量高、硬度和碱度高的特征,处理工艺复杂,难度较高。陕西某煤矿矿井水深度处理回用工程设计进水量为7200 m^(3)/d,产水量为4800 m^(3)/d(25℃),系统回收率为65%,采用超滤(UF)+反渗透(RO)双膜法工艺,产水回用于井下生产。该工程通过定量投加复合阻垢剂取代传统的药剂软化工艺,节约了投资成本和运行成本。运行数据表明:矿井水原水(经过格栅+预沉调节池+磁加载沉淀处理后)温度约为27℃,溶解性总固体质量浓度为3700~4000 mg/L,硬度在450~500 mg/L;产水TDS质量浓度在70 mg/L左右,硬度质量浓度≤6.0 mg/L,氯离子质量浓度<35 mg/L,硫酸根质量浓度<5.5 mg/L,脱盐率为98%,系统回收率为71.4%,运行稳定可靠。 展开更多
关键词 矿井水回用 深度处理 超滤(UF) 反渗透(RO) 双膜法 软化工艺
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矿井水中有机污染物的潜在风险评估
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作者 何昱鹏 包一翔 +5 位作者 吴敏 胡嘉敏 李杰 刘小庆 钟金魁 李井峰 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期234-246,共13页
为研究矿井水中有机污染物的潜在风险,针对矿井水中的已知有机污染物,使用EPI Suite和毒理学数据对其持久性、生物累积性和急性毒性进行系统模拟和评估,并采用层次分析法(AHP)基于毒性效应和环境效应的2个一级指标及7个二级指标建立矿... 为研究矿井水中有机污染物的潜在风险,针对矿井水中的已知有机污染物,使用EPI Suite和毒理学数据对其持久性、生物累积性和急性毒性进行系统模拟和评估,并采用层次分析法(AHP)基于毒性效应和环境效应的2个一级指标及7个二级指标建立矿井水中优先有机污染物的评估体系。研究结果表明:①54种有机物中有13种持久性物质、8种生物累积性物质及1种急性毒性物质,其中卤代烃的持久性最强,多环芳烃的生物累积性最强,与羟基自由基(OH·)反应的反应速率的总体趋势为:醚>酯>卤代烃;脂肪族>芳香族。(短链卤代)脂肪族化合物没有生物累积性物质,多环芳烃的生物累积性普遍较高,且生物累积性物质分子结构中均有4个及以上的苯环,苯环个数的增加会导致多环芳烃生物累积性增强。磷酸三苯酯为显著急性毒性物质,需要在后续的矿井水处理中重点关注。②筛选出综合评分最高的20种有机污染物作为矿井水中的优先污染物,其中评分较高的二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、甲苯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、萘、苯并[a]芘、二苯并[a,h]蒽、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽和苯并[a]蒽符合新污染物特征,但目前矿井水中已经测出的有机污染物存在水平普遍不足以对人体健康和生态环境造成显著风险。随着国家政策实施和矿井水高质量处理利用需求的增加,矿井水中有机污染物的管控将成为区域水资源保护与利用的现实需求,本研究构建的优先有机污染物的潜在风险评估体系可用于筛选出矿井水中优先污染物,为未来矿井水中有机污染物管控提供理论基础。 展开更多
关键词 矿井水 有机污染物 层次分析法 潜在风险
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XDLVO理论分析矿井水中PES超滤膜的耦合污染
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作者 文欣 海玉琰 +3 位作者 何灿 马瑞 熊日华 刘淑琴 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期147-156,共10页
膜污染是限制膜技术应用的主要瓶颈之一.为了阐明矿井水脱盐过程中有机物对膜系统的污染机制,采用XDLVO(Extended-Derjaguin-Landau-Verway-Overbeek)理论,评价膜与矿井水污染物之间的界面作用能,解析矿井水中污染物(腐殖酸-无机盐)对... 膜污染是限制膜技术应用的主要瓶颈之一.为了阐明矿井水脱盐过程中有机物对膜系统的污染机制,采用XDLVO(Extended-Derjaguin-Landau-Verway-Overbeek)理论,评价膜与矿井水污染物之间的界面作用能,解析矿井水中污染物(腐殖酸-无机盐)对膜的耦合污染行为.研究发现,膜的抗污染性能取决于其表面极性作用力,证明了膜表面的抗污染性能取决于其亲水性能;与此同时,污染溶液中的无机盐离子可以加剧腐殖酸溶液与膜之间的污染行为,随着离子浓度的增加,污染物之间范德华力提供的吸引力逐渐上升,极性作用力和双电层作用力提供的排斥力逐渐降低,加剧了膜污染;其中,钙离子(Ca^(2+))的影响作用最大,镁离子(Mg^(2+))次之,钠离子(Na^(+))的影响作用最小. 展开更多
关键词 矿井水 膜污染 腐殖酸 无机盐 XDLVO理论
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矿井水中有机污染物处理技术现状及需求展望
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作者 何昱鹏 李杰 +1 位作者 钟金魁 刘小庆 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期64-68,共5页
系统梳理了我国煤矿开采矿井水中有机污染物处理技术,指出了不同处理技术的优缺点,展望了矿井水中有机污染物处理技术工程应用的主要挑战和研究方向;基于不同处理技术存在的优缺点,分析了不同处理技术的适用水质。高级氧化法对有机污染... 系统梳理了我国煤矿开采矿井水中有机污染物处理技术,指出了不同处理技术的优缺点,展望了矿井水中有机污染物处理技术工程应用的主要挑战和研究方向;基于不同处理技术存在的优缺点,分析了不同处理技术的适用水质。高级氧化法对有机污染物处理效果好,但受矿化度影响大;混凝沉淀法和吸附法对持久性污染物的处理效果较差;而反渗透技术在高矿化度矿井水中应用较广泛;生物处理法受到矿井水中矿化度和pH值的影响,需要筛选和驯化适应的微生物。阐述了各种技术在不同类型矿井水(酸性、碱性、高矿化度等)中的适用性,为矿井水中有机污染物的管控提供参考。 展开更多
关键词 矿井水 有机污染物 处理技术 研究进展
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神东矿区矿井水质一体化监测指标研究
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作者 程洋 王义 +2 位作者 张俊娥 董婧 伍娟丽 《现代矿业》 CAS 2024年第3期18-22,共5页
矿井水是保障矿区生产实践的重要水源。为了安全、科学、合理地提高矿井水综合利用率,通过梳理污水再生利用相关水质标准,利用统计分析法,提出了神东矿区不同用途的矿井水水质一体化监测指标。结果表明,神东矿区矿井水外排水质所需监测... 矿井水是保障矿区生产实践的重要水源。为了安全、科学、合理地提高矿井水综合利用率,通过梳理污水再生利用相关水质标准,利用统计分析法,提出了神东矿区不同用途的矿井水水质一体化监测指标。结果表明,神东矿区矿井水外排水质所需监测指标33项;再生利用于杂用水水质所需监测指标15项,回用于工业用水所需监测基本指标20项,利用于景观环境用水所需监测基本指标15项,利用于灌溉用水所需监测基本指标26项、选择性监测指标26项;采取“一次采样、化验,分别对标分析”的方式开展一体化监测评价,满足矿井水所有用途和去向所需监测的基本指标45项、选择性指标19项。 展开更多
关键词 矿井水 再生利用 监测指标
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