基于实现矿井水资源化的必要性,以鹤壁煤业集团九矿矿井水为例,对高铁高锰矿井水净化工艺的优化和应用进行了深入研究,为矿井水的资源化利用提供了技术支持。通过混凝烧杯搅拌试验,确定了最佳混凝剂为PAC,投药量为60mg/L;当采用单级搅拌时,最佳反应搅拌转速为40r/min,反应G值为5.4s-1,GT值为5598;当采用多级搅拌时,三级减速搅拌处理效果最佳,其反应搅拌转速依次变化为60r/min、40r/min、20r/min;向原水中投加强氧化剂和提高pH值在一定程度上利于除铁除锰,但在工程中不具备合理性和可行性;总出水中总铁的去除率达90%以上,锰的去除率不足40%,混凝沉淀工艺除锰效果较差。在过滤试验中采用多种方法对滤料进行化学改性,通过对比除锰性能,确定了5%KMnO4改性锰砂为最佳除锰滤料,它具有启动快、适应能力强、处理程度高、易改性的特点。当控制滤速7~9m/h、滤层厚度不少于800mm、反冲洗膨胀率30%左右时,5%KMnO4改性锰砂的过滤周期达25h以上,出水锰含量达到痕量,能适应弱酸、中性、碱性的水质环境,受进水锰离子浓度和总硬度影响较小,一旦除锰失效可采用酸浸泡再生法恢复滤料活性。为了进一步探讨除锰机理,利用扫描电镜和X射线能谱分析手段对滤料表面物质的形态和成分进行了分析和表征,结果表明:改性滤料比表面积增大,吸附能力增强;滤料改性后在表面形成了一层复合物质,对锰的去除起到了关键性的作用,其成分中锰元素含量越高除锰效果越好;改性剂浓度越大,形成的复合物质就越致密。在此基础上,总结出了一套适合高铁高锰矿井水处理的工艺流程和参数,并应用于九矿矿井水回用处理工程,获得了良好的处理效果,出水水质满足回用标准,经济效益显著,具有较高的推广应用价值。