王 凱

(山西省晉煤集團(tuán)寺河煤礦，山西 晉城 046205)

引 言

煤炭能源占我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的70%以上，在開(kāi)采煤炭的過(guò)程中往往會(huì)污染到原有的地下水，主要污染物包括煤粉、巖石粉塵、懸浮物和微生物等物質(zhì)，部分煤礦污水中含有較高的懸浮物、化學(xué)硫化物等。因此，如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理直接進(jìn)行污水排放，會(huì)嚴(yán)重影響到地表水的水質(zhì)情況，危及生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，造成地下水資源的浪費(fèi)。

經(jīng)過(guò)處理的煤礦污水是可以作為資源回收利用的，如何對(duì)煤礦污水進(jìn)行加工再使用，在近幾年做了很多的研究，也有了顯著的成果。本文通過(guò)對(duì)煤礦污水成分及特點(diǎn)等進(jìn)行具體分析，提出了煤礦污水分類處理的資源化回收工藝技術(shù)。

1 煤礦污水的內(nèi)容

1.1 煤礦污水的具體情況

煤礦行業(yè)用水量比較大，全國(guó)的煤炭產(chǎn)量在1993年總計(jì)是11.4 m3，這意味著1993年當(dāng)年煤礦行業(yè)的排水量為22億m3。舉例說(shuō)明，如煤礦的年產(chǎn)煤是3 000 km，那么總的用水量為18 000 m3/d(其中1 500 m3/d是選煤廠的補(bǔ)充水，4 500 m3/d是熱電車(chē)間使用的水量，1 500 m3/d是井下灑水及消防的用水，8 000 m3/d是生活用水)，其中6 000 m3/d為污水排放量。

現(xiàn)今，很多大型企業(yè)中實(shí)施部分污水的資源回收，主要的方法是：1) 首先選煤場(chǎng)的洗煤水要實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)，在生產(chǎn)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的煤泥水，這些煤泥水會(huì)進(jìn)入到煤泥機(jī)進(jìn)行濾水回用。利用壓濾機(jī)壓濾底流，回收煤泥，濾液可以用作生產(chǎn)補(bǔ)用水。2) 經(jīng)過(guò)混凝、沉淀、過(guò)濾幾步驟對(duì)礦井水進(jìn)行消毒，消毒之后的回用水在井下灑水、消防用水、洗煤廠補(bǔ)充用水以及生活用水都可以使用。

1.2 回用煤礦生活污水

1.2.1 煤礦生活污水特點(diǎn)

城市生活污水的成分和煤礦生活用水的成分大致上是一樣的，不過(guò)兩者水質(zhì)指標(biāo)存在著較大差異的就是濃度，如表1所示。

表1 生活污水的水質(zhì)指標(biāo) (mg/L)

煤礦污水和城市污水通過(guò)表1比較后具有以下一些特點(diǎn)。

1) 城市生活污水的污染物濃度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于煤礦生活污水，其中的原因是：煤礦所處的主要位置往往是不發(fā)達(dá)的農(nóng)村山區(qū)，生活質(zhì)量水平較低；流量較大的浴室排水和其它未回用的低濃度生活廢水都處于污水之中，具有稀釋的作用；沒(méi)有很高的自身管理水平，不懂得節(jié)約用水，造成了水資源的浪費(fèi)。

2) 一些煤泥、灰沙等雜質(zhì)會(huì)夾雜在煤礦污水之中，這在SS/BOD和SS/COD值中就可以看出。

3) 從結(jié)果中可以看出，總濃度較大的是煤礦污水，基本上都在300 mg/L之上，主要的原因是煤礦用水都是直接取用的地下水。所以，處理煤礦污水的方法不應(yīng)搬照城市污水處理的方法，必須要與實(shí)際水質(zhì)相結(jié)合，選擇出與之相匹配的回用工藝。

1.2.2 回用煤礦生產(chǎn)污廢水

由于許多因素的相互制約，導(dǎo)致了現(xiàn)實(shí)中污水回用情況很不理想，所以回用于生產(chǎn)用水是現(xiàn)今需要考慮的主要問(wèn)題。生產(chǎn)補(bǔ)充水、熱電車(chē)間冷卻用水建筑用水及綠化用水都是回用生產(chǎn)用水的主要內(nèi)容，其水質(zhì)指標(biāo)如表2所示。

表2 建筑中水、熱電車(chē)間用水和選煤廠補(bǔ)充水的水質(zhì)指標(biāo)

由表2可以看出，用水水質(zhì)要求容易得到滿足的就是建筑中水、熱電車(chē)間用水和選煤廠補(bǔ)充水。在SS和COD上有所限制，并且用水需求大，這兩者是處理回用污水的主要方向。

2 污水資源化技術(shù)

2.1 連續(xù)膜過(guò)濾技術(shù)

中空纖維膜比表面積比較大，是裝填密度大的膜組件；這種膜制成的主要方式就是進(jìn)行紡織，這種工藝非常簡(jiǎn)單易操作，所以成本也相對(duì)較低；中空纖維膜可以進(jìn)行反向清洗，這在處理大規(guī)模的污水過(guò)程中有著很明顯的優(yōu)勢(shì)。

高抗污染膜以及與之相配合的膜清洗技術(shù)是連續(xù)模過(guò)濾技術(shù)的核心，因此，在線清洗技術(shù)就可以得以實(shí)現(xiàn)，從而進(jìn)行不間斷的連續(xù)處理液料，同時(shí)設(shè)備的高效連續(xù)工作也可進(jìn)一步得到保證。在大型城市污水處理廠沉淀池生水的深度處理回用時(shí)，采用的就是連續(xù)模過(guò)濾技術(shù)[1]。

2.2 膜生物反應(yīng)器

膜分離技術(shù)和生物技術(shù)結(jié)合的新技術(shù)稱為膜生物反應(yīng)器，主要應(yīng)用的領(lǐng)域是污水廢水的處理，主要使用平板膜、管式膜和中空纖維膜，目前最主要的是中空纖維膜。膜生物反應(yīng)器在處理污水之后，生水水源就會(huì)達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。不僅處理生物污水時(shí)可以使用此方法，在染色廢水、洗毛廢水、肉類加工污水等水處理時(shí)也可以使用此方法。

2.3 反滲透技術(shù)

在20世紀(jì)60年代初發(fā)展起來(lái)的以壓力為驅(qū)動(dòng)力的膜分離技術(shù)就是反滲透技術(shù)。該技術(shù)的發(fā)展主要是通過(guò)淡化海水與苦咸水，這種技術(shù)被叫做“淡化技術(shù)”。流程簡(jiǎn)單、操作方便、用料少、耗能較低都是反滲透技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。在城市污水深度處理中反滲透技術(shù)受到了高度的重視。

3 煤礦污水處理與回用工藝

針對(duì)引言中所提出的問(wèn)題，下面主要對(duì)煤礦污水處理與回用工藝技術(shù)做出相關(guān)介紹，見(jiàn)圖1。首先煤礦污水會(huì)進(jìn)入到高位沉淀池，主要目的是為了平衡水質(zhì)，然后污水會(huì)流入到凈水池，主要目的是為了進(jìn)行絮凝沉降，接下來(lái)污水進(jìn)入到曝氣池，最后就會(huì)流入到錳砂過(guò)濾器進(jìn)行污水處理，處理過(guò)后的水就可以再進(jìn)行回用。

圖1 煤礦污水處理與回用工藝的流程圖

3.1 均衡水質(zhì)

高位沉淀池中會(huì)流入污水，大顆粒泥沙等物質(zhì)是初步沉淀出來(lái)。污水從礦井下面抽入到礦井水處理站的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)較大的水質(zhì)波動(dòng)，這時(shí)大量的易沉沙粒會(huì)存于污水中，后續(xù)凈化處理的沖擊負(fù)荷可以通過(guò)高位沉淀池減小。

高位沉淀池的位置要高于凈水池5 m左右。只有在較高的位置處才可以設(shè)置高位沉淀池，高位沉淀池要始終高于凈水池，污水會(huì)先流入高位沉淀池之后流入到凈水池進(jìn)行處理，錐形污泥筑集槽需要設(shè)置在高位沉淀池的底部，主要為了方便排泥。同時(shí)，高位沉淀池也需要安裝監(jiān)控污水的液位控制器[2]。

3.2 絮凝沉降

混凝反應(yīng)池和沉淀池是凈水池的兩個(gè)主要部分，斜管會(huì)安裝在沉淀池之內(nèi)；混凝反應(yīng)池和沉淀池會(huì)不斷進(jìn)入污水，在混凝反應(yīng)池內(nèi)可以調(diào)解污水的pH值，進(jìn)行混凝反應(yīng)的時(shí)候也需要加入PAC和PAM混凝劑，污水中的大粒徑懸浮物就是由小粒徑懸浮物凝結(jié)而成的；污水流入到沉淀池的時(shí)候會(huì)通過(guò)混凝反應(yīng)池的下部，此時(shí)大粒徑懸浮物的沉降和沉淀還要依靠斜管來(lái)完成[3]。

混凝池反應(yīng)池中的污水會(huì)進(jìn)行反應(yīng)絮凝和沉淀，同時(shí)也會(huì)繼續(xù)絮凝和反映污水帶過(guò)來(lái)的部分細(xì)

小懸浮物和膠體，從而大密度的礬花也就此形成了，再通過(guò)沉淀池內(nèi)斜管助沉完成泥水分離，可以有效的去除被截留下來(lái)的懸浮物和膠體。

沉淀池斜管的形狀為六角蜂窩型，六角蜂窩協(xié)管主要作用是懸浮物可以順利的進(jìn)行沉淀。溢水槽安裝在沉淀池的上方，污水在流向曝氣池的時(shí)候會(huì)通過(guò)溢水槽，阻止沉淀池上方飄出的污泥，防止污泥流出是溢水槽的主要作用，同時(shí)調(diào)節(jié)出水平衡也是溢水槽的作用之一，這不僅可以平衡出水的速度，也可以阻止污泥流出。

3.3 錳砂過(guò)濾器

錳砂過(guò)濾器中會(huì)有污水的流入，通過(guò)充氧曝氣進(jìn)行污水處理，在進(jìn)行催化之后可以把污水中的Mn等金屬離子氧化為不可溶解的化合物，再進(jìn)行去除與過(guò)濾。

4 結(jié)論

本文主要對(duì)煤礦污水回用的具體情況、相關(guān)技術(shù)和回用工藝做了簡(jiǎn)要的分析，采用新的污水回用工藝希望對(duì)今后的煤礦生產(chǎn)過(guò)程中的污水處理提供參考建議。