煤矿污水的处理及利用探讨

摘 要：山西作为全国的煤炭资源大省之一，长期以来，在煤炭的开采和利用过程中，为确保煤矿井下安全生产，必须排出大量矿井废水，加上矿区居民生活所产生的污水，对地表河流形成较大污染，严重影响居民生活质量和煤矿经济转型发展。

关键词：煤矿；污水处理；资源化

众所周知，水是经济社会建设乃至居民生活的必需品，但是目前我国的水资源十分短缺，全国人均水资源量约2300m3/a，尤其在山西这样极度缺水的省份，人均水资源量只有381m3/a。而多年的煤炭资源开采，致使山西的缺水情况日益严重。因此，相关部门要高度重视煤矿的污水处理问题，切勿不加处理直接排放，要研究和探讨煤矿污水处理的技术和工艺，对污水进行充分有效处理和利用，确保煤矿正常生产运营，只有煤矿的污水处理问题得到有效解决，煤矿的综合效益才能得到大幅度提升，从而真正实现可持续发展。

1 煤矿污水的分类

1.1 酸性矿水。酸性矿水是指PH<6的矿水，之所以矿水呈现酸性，其原因就在于煤炭开采过程中，硫铁矿和煤共同氧化形成硫酸，使得矿水呈现酸性。而酸性矿水不仅会对管路和设备等造成腐蚀，还会影响矿区工人身体健康。与此同时，酸性矿水排放后，对土壤的酸碱度形成影响，使得土壤板结、地表水的酸性更强。这种情况的处理方法是，使用酸碱中和的工艺，以及微生物处理的工艺。

1.2 高矿化度水。高矿化度水指的是煤矿污水中的无机盐含量较高的污水，这类污水的硬度较大，呈现碱性或中性。其危害就在于直接排放到土壤后，会加速土层的盐渍化，不利于农作物的生长；而且，如果建筑用水使用高矿化度水，就会对混凝土的质量造成影响。人们使用高矿化度水也会影响身体健康。因此，对高矿化度水的处理要十分谨慎，关键是要降低高矿化度水的含盐量，一般采取的处理技术是电渗析、离子交换和反渗透。

1.3 含悬浮物的污水。含悬浮物的污水的硬度比较低，悬浮物主要指煤尘、岩尘、微小粉尘等，这种污水由于悬浮物相对较多，水体的矿化度则较低，对其应先使悬浮物沉淀，具体的处理方式是混凝、沉淀，然后进行过滤及消毒。

2 现有工艺的主要问题

煤矿污水的处理工艺存在以下几个方面的问题：其一，在调节水池中，由于混凝剂混合的不是十分均匀，就使得污水的分离效果不理想，沉淀池的滤池效率比较低，虽然之后使用消毒剂，但是效果不明显，处理后的水质仍然有问题；其二，煤矿的生活污水的处理设计也存在一定问题，污水处理的滤网材料质量不好使得滤网处理效果较差。同时，污水中的漂浮物会直接掉到调节池中，使得提升泵堵塞的概率变大；其三，很多煤矿在配置冷却水循环系统时设置不合理，冷却与被冷却的两个配置不一致，使得循环冷却系统的整体运行效果不理想；其四，煤矿区中的部分建筑物的布置不科学合理，煤矿建筑物应该尽量减少占地面积。如煤矿区的水池和废水排放水池要合理建设；其五，矿区存在重复建设情况，很多的矿区的供水设施比较分散，这样就造成资源浪费，并且矿井的水资源利用率也比较低。

3 煤矿污水的处理技术探讨

煤矿污水的水质有别于一般的城市污水水质，最主要的特征就是煤矿污水的水质变化较大，煤矿污水的污染物浓度相对较低，其污水可生化性较好，处理难度较小。煤矿在处理其污水问题上，要基于污水水质的特点，依据国家相关要求，确定水质处理的程度，尤其要对导致煤矿污水富营养化的氮、磷等进行脱氮除磷的处理。

3.1 混凝沉淀技术。此类技术应用于污水中的悬浮物比较多的情况，使用混凝沉淀技术，首先，要注意在选择混凝剂时，多数情况选择铁盐、铝盐作为混凝剂。还要注意混凝剂的混合形式，往往是机械混合形式、水泵混合形式，或是管道混合器形式进行混合。其次，就是对混合后的水体进行净化处理。一般通过沉淀池-澄清池结合方式对水体进行净化，沉淀池中用斜板、斜管和平流沉淀。澄清池可以使用水力循环或是机械加速形式将混凝和沉淀混合一体。再次，要对沉淀后的水体进行过滤。采用的过滤设备是快滤池和重力式的无阀滤池，为保证滤池的过滤效果，通常采用双层滤料即无烟煤和石英砂。最后，过滤后的水体要在消毒后才能排放出来，消毒剂使用的是二氧化氯。

3.2 微生物处理技术。微生物处理技术主要有两类，即曝气生物滤池和生物炭法。

曝气生物滤池工艺。指的是生物接触氧化技术与过滤技术相结合的技术，这种曝气生物滤池技术可以没有二沉池，通过反冲洗实现再生，使用曝气生物滤池技术的水质比较高。具体来说，曝气生物滤池技术的处理过程是，以滤池内的填料作为载体，而载体表面的生物膜具有良好的吸附作用，当煤矿污水流经载体时，污水内部的有机物就转移到了生物膜，被其吸附，滤池底部的曝气系统可以将氧气输送至水体，进入生物膜，这样就形成了有机物-细菌-原生生物这样一个食物链。在氧气条件下，生物膜表面附着的微生物可以对水体中的有机物进行处理，使得悬浮物和老化的生物膜不断增加，最终池内过滤水头的损失不断增大。整个生物膜有好氧和厌氧型两种生物膜，微生物和水层之间不断进行着物质传递过程，污水中的有机物通过细菌的代谢活动进行降解，污水在流经填料时，由于生物絮凝作用，可以截留很多的悬浮物，必须通过反冲洗，再生填料进行连续处理。

生物炭法。污水生物炭法采用的生物流化床技术，使用活性污泥法和生物膜法，吸附污水内的有机物，并扩散至生物膜，在活性污泥以及特殊的填料载体作用下，使得污水中的微生物附着在填料表面，由此生成生物膜，生物膜中的微生物的降解效率较高，而且微生物的生产方式有利于生长比较缓慢的微生物进行繁殖。

3.3 吸附技术。污水吸附技术主要有两种，活性炭吸附和硅藻土吸附。活性炭吸附利用的是活性炭的强吸附能力，一般在煤矿污水处理中，采用的是连续的固定床吸附操作方式。吸附过程就是污水以每小时4到15米的水流速度自上而下流经连续式的活性炭固定床，流经固定床时间控制在半小时到一个小时之间，在这样的时间范围内，随着时间的变长，活性炭吸附污染物的能力不断增强，直到达到饱和。硅藻土吸附是单细胞的低等硅藻遗体通过成岩作用，形成多孔性的生物硅质岩。此类结构的硅藻壳壁性能比较稳定，具有很多优点，耐酸性强，空隙较大，吸附能力较强，而且具有负电位特征，能够吸附很多的正电荷，该技术的深度处理效果十分明显。

4 结语

总之，随着国家对环境保护的力度越来越大，老百姓对青山绿水的愿望越来越强烈，山西在加快资源型经济转型综改试验区建设进程中，必须高度重视煤矿的污水问题，各个相关单位要根据不同煤矿矿区的污水特点，选择科学合理的污水处理工艺，提高煤矿的污水处理效率，加大对处理后废水的回收利用，为矿区发展提供补充水源，只有这样才能促进煤矿企业综合效益的提升。

参考文献

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作者简介：龚欣欣（1983- ），女，河北人，研究生，给排水工程师。