集成高效煤矿污水处理与回用工艺研究

2019-08-01王凯

山西化工 2019年3期

王凯

(山西省晋煤集团寺河煤矿，山西晋城 046205)

引言

煤炭能源占我国能源结构的70%以上，在开采煤炭的过程中往往会污染到原有的地下水，主要污染物包括煤粉、岩石粉尘、悬浮物和微生物等物质，部分煤矿污水中含有较高的悬浮物、化学硫化物等。因此，如果没有经过处理直接进行污水排放，会严重影响到地表水的水质情况，危及生态环境质量，造成地下水资源的浪费。

经过处理的煤矿污水是可以作为资源回收利用的，如何对煤矿污水进行加工再使用，在近几年做了很多的研究，也有了显著的成果。本文通过对煤矿污水成分及特点等进行具体分析，提出了煤矿污水分类处理的资源化回收工艺技术。

1 煤矿污水的内容

1.1 煤矿污水的具体情况

煤矿行业用水量比较大，全国的煤炭产量在1993年总计是11.4 m3，这意味着1993年当年煤矿行业的排水量为22亿m3。举例说明，如煤矿的年产煤是3 000 km，那么总的用水量为18 000 m3/d(其中1 500 m3/d是选煤厂的补充水，4 500 m3/d是热电车间使用的水量，1 500 m3/d是井下洒水及消防的用水，8 000 m3/d是生活用水)，其中6 000 m3/d为污水排放量。

现今，很多大型企业中实施部分污水的资源回收，主要的方法是：1) 首先选煤场的洗煤水要实现闭路循环，在生产的过程中会产生一定的煤泥水，这些煤泥水会进入到煤泥机进行滤水回用。利用压滤机压滤底流，回收煤泥，滤液可以用作生产补用水。2) 经过混凝、沉淀、过滤几步骤对矿井水进行消毒，消毒之后的回用水在井下洒水、消防用水、洗煤厂补充用水以及生活用水都可以使用。

1.2 回用煤矿生活污水

1.2.1 煤矿生活污水特点

城市生活污水的成分和煤矿生活用水的成分大致上是一样的，不过两者水质指标存在着较大差异的就是浓度，如表1所示。

表1 生活污水的水质指标 (mg/L)

煤矿污水和城市污水通过表1比较后具有以下一些特点。

1) 城市生活污水的污染物浓度要远远高于煤矿生活污水，其中的原因是：煤矿所处的主要位置往往是不发达的农村山区，生活质量水平较低；流量较大的浴室排水和其它未回用的低浓度生活废水都处于污水之中，具有稀释的作用；没有很高的自身管理水平，不懂得节约用水，造成了水资源的浪费。

2) 一些煤泥、灰沙等杂质会夹杂在煤矿污水之中，这在SS/BOD和SS/COD值中就可以看出。

3) 从结果中可以看出，总浓度较大的是煤矿污水，基本上都在300 mg/L之上，主要的原因是煤矿用水都是直接取用的地下水。所以，处理煤矿污水的方法不应搬照城市污水处理的方法，必须要与实际水质相结合，选择出与之相匹配的回用工艺。

1.2.2 回用煤矿生产污废水

由于许多因素的相互制约，导致了现实中污水回用情况很不理想，所以回用于生产用水是现今需要考虑的主要问题。生产补充水、热电车间冷却用水建筑用水及绿化用水都是回用生产用水的主要内容，其水质指标如表2所示。

表2 建筑中水、热电车间用水和选煤厂补充水的水质指标

由表2可以看出，用水水质要求容易得到满足的就是建筑中水、热电车间用水和选煤厂补充水。在SS和COD上有所限制，并且用水需求大，这两者是处理回用污水的主要方向。

2 污水资源化技术

2.1 连续膜过滤技术

中空纤维膜比表面积比较大，是装填密度大的膜组件；这种膜制成的主要方式就是进行纺织，这种工艺非常简单易操作，所以成本也相对较低；中空纤维膜可以进行反向清洗，这在处理大规模的污水过程中有着很明显的优势。

高抗污染膜以及与之相配合的膜清洗技术是连续模过滤技术的核心，因此，在线清洗技术就可以得以实现，从而进行不间断的连续处理液料，同时设备的高效连续工作也可进一步得到保证。在大型城市污水处理厂沉淀池生水的深度处理回用时，采用的就是连续模过滤技术[1]。

2.2 膜生物反应器

膜分离技术和生物技术结合的新技术称为膜生物反应器，主要应用的领域是污水废水的处理，主要使用平板膜、管式膜和中空纤维膜，目前最主要的是中空纤维膜。膜生物反应器在处理污水之后，生水水源就会达到相应的标准。不仅处理生物污水时可以使用此方法，在染色废水、洗毛废水、肉类加工污水等水处理时也可以使用此方法。

2.3 反渗透技术

在20世纪60年代初发展起来的以压力为驱动力的膜分离技术就是反渗透技术。该技术的发展主要是通过淡化海水与苦咸水，这种技术被叫做“淡化技术”。流程简单、操作方便、用料少、耗能较低都是反渗透技术的优点。在城市污水深度处理中反渗透技术受到了高度的重视。

3 煤矿污水处理与回用工艺

针对引言中所提出的问题，下面主要对煤矿污水处理与回用工艺技术做出相关介绍，见图1。首先煤矿污水会进入到高位沉淀池，主要目的是为了平衡水质，然后污水会流入到净水池，主要目的是为了进行絮凝沉降，接下来污水进入到曝气池，最后就会流入到锰砂过滤器进行污水处理，处理过后的水就可以再进行回用。

图1 煤矿污水处理与回用工艺的流程图

3.1 均衡水质

高位沉淀池中会流入污水，大颗粒泥沙等物质是初步沉淀出来。污水从矿井下面抽入到矿井水处理站的时候会出现较大的水质波动，这时大量的易沉沙粒会存于污水中，后续净化处理的冲击负荷可以通过高位沉淀池减小。

高位沉淀池的位置要高于净水池5 m左右。只有在较高的位置处才可以设置高位沉淀池，高位沉淀池要始终高于净水池，污水会先流入高位沉淀池之后流入到净水池进行处理，锥形污泥筑集槽需要设置在高位沉淀池的底部，主要为了方便排泥。同时，高位沉淀池也需要安装监控污水的液位控制器[2]。

3.2 絮凝沉降

混凝反应池和沉淀池是净水池的两个主要部分，斜管会安装在沉淀池之内；混凝反应池和沉淀池会不断进入污水，在混凝反应池内可以调解污水的pH值，进行混凝反应的时候也需要加入PAC和PAM混凝剂，污水中的大粒径悬浮物就是由小粒径悬浮物凝结而成的；污水流入到沉淀池的时候会通过混凝反应池的下部，此时大粒径悬浮物的沉降和沉淀还要依靠斜管来完成[3]。

混凝池反应池中的污水会进行反应絮凝和沉淀，同时也会继续絮凝和反映污水带过来的部分细

小悬浮物和胶体，从而大密度的矾花也就此形成了，再通过沉淀池内斜管助沉完成泥水分离，可以有效的去除被截留下来的悬浮物和胶体。

沉淀池斜管的形状为六角蜂窝型，六角蜂窝协管主要作用是悬浮物可以顺利的进行沉淀。溢水槽安装在沉淀池的上方，污水在流向曝气池的时候会通过溢水槽，阻止沉淀池上方飘出的污泥，防止污泥流出是溢水槽的主要作用，同时调节出水平衡也是溢水槽的作用之一，这不仅可以平衡出水的速度，也可以阻止污泥流出。