矿井的污水处理及再利用的研究探讨

摘要：本文首先介绍了我国煤矿矿井污水处理现状，提出了矿井污水深度处理技术开发的重要性。从工作原理将深度处理技术分为物理法、化学法和生物法，并对列举了几种典型的深度处理技术工艺流程和参数。深度处理后的矿井污水可以作为农耕用水和居民生活用水。

关键词：矿井污水;深度处理;悬浮物;回收利用;

1 前言

虽然我国进入改革开放阶段时期后，煤炭开采的规模和产量大幅度增加，并且在支撑我国国民经济迅猛发展中起到了至关重要的作用。但是，即使进入到新世纪，我国很多地区的煤矿工程技术仍较为落后。例如我国煤矿矿井的污水处理技术仍处在粗放式的处理模式，造成严重的水资源浪费，既增加了煤炭单位的生产运行成本由加剧了我国水资源短缺的矛盾。因此，提高煤矿生产企业的矿井污水处理技术水平，提高污水利用率是煤炭企业发展所需要重点关注的技术难题。

2 矿井污水处理与再利用现状

表1分别列举了四种煤矿矿井污水的组成和性质。从表1中可以看出，煤矿矿井污水的主要污染物包括了悬浮物和一些阴离子、金属阳离子污染物，而我国很多煤矿生产单位对煤矿矿井污水处理的等级仅仅停留在悬浮物处理的初级处理，污水在矿井井下汇总后通过扬程泵输送到地面污水处理池，通过混凝、沉淀、过滤、消毒等净化处理。净化后的污水只能作为井上井下地面湿法降尘、井下生产回用、矿井消防管道、洗煤厂、电厂补充用水等工业级别用水，无法满足矿产周边区域的农田用水或生活用水，更不能直接作为饮用水。同时，并不是所有经过悬浮物脱除处理后的煤矿矿井污水都能够回收作为工业用水使用，造成了局部地区的环境污染和生态破坏。

统计了2005年、2010年和2015年我国煤炭行业中煤矿矿井污水排放利用情况，可以看出，随着煤炭产业的发展，我国煤矿矿井污水的回收利用率逐年增加，已经从2005年的35%左右发展到2015年的75%。这依赖于近年来大量的煤矿污水深度处理技术的研究、开发与应用。

3 矿井水深度处理技术现状

3.1深度处理技术原理

从处理技术的原理可以将矿井污水的深度处理技术分为物理法、化学法和生物法。（1）物理法处理污水的技术主要包括絮凝沉淀法、吸附法和膜分离法。其中絮凝沉淀法主要通过向污水中添加PAC等混凝剂，破坏污水中胶体稳定性，实现污水中微纳米悬浮颗粒的聚集形成絮凝体，在离心或重力的作用下实现悬浮物的深度脱除;吸附法主要是利用多孔固体材料对污水中微纳米悬浮物颗粒的吸附作用，实现污水中的悬浮物颗粒脱除。常用的固体材料包括活性炭、硅藻土、高分子树脂等。膜分离法主要利用半透膜两端的渗透压差、浓度差以及电位差等推动力，实现污水中污染物选择性渗透，达到定向分离和去除污染物的目的。（2）化学法处理污水的技术主要包括电解法和深度氧化法等。其中电解法基于电化学的化学原理，强化污水中污染物的氧化还原反应，并通过电极吸附和徐凝沉淀的作用实现污水中污染物处理的目的。深度氧化法是利用强氧化剂（臭氧、双氧水等）或者是在高温高压环境下实现污水污染物的氧化降解处理。（3）生物法处理污水的技术根据使用的微生物生活习性分为好氧生物处理方法、厌氧生物处理方法以及好氧/厌氧生物处理方法。无论哪种方法，其原理都是根据污水中污染物的种类选择合适的微生物群，实现污染物的降解。

3.2深度处理技术工艺

对这些深度处理技术的工艺做出更详细的工艺流程、工艺参数的归纳总结。

1、磁混凝沉淀工艺

磁混凝沉淀技术同时融合了物理、化学和微生物处理原理，是一种复合型先进处理技术。首先，在传统的污水混凝沉淀处理工艺中添加特种磁性材料，实现磁粉与矿井污水中的悬浮颗粒絮凝沉淀，实现快速沉降的目的。磁混凝沉淀处理技术对悬浮床沉淀净化处理能力强，磁粉颗粒回收利用，但是特种磁性材料的开发成本较高，存在市场推广的问题。

2、膜处理技术

膜分离处理技术具有净化效果高、操作简单、工艺条件温和的特点，在海水淡化技术中已经得到廣泛的应用，是水质深度处理与回收利用的关键性技术。反渗透膜分离技术一种典型的膜处理技术，其工作原理是通过加压作用使得污水中的水分子和分子量小于100的物质通过反渗透膜，而溶解性盐离子和大分子有机物则无法通过。反渗透膜分离技术主要包含了污水初级处理、膜分离和后续处理三个处理环节。初级处理环节主要是通过混凝、沉淀、过滤、吸附等除去污水中的悬浮颗粒、有机物以及调节污水溶液的pH、温度等。后续处理主要是做消毒、曝气等处理。赵曙光等人使用反渗透处理技术对煤矿污水进行深度处理，经过初级徐凝沉淀护理和反渗透膜分离技术后，净化水可以直接作为饮用水使用。

3、生物滤池工艺

矿井污水首先进行絮凝沉淀的初级处理，处理后的水进入到微生物滤池，同时微生物养料和氧气也扩散到微生物滤池当中，通过微生物的无氧或有氧呼吸作用实现对污染物、氧气和养料的同化作用，生产二氧化碳和可降解物质。最后通过反冲洗水可以获取净化水。生物滤池处理技术结合物理截流、化学吸附和微生物技术，也属于一种综合性处理技术。

4 结论

煤矿井下污水深度处理工艺技术的应用不仅可以降低企业生产成本还能缓解我国淡水资源供需不足的问题，传统的污水悬浮物初级处理已经很难满足发展需求，必须要开发应用深度处理技术。

参考文献：

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作者简介：

薛冰（1992.05—） 性别：男， 籍贯：山东省青岛人 学历：本科，毕业于中国石油大学（华东）现有职称：助理工程师，研究方向：环境工程。