煤矿矿区生产废水和生活污水处理设计分析

潘炜

【摘  要】煤炭做为我国主要的能源，煤炭行业在国民经济中有着非常重要的地位，我国新建和改扩建了一批大型矿井。大型煤矿矿井在开采过程当中会破坏地下含水层，含水层中的水须排出矿井，从而形成了矿井涌水。煤矿矿井排水其实是被污染的地下水，矿井排水经过处理后可以用于矿井的井下消防洒水和地面的绿化。矿井工业场地产生的生活污水不能直接排放，须处理达标后才能排放。

【关键词】矿井排水;生活污水;水处理

引言

水资源是国民经济发展、社会进步的必不可少的自然资源。我国淡水资源总量较大，但是人均水资源量位于全世界中下等水平，因此水资源节约高效利用对于我国非常重要。我国产煤地区主要集中在北方，但是北方地区多是缺水干旱地区，因此矿井排水复用非常重要。

1.矿井井下排水处理工艺

《煤炭工业污染物排放标准》GB20426-2006规定：“新建煤矿设计中应优先选择矿井水作为生产水源”。我国矿井井下排水经过处理后，可以满足煤矿矿井生产用水水质要求。煤矿矿井井下排水污染源主要来自以下几方面：

（1）矿井井下排水需要流经井下巷道时，很多巷道的遗留的脏杂煤和灰尘进入矿井水中。

（2）随着矿井井下机械化和自动程度的提高，井下存在很多的机械设备。在机械设备检修和更换时，有很多的油污集聚在井下巷道中，在矿井排水流经巷道时进入矿井水中。矿井排水水中主要是悬浮物、色度、透明度、漂浮物和细菌学等指标超标，所以需进行净化处理才能满足使用要求。

矿井排水水处理的物理化学方法有很多种，主要有混凝、沉淀和澄清、浮选、过滤和氧化还原等处理方法。

混凝处理工艺包括凝聚和絮凝两个过程，主要采取投加化学药剂，使水中的悬浮固体和胶体聚集成易沉淀的絮凝体。沉淀和澄清处理工艺主要是利用重力的作用，使水中的悬浮颗粒、絮凝体等物质被分离去除。过滤处理工艺是采用固-液混合物通过多孔材料（过滤介质），从而过滤截留固体并使液体通过。如果悬浮固体颗粒的尺寸大于过滤介质的孔隙，则固体截留在过滤介质的表面，这种类型的过滤称为表面过滤。膜分离主要是采用膜实现物质的分离，按照分离物质的场尺寸由大到小，可以将膜分离分为微滤、超滤、纳滤和反渗透。矿井水水处理预处理工艺主要采用混凝、沉淀、过滤的处理工艺，深度处理工艺采用超滤、反渗透和消毒的处理工艺。

混凝工艺作为作为水处理的前置工艺，非常的重要，因此必须对原水做原水混凝试验。混凝剂的选择要采用混凝效果好、对人和动物无毒无害的，并且混凝剂的价格应适中。影响混凝效果主要有以下因素：

①原水水体的温度对混凝效果有很大的影响。水温过高或过低都对混凝不利。水温低时，絮凝体形成缓慢，絮凝颗粒细小，混凝效果差。水温低时，水的黏度变大，胶体颗粒运动的阻力增大，影响胶体颗粒间的有效碰撞和絮凝。水温低时，水中胶体颗粒的布朗运动减弱，不利于脱稳胶体颗粒的异向絮凝。水温过高时，混凝效果也会变差，主要由于水温高时混凝剂水解反应速度过快，形成的絮凝体水合作用增强、松散不易沉降。

②原水中的PH值对混凝沉淀也有很大影响。水的PH值对混凝剂主要体现在水的PH值直接与水中胶体颗粒的表面电荷和电位有关。

混凝试验的主要目的是评定原水水质和矿井工业场地水处理车间水处理工艺条件下的混凝过程，指导实际生产运行和管理。混凝试验通常可分为以下几个阶段，即准备阶段、混凝阶段、测定与数据记录和混凝效果的总体评价。

矿井水水处理中经常用到一种过滤设备是无阀滤池。无阀滤池是一种自动控制滤池，其构思非常巧妙，并且工作非常可靠，常用于矿井工业场地水处理车间。重力式无阀滤池由流量分配堰、进水箱、挡水板、滤层、承托层、小阻力配水系统、冲洗水箱、虹吸上升管、抽气管、排水井和虹吸破坏管组成。

2.矿井工业场地生活污水处理

煤矿矿井工业场地生活污水主要来源是厨房产生的含油污水、办公楼及浴室排放的粪便污水，锅炉房废水和小型车间排放的污水。根据《煤炭工业矿井设计规范》和国家有关的环境保护要求，矿区产生的生活污废水必须经过处理达标后才能排放。煤矿矿井工业场地产生的生活污水经常采用一体化生活污水处理设施进行处理。

一体化生活污水处理设备是可以处理生活污水的水处理装置，集去除BOD5、COD、NH3-N于一身，具有技术性能稳定可靠，处理效果好，投资省，自动化运行，维护操作方便，不占地表面积，不需盖房，不需采暖保温等优点。一体化生活污水处理设备可设置成地埋式，地面之上可种花种草，不影响周围环境。

一体化生活污水处理的设计主要是对生活污水的处理，其主要处理手段是采用较为成熟的生化处理技术接触氧化法，水质设计参数也按一般生活污水水质设计计算。工业场地排放的生活污水水质初步预计为：

BOD5（生化需氧量）=60-150mg/L

CODcr（化学需氧量）=180-400mg/L

SS（固体悬浮物）=120-200mg/L

一体化水处理装置共有六部分组成：①初沉池②接触氧化池③二沉池④消毒池，消毒装置⑤污泥池⑥风机房、风机组成。

一体化生活污水处理装置具有以下特点：

①两级生物接触氧化处理工艺均采用推流式生物接触氧化，其处理效果优于完全混合式或二级串联完全混合式生物接触氧化池。一体化生活污水处理装置比活性污泥池体积小，对水质的适应性强，耐冲击负荷性能好，出水水质稳定，不会产生污泥膨胀。池中采用新型弹性立体填料，比表面积大，微生物易挂膜，脱膜，在同样有机物负荷条件下，对有机物去除率高，能提高空气中的氧在水中溶解度。

②生化池采用生物接触氧化法，其填料的体积负荷比较低，微生物处于自身氧化阶断，产泥量少，仅需三个月（90天）以上排一次泥（用粪车抽吸或脱水成泥饼外运）。

③整个设备处理系统配有全自动电气控制系统和设备故障报警系统，运行安全可靠，平时一般不需要专人管理，只需适时地对设备进行维护和保养。

根据矿井工业场地生活污水排放标准确定污水处理采用以下工艺流程。

工业场地污水→污水调节池→污水处理设备→中水回用水池→复用给水泵→用于工业场地的绿化和洒水。

在工业场地内设置污水处理站，污水通过机械格栅拦污后直接进入一座调节池，调节池内进行预曝气处理，经污水提升泵提升至初沉池进行初步沉淀水中大部分悬浮物后自流至氧化池，氧化酸化處理后自流至中间水箱，经中间水泵提升至曝气生物滤池，自流至石英砂过滤器，出水自流至清水池回用。沉淀排泥水、反洗排污水排至污泥浓缩池固液分离后上清液回流至调节沉淀池内进行循环处理，污泥池内污泥浓缩后的污泥定期外运或提升至井下水处理站污泥处理系统合并处理。由于生活污水处理设备室内布置，因此考虑臭味问题，本工艺设计采用臭气收集除臭装置。

随着我国水处理工艺技术的不断进步，越来越多的新技术、新工艺和材料得到应用，对于提高矿井排水处理能力和水处理标准有很重要的作用。矿井排水和矿井工业场地生活污水处理后回用节约用水和缓解局部地区水资源矛盾有非常重要的意义。

参考文献

[1]《煤炭工业矿井设计规范》（GB50215-2015）;

[2]《煤炭工业给水排水设计规范》（GB50810-2012）。