污水深度处理工艺的应用研究

李云霞

（山西高河能源有限公司，山西 长治 046000）

引言

我国是一个煤炭大国，煤炭的储量大、分布广，特别是在中西部地区，煤炭储量占据了我国总储量的68%以上，但由于西部地区多为半干旱和干旱的气候类型，水资源匮乏、生态环境脆弱，因此对矿井水的处理提出了更高的要求。目前多数煤矿主要采用了混凝、沉淀+过滤的处理工艺，其对矿井水内的氨氮有机物祛除效率低、经济性差，处理后出水水质达到了《煤炭工业污染物排放标准》（GB20426—2006）的水质标准，但无法满足新的地表水环境质量Ⅲ类标准。因此迫切需要对矿井水处理工艺进行优化，提高其处理效率和可靠性。

本文对臭氧-生物活性炭深度处理工艺、反渗透膜法工艺、活性炭吸附法工艺进行了对比分析，最终确定采用臭氧-生物活性炭深度处理工艺作为矿井水处理新方案，对其应用情况和技术要点进行了分析，结果表明，新的处理工艺能够有效除去矿井废水内的氨氮有机物，使处理后的矿井水达到了地表水环境质量Ⅲ类标准，对提升矿井水处理效果具有十分重要的意义。

1 臭氧-生物活性炭深度处理工艺

臭氧-生物活性炭深度处理工艺（O3-BAC），主要是指在进行活性炭吸附过滤前首先对矿井水进行臭氧处理，使臭氧和矿井水内的有机物进行充分接触，在臭氧的作用下发生化学反应，进行降解，将大分子的有机物分解为容易被活性炭吸收的小分子化合物[1]。

生物活性炭深处理工艺主要是指以生物活性炭为基础的一种物理处理方法，处理过程中，在活性炭的表面上能够形成一种活性生物膜，在进行矿井水处理的过程中能够将活性炭的物理吸附和微生物氧化分解同时作用，从而有效提升对矿井水的净化效果[2]。利用生物膜和活性炭相结合的方案，能够适应多种成分的矿井水，改善了净化脱污效果，不仅提升了活性炭的使用寿命，而且提高了净化过程中的效率和经济性。生物活性炭法的相互作用原理如图1所示[3]。

图1 生物活性炭法相互作用示意图

2 反渗透膜及活性炭吸附

反渗透膜净化处理是设置一种具有单向透过性的膜，该膜只允许特定的离子或者小分子化合物选择性的通过，同时，在薄膜的两侧设置压力差来提高反渗透的效果，从而提高对混合物的分离效果[4]。反渗透膜的截留尺寸为0.1 nm～1 nm 左右，能够高效、可靠地除去水中的各类胶体、盐类等。

活性炭是用木炭在高温缺氧的条件下活化制成的一种材料，其显著特点是具有极大的比表面积，在和矿井水接触的过程中，能够采用物理吸附的方式来除去水中的污染物[5]。当活性炭颗粒吸附饱和后，可以通过再次加热的方法进行活性炭再生处理，处理后的活性炭虽然吸附容量会有一定的降低，但其仍具有显著的吸附效果，从而能够多次循环使用，提高了使用的经济性[6]。

3 不同净化工艺对比

在对3 种净化工艺原理进行对比分析的基础上，结合实际对矿井水的净化需求，对3 种工艺的投资、占地面积、运行成本、管理成本、优缺点等进行了对比分析，结果表明，采用臭氧-生物活性炭深度处理工艺（O3-BAC）时具有最佳的经济性，3 种净化工艺的对比结果如表1 所示。

表1 不同净化工艺优缺点对比分析表

4 臭氧-生物活性炭深度处理工艺设计

为了满足O3-BAC 的处理工艺流程，本着投资最小、收益最高、净化效果最优的理念，本文设计了O3-BAC 的处理工艺流程，为了提高净化效果，在处理前加入了超滤功能，该臭氧-生物活性炭深度处理工艺流程如图2 所示[7]。

图2 臭氧-生物活性炭深度处理工艺流程图

在工作过程中，首先对矿井水进行超滤处理，除去水中的大颗粒物和漂浮物，然后将处理过的水抽入到臭氧接触池，在臭氧池内首先对大分子有机污染物进行化学降解，使其转换为小分子化学物质，然后再进一步传送到活性炭池内，进一步对矿井水进行物理吸附处理，最后将处理完成的水排出。

根据实际监测，该矿井水处理工艺，能够保证处理过的矿井水满足地表水环境质量Ⅲ类标准，每年可以减少化学需氧量排放14.6 t，减少悬浮物排放360 t，有效的提升了矿井水处理的效果，降低了环境污染。

5 结论

针对煤矿上采用传统的混凝、沉淀+过滤工艺对矿井水内的氨氮有机物除去效率低、经济性差的不足。提出了臭氧-生物活性炭深度处理工艺（O3-BAC）作为矿井水处理方案，对其工艺流程、应用效果进行了分析，结果表明：

1）采用臭氧-生物活性炭深度处理工艺（O3-BAC）时投资少、占地面积小、运行成本低，具有最佳的综合性能；

2）臭氧-生物活性炭深度处理工艺能够保证处理过的矿井水满足地表水环境质量Ⅲ类标准，能够有效的提升矿井水处理效果，降低对环境的污染。