矿井污水在不同工艺下的出水浊度去除率分析

刘瑞凡

（陕西煤业新型能源科技股份有限公司，陕西 西安 710065）

在矿井作业开采过程中，由于矿井的开挖深度不断增加，会使地下水与煤、岩层接触反应，继而造成地下水的颜色浑浊，主要是因为含有大量的悬浮物和有害元素[1]。因此，这些矿井废水必须要进行相关处理和工艺加工合格后再排放。矿井废水是煤炭行业具有特点的污染源之一，量大面广[2]。通常情况下，矿井污水中悬浮物的含量较高，普遍＞50 mg/L，且颜色以黑色为主[3]。目前，我国煤炭系统每年矿井水的排放量约为38亿m3[4]，造成了水资源的大量浪费。

我国高悬浮物矿井污水处理技术普遍采用混凝、沉淀、过滤、消毒的处理工艺[5]，经处理净化后的污水可作为生产或生活用水。但由于不同矿井水的原水水质不同，故运行的工艺条件和运行工艺也有所不同[6]。

以某公司两家矿业公司A、B两个矿井污水处理站为例，其矿井污水处理站通过三级处理工艺净化后的矿井污水，主要用于矿区消防、生产用水，其中部分进行回用水工段。通过对两个矿井污水处理站进行连续14 d的出水水质监测，对比分析了两个矿井污水处理站在不同工艺条件下的浊度去除率。

1 A煤矿矿井污水处理

1.1 设计水量、水质

井下矿井污水主要污染物为煤杂质，A矿井污水处理站设计进水量为28 800 mm3/d，其原水水质标准详见表1。

表1 A煤矿矿井污水处理站原水水质标准

1.2 工艺流程

首先，矿井排水由井下提升泵排至矿井排水处理站预沉调节池，沉降一部分煤粉颗粒后，进入斜管沉淀池进行絮凝后再进行沉降过程；然后，通过无阀滤池处理，再进入三级处理工序进行超滤、消毒；最后，供消防、生产用水。此处预处理工艺为预沉调节池，一级处理为斜管沉淀池，二级处理为无阀滤池，三级处理为超滤系统、消毒系统。工艺流程如图1所示。

图1 A煤矿矿井污水工艺流程

2 B煤矿矿井污水处理

2.1 设计进水水量、水质

B煤矿矿井污水处理站设计进水量为13 000 m3/d，其原水水质标准详见表2。

表2 B煤矿矿井污水处理站原水水质标准

2.2 工艺流程

矿区井下污水经配水井进行配水后，进入星型絮凝和高效斜管沉淀系统进行絮凝和泥水分离，分离后水进入中间水池；中间水池一部分进入压力过滤器后注入回用水池，再经超滤系统出水经紫外杀菌后进入清水池，其中，清水池的水主要供给井下生产用水，还有一部分用于井下设备设施冲洗用水。此处一级处理分别为：星型絮凝池、斜管沉淀池；二级处理为：压力过滤系统；三级处理为：超滤系统、消毒系统。工艺流程如图2所示。

图2 B煤矿矿井污水工艺流程

3 工艺对比

A煤矿矿井污水处理站一级处理工艺前设有预处理工艺：预沉调节池主要是用于调节水量、均化水质的作用。通常，污水处理站普遍设有调节池，能沉降、隔除矿井进水中大块煤泥及浮油，以此为一级处理工艺提供较好的进水水质基础。因此，A煤矿井污水处理站较B煤矿矿井污水处理站工艺系统完善。

在二级处理工艺中，A、B煤矿矿井污水处理站分别使用无阀滤池、石英砂过滤系统。无阀滤池对固体悬浮物的处理效果较好，但无阀滤池处理N、P较高的废水效果较差；石英砂过滤系统主要对泥沙、胶体等进行截留，属于二级处理水质要求不高的粗过滤装置。

在三级处理工艺中，由于A煤矿属于初运营阶段，所有相比B煤矿污水处理站三级处理工艺中超滤系统而言，A煤矿采用新型立式设备，超滤膜通量也可达到最高去除效率，因此，出水水质预期较好。

4 出水浊度去除率分析

将A、B两个煤矿的矿井污水处理站连续监测14 d的出水浊度值进行对比，矿井进水、二三级处理出水浊度值详见表3。

表3 矿井污水处理站进、出水浊度值

由于A煤矿矿井污水处理站未监测矿井进水浊度，故将两个污水处理站二、三级处理工艺出水浊度数据进行对比，并计算出相应的浊度去除率，且将数据汇总，用Origin分别绘制出图3、图4。

图3 A煤矿二、三级处理浊度及去除率

图4 B煤矿二、三级处理浊度及去除率

由图3可以看出，通过B煤矿矿井污水处理站连续14 d对二、三级处理的出水浊度进行监测，二级处理工艺后浊度值基本在0.40～3.00 NTU之间，但在第4 d、5 d的时，二级处理工艺出水浊度值波动较大，最高达到了4.72 NTU，超出《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）中浊度标准值（＜3.00NTU）。相对二级处理而言，三级处理出水浊度值较稳定，基本在0.05～0.10 NTU左右波动，达到排放标准。并且，浊度去除率较高，大约维持在90%以上，但在第12 d、13 d、14 d时，由于二级处理工艺浊度值较低，三级处理出水浊度去除率有所降低，分别为60.00%、88.00%、74.42%。

由图4可以看出，通过B煤矿矿井污水处理站连续14 d对二、三级处理的出水浊度进行监测，二级处理工艺出水浊度维持在1.00～2.00 NTU左右，在第2 d、10 d时，浊度分别达到了4.72 NTU、3.05 NTU，超出浊度标准值。在三级处理中，出水浊度值基本在1.00～-2.00 NTU之间，同时浊度去除率起伏较大，最高达到了84.85%，最低为4.59%，不能保持在一定区域内，这说明三级处理工艺对浊度去除率贡献较小。

通过对比图3、图4可以明显看出，A煤矿矿井污水处理站总体线性走向较B煤矿矿井污水处理站走势要清晰，其中二级处理出水浊度值较B煤矿二级处理出水浊度值低，可能由于A煤矿处于初运营阶段矿井进水较干净，出水浊度较低。同时，A煤矿矿井污水处理站设有预沉调节池起到了均化水质的作用，较B煤矿沉淀池多设置了一道预处理工序；两个矿井污水处理站三级处理出水浊度值都较稳定，均达到国家排放浊度标准值。因此，通过浊度去除率对比结果得出，A煤矿矿井污水处理站较B煤矿矿井污水处理站浊度去除率稳定，主要原因可能是B煤矿矿井污水处理站运营年限较长、矿井进水浊度较高，且在三级处理工艺中超滤系统随着运行时间的增加，可能存在超滤膜污染、需化学清洗或再生问题，导致浊度去除率波动较大。

5 结论

（1）通过比较A、B煤矿矿井污水处理站的工艺流程得出，预处理工艺对矿井污水的出水水质起到了一定作用，可有效降低出水浊度。同时，由于A煤矿矿井污水处理站处于初运营阶段，设备选型、设备使用度、进水量对出水水质也有直接的影响。后期可比对待测指标：悬浮物、COD、BOD5等出水数据，进行工艺分析。

（2）A煤矿矿井污水处理站二级出水浊度波动较大，可能是由于设备调试、PAC、PAM药剂配比、井下进水导致；但三级出水浊度值较稳定，维持在0.05～0.10 NTU；总体出水浊度去除率较平稳，基本趋于90%以上。

（3）B煤矿矿井污水处理站二级出水浊度不稳定，最高可达到4.72 NTU，最低至1.09 NTU；三级出水浊度基本稳定保持在1.00～2.00 NTU之间；总体出水浊度去除率走势不稳定，忽高忽低，可能是由于B煤矿矿井污水处理站运营时间较长、设备老化，特别是二、三级处理工艺出水浊度差值较小，说明三级处理工艺中超滤系统可能存在膜污染、需化学清洗或再生问题。

（4）关于矿井污水处理站后期运行中，应注意以下几点：定期设备调试，保证设备正常运行；每日要根据监测的出水水质调节PAC、PAM药剂添加量，切勿盲目添加，避免导致出水水质不稳定。同时，还要随时调节药剂添加量以起到节约药剂成本的作用；超滤系统应注意膜污染问题，要定期对超滤膜进行反洗、化学浸泡及再生。