基于生态平衡的矿井污水处理方案策略分析

肖瑞芳

（山西交控生态环境股份有限公司，山西 太原 030006）

引言

近年来，在现代化科技的大力支持下，我国各领域事业不断加快发展步伐，改革创新，取得了一项项令人惊叹的成就，为我国经济水平的不断提升打下了坚实的基础。然而，快节奏的发展在改善各领域发展面貌、为社会主义现代化建设的蓬勃发展带来强效助力的同时也引发了严重的生态危机，尤其是工农业、制造业等行业的快速发展更加加剧了生态问题的严重性，使生态不断出现恶化与失衡的现象，进而导致各种自然灾害不断爆发[1]。为了积极扭转这种糟糕的局面，在稳定发展的同时保障生态安全，加强基于生态平衡的矿井污水处理方案策略分析具有十分重要的现实意义，值得相关工作人员深入探索。

1 工程概况简介

本工程为西山煤电（集团）东曲矿污水处理厂超滤系统扩容改造工程，这一工程项目规模主要包括处理规模和改造规划地两项，在处理规模方面，主要实施现场实际勘察方式，本工程项目所设计的污水出水量为3 000 m3/d，处理时间为每天20 h，改造规划地包括污水处理厂原有深度处理车间和东边空地。西山煤电（集团）东曲矿污水处理厂超滤系统扩容改造工程的建设单位是山西焦煤西山煤电（集团）有限责任公司东曲矿，处理站进水水质在设计方面主要是在之前所设计的进水基础上而实施的进一步的扩容改造，原设计的出水水质执行《煤矿井下消防、洒水设计规范》（GB 50383—2006）中的井下消防、洒水水质标准。而在扩容改造之后矿井水排放出水的水质则需要按照《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）中的Ⅲ类水质标准来执行与落实。

2 西山煤电（集团）东曲矿污水处理厂水质分析

本工程主要是在原本所设计出水的基础上而实施的进一步扩容改造，在实施扩容改造之后，矿井水所排放出的污水水质在检测时都是按照《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）中的Ⅲ类水质标准而执行，《地表水环境质量标准》所检测的内容一共包括24 项，并且在这24 项检测内容中，对部分金属离子、COD、氨氮、BOD、总氮、以及总磷等元素的含量指标都具有明确的规定。之前设计的是双处理系统，其中所包含的一套关键性设施就是水力循环澄清+无阀滤池，而另一套至关重要的设施则是全自动型的净水器。经过一系列环节处理后，水质就可以达到《煤矿井下消防、洒水设计规范》（GB 50383—2006）中的井下消防、洒水水质的规定标准。

2.1 活性炭过滤器

活性炭过滤器应用的是粒径适中，且比表面积大的高效活性炭，可形成上层过滤及下层吸附等多种优异的功效。进而使产出的水得以深层次净化，延长碳的应用期限，在净化水的过程当中，主要需做的是祛除污水中的杂质、胶体以及非正常的味道，进而使流出的水在水质方面能够达到超滤装置的进水标准与要求。

2.2 超滤装置

超滤装置：超滤膜主要是将膜两端的压差作为内驱力，将机械筛分原理作为核心指导依据的一种溶液分离的过程。在这一过程当中，所施加的压力一般都是0.1 MPa～0.6 MPa，这种压力可以截留0.002 μm～0.1 μm 这一区间范围的大分子物质以及蛋白质。超滤膜能接受小分子物质及溶解性物体等通过，还会截留胶体、蛋白质、微生物及大分子有机物，所呈现出的特点主要包括：

1）在常规温度以及低压的状态下实施分离，由于所消耗的能量较低，因此，对该设备所投入的运行成本也不高。

2）设备的体积并不大，结构也并不复杂，因此，所投入的成本也不高。

3）超滤分离的过程是非常容易实施的加压输送液体，其中的工艺流程也并不难，操作起来非常方便，管理起来也较为轻松自如。

4）超滤膜主要是通过高分子材料制作而得来的一种液体，这种液体不仅均匀，而且还具有一定的连续性，利用单纯的物理措施实施精细化过滤，此时，物质在分离时性质依旧如初，没有丝毫变动，而且在使用时也不会出现一点杂质脱落的现象，使超滤液达到一定的纯净度标准。

3 基于生态平衡的矿井污水处理方案策略

3.1 污水活性炭处理

活性碳广泛存在于人们的生活当中，可以说其是人们日常生活中非常常见的一种物质，因为活性炭的用途非常之广且极具优势，对于各行各业的发展都发挥着潜移默化的作用。活性炭在环保设备这一领域被视为污水处理的一种高级神器，由此便出现了活性炭过滤器这一装置设备。活性炭过滤器主要的应用方向是水处理工艺，例如：对人们日常饮用水实施的深层次净化，制酒厂、饮料厂等行业用水的深层次净化处理等，纯净水、高度纯净水制备工艺前期所需要的一些处理，对工业生产所形成的废弃污水的处理以及对人们日常生活中所产生的污水的净化处理等[2]。

活性炭设备在工作的时候，需要被处理的水会从活性炭过滤器上面的位置流入其中，从上到下流过活性炭的过滤层，借助活性炭本身所具有的强大吸附能力，使水中所蕴藏的危害物以及异味等被活性炭吸附于自身的表层，从而达到祛除水中危害物的目的，当活性炭的过滤层不能发挥出正常的效用时，就可以利用反洗的策略，这样就能够使活性炭重新拥有吸附的能力。

炭床是支持活性炭过滤器运行的重要载体，而活性炭颗粒则是构成炭床的重要元素，活性炭颗粒的比表面积非常大，并且在其表层中布满了微小的孔，拥有非常高效的物理吸附作用。当水流过炭床的时候，水中所存在的所有有机性污染物都会被活性炭直接吸附在自身表层。

除此之外，活性炭表层中非结晶的位置存在众多含氧管能团，这些含氧管能团可以使流经活性炭炭床的水当中的有机性污染物被活性炭吸附于自身表层，活性炭过滤器属于一种应用范围非常广的水处理设备，作为水处理脱盐系统前处理可以为后级设备的应用寿命提供优质的保障，强化出水的质量，以更好地预防二次污染[3]。

活性炭净水器这一污水处理设备的结构设置非常适宜，在应用方面也极具便利性，适宜应用的范围通常包括对水质需求标准较为严格的各类饭店、宾馆、车站、码头、工矿企事业单位、化工厂等领域，属于工业用水中非常优质的净水设备，而且也可以将活性炭净水器当做工业污水后续处理设备。设备参数见表1。

表1 污水活性炭处理设备参数

在本次基于生态平衡的矿井污水处理的过程当中，所使用的活性炭处理主要采用的是提升泵将回用水池储存提升至活性炭过滤器，去除水体当中所存在的异味、有机物、胶体、铁及余氯等，与此同时，这种方式对于降低水体的浊度、色度，净化水质，减少对后续超滤装置的污染具有非常理想的预处理的作用[3]。

3.2 活性炭过滤提升泵对污水的处理

活性炭过滤提升泵实际上也就是一种包含泵、电机、壳体、控制系统在内的泵类机器设备。其适用范围较广，包括个人家庭、别墅、各种商业场所等均有应用价值，主要效用是污水提升，活性炭过滤提升泵既可以在地上执行工作，而且也可以在液下执行工作。

活性炭过滤提升泵是在借鉴其他发达国家现代化技术的基础上充分结合我国水泵在应用过程中的鲜明特点而研发制造的新型泵类产品，这种泵所具备的优势作用较为突出，主要体现为节能效果优异、可防止缠绕与堵塞的隐患、能够实现自动化安装与自动化控制等，在输送固态属性颗粒以及长纤维垃圾这两个方面的应用效果最为显著。

活性炭过滤提升泵所设置的构造具有与众不同的特色，而且其是利用先进的机械设备实施的密封，可以有效排出固态物质以及长纤维。相较于传统时期的叶轮来说，活性炭过滤提升泵构造中的叶轮主要设计的是单流道或者双流道两种形式，其犹如同一截面内大小无任何差异的弯管，具备十分优异的过流性能，再配备相对适宜的蜗室，就会在一定程度上有效增强这种泵的运行效率，使叶轮经动静平衡，进而更好地避免该泵在工作过程当中产生震动的现象。

活性炭过滤提升泵的特点一共包括九种：一是运用特殊的单片或者双片叶轮结构提升污染物通过的效率，可以更好地通过泵口径5 倍纤维物质与直径为泵口径约1/2 左右的固态化颗粒。二是机械密封运用现新出产的质地较硬且耐磨性强的钛化钨材质，能够保障活性炭过滤提升泵的安全连续性运行。三是活性炭过滤提升泵的结构较为紧凑、体积小、所发出的噪声也较小、节能性质优异、检修简单、不需要构建泵房、将其放入水中便可以执行工作，能够最大限度地降低工程投入的成本。四是活性炭过滤提升泵密封油室内设置具有高精度抗干扰漏水检测传感器，在定子绕组的内部预埋了热敏元件，可以为水泵电机做出自主化保护。五是活性炭过滤提升泵可以将用户的需求作为基准而配备全自动化的控制柜，主动维护泵的漏水、漏电、超载以及温度超量等，使产品的安全性能以及可靠性能更加理想。六是浮球开关能够跟随所需要液位的变化而发生一定的改变，从而使得泵的开启以及熄灭都可以得到有效的自主控制，这就避免了人为性看管举措的实施，为使用提供强效助力。七是活性炭过滤提升泵可以根据使用者的需求配备双导轨自动耦合安装系统，这样能够为安装与维修带来更大的便利。八是活性炭过滤提升泵可以在全扬程内应用，保障电机载量适中。九是活性炭过滤提升泵安装方式包括两种，一种是固定式自动耦合安装系统，另一种则是移动自由安装。

在本次污水项目处理过程当中使用的活性炭过滤提升泵对污水的处理方案主要是将回用水池中储存提升至活性炭过滤器中进行处理，其设备参数见表2。

表2 活性炭过滤提升泵对污水的处理设备参数

3.3 活性炭过滤反洗泵对污水的处理

随着社会主义现代化建设的不断发展，人们对活性炭过滤反洗泵的品质要求也越来越高，污水处理厂在污水处理方法的择取方面就需要结合多种因素的优势作用。

在新时代背景下，污水处理工艺与其运行都逐步迈向了复杂化的发展方向，污水处理所需投入的成本以及污水处理过程中的各项消费也在不断提升，水体日益呈恶化趋势发展，在这种情况下，还需要充分考虑开发区中的印染、化工厂厂家所排放出来的废弃水，除了实施一些较为常用的方法之外，还要探索其他的污水处理办法。

活性炭过滤反洗泵是为滤池提供反冲洗的水泵，能够使滤池保持自身的过滤功效，反冲洗水泵所使用的工艺各不相同，所择取水泵的种类也必然会存在一定的差异，活性炭过滤反洗泵的应用范围较广，比较常见的用途是污水在处理过程当中的提升或者输送等。为了进一步强化污水过滤的效果，加深污水过滤的程度与过滤量，需要加大滤池中填料的分量，并将滤层加厚，从而保障过滤所需要依附的表面积的充足性。对此，也可以这样理解，要想使过滤出污质的分量更大，过滤效果更加理想，就需要加大滤池的规格。而在人们所设计的安装工艺中，采取了融入活性炭过滤反冲洗水泵的策略，这样一来，在经过反冲之后就可以慢慢恢复最开始所具备的功效作用，增强过滤的精度，而且在此基础上还不会对过滤的流量以及过滤的周期产生任何负面影响，在对其他任何指标都没有丝毫干扰的情况下增加产出水的分量[5]。

在本次污水项目处理过程当中使用的活性炭过滤反洗泵对污水的处理，将原有矿井水回用水池内储存提升至活性炭过滤器中用于反洗。反洗强度11 L/（m2·s）～13 L/（m2·s），冲洗周期为3 d～5 d，历时10 min～15 min，设备参数见表3。

表3 活性炭过滤反洗泵对污水的处理设备参数

3.4 精密过滤器对污水的处理

精密过滤器是一种借多孔的物质，例如：烧结刚玉、烧结塑料制品或者烧结金属钛等材料作为精密过滤器实施过滤的一种装置，工业领域或者医疗领域在早期就已经使用过小型单管的精密过滤器。但是大型自动化可持续工作的精密过滤器则是近几年才得以发展和完善的，并在化工、燃料、冶金等众多领域都有应用。

从结构上来讲，水处理精密过滤器可以分为名流上出液、暗流上出液、蓄能式以及横插式等型式，而现阶段应用强度最高的是名流上出液的精密过滤器。其结构严密紧凑、具有优质的澄清效用，滤渣在洗涤和烘干方面较为简便，容易拆卸，操作能够达到自动化标准。泵入过滤器，壳体就会充满滤浆，滤液通过反冲洗管道精密过滤器，其管壁的中微小的孔主要发挥的是过滤的功效，滤液通过微孔进入到过滤管的内部，借助压力的作用再经过透明塑料软管被压出来，导入到聚流装置中并流出。

在本次污水项目处理过程当中使用的精密过滤器对污水的处理，主要用来滤除经活性炭过滤后的细小物质，以确保水质过滤精度及保护超滤膜过滤元件不受大颗粒物质的损坏，设备参数见表4。

表4 精密过滤器对污水的处理设备参数

4 结语

综上所述，现阶段，生态危机已经成为影响全人类生存与发展的重要因素，引起了国际社会的高度重视与社会各界的广泛关注。为了改变生态质量每况愈下的现状，促进生态体系的良性发展，降低生态危机指数，中国更是将生态文明建设纳入了重点发展战略规划的范畴中，而要想在不影响各领域事业正常发展的情况下全力打造完善化的生态建设就需要从根源入手，找到导致生态失衡的根本原因，并将生态发展观作为核心指导依据改进各领域的发展方向与发展策略，尤其是在矿井污水处理方面，更要加强生态发展理念的全方位融入。因此，在西山煤电（集团）东曲矿污水处理厂超滤系统扩容改造这项工程中，加强基于生态平衡的矿井污水处理方案策略分析势在必行。