鎮(zhèn)雄縣煤礦廢水污染治理技術(shù)探討

張榮卉

(鎮(zhèn)雄縣監(jiān)測站，云南 鎮(zhèn)雄 657100)

鎮(zhèn)雄縣地處三峽庫區(qū)的云貴川三省接壤處，境內(nèi)無煙煤儲(chǔ)量豐富，縣域內(nèi)有橫江、赤水河、烏江三大水系，屬三峽庫區(qū)的支流來水。由于煤炭大規(guī)模開采，每年向縣域河流排放廢水近664.2萬t，而且大多數(shù)煤礦排放的廢水中含F(xiàn)e、SS等污染因子，致使河流、河床由灰黑色逐漸變成穩(wěn)定的鐵紅色。氈帽營小河就是一個(gè)典型的例子，因受烏峰鎮(zhèn)內(nèi)煤礦廢水的嚴(yán)重污染，終年呈鐵紅色，被喻為“馬尿”河。

1 鎮(zhèn)雄縣煤礦廢水的水環(huán)境現(xiàn)狀

縣域內(nèi)煤礦開采廢水中，同一煤礦的不同因子有的超標(biāo)，有的達(dá)標(biāo)。不同區(qū)域的煤礦相同污染因子濃度波動(dòng)很大，如山腳煤礦總懸浮物384mg/L，大海子煤礦的總懸浮物1540mg/L，而大山煤礦的低至0mg/L;大海子煤礦的總鐵濃度296.42mg/L，而振興煤礦的總鐵濃度0.01mg/L。比照GB20426－2006《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中表2規(guī)定的采煤廢水污染物的排放限值“總懸浮物50mg/L，總鐵6mg/L”，有的廢水污染因子超標(biāo)十幾倍，這樣量大、高濃度的污染廢水如果不經(jīng)處理達(dá)標(biāo)就排放，對地表水、生態(tài)環(huán)境、人體健康的影響是難以估計(jì)的。

2 煤礦廢水的排放量

通過鎮(zhèn)雄縣環(huán)境科研監(jiān)測站對縣域大海子煤礦、山腳煤礦、大順煤礦等16家煤礦的廢水監(jiān)測數(shù)據(jù)來比照分析全縣的117個(gè)煤礦，計(jì)算出每個(gè)煤礦廢水的平均年涌水量為5.68萬m3，廢水中懸浮物的平均濃度為154 mg/L，鐵的平均濃度為47.45mg/L，錳的平均濃度為3.9mg/L。即每年向縣域河流排放廢水 664.2萬 t，排放總懸浮物1022.9t，排放總鐵315.2t，排放總錳25.87t。

3 不同性質(zhì)煤礦廢水的危害

鎮(zhèn)雄縣煤礦廢水主要有酸性廢水和非酸性廢水(主要是指含懸浮物礦井廢水)兩種。

分析調(diào)查顯示，酸性礦井廢水的主要污染物為:大量的氫離子，PH＜6;鐵離子，呈二價(jià)或三價(jià);含有一定的懸浮物，主要是煤、巖粉和粘土等細(xì)小顆粒物，尤其是煤粉，其含量為幾十至幾百mg/L;含鈣、鎂、錳等其它金屬離子及硫酸根、氯根等陰離子。

如果直接外排含鐵、含SS的酸性礦井廢水，它將污染地表水體和土壤，對水生生物有重大影響:抑制魚卵和幼蟲的發(fā)育，使魚類遷移、回避或致毒死亡;使水體中的重金屬及無機(jī)物毒性增大，對生態(tài)環(huán)境的藻類、真菌等產(chǎn)生毒害作用，損害浮游生物生長;使受納水體如河流中的水生維管束植物、底棲無脊椎動(dòng)物和魚類的品種多樣性及種群數(shù)量日趨減少;酸性礦井水中伴隨著鐵離子，使酸性水流入排水溝、河流之后，水體發(fā)黃 (人們常說的銹水)，色度嚴(yán)重超標(biāo)，還將破壞自然景觀。

非酸性礦井水在鎮(zhèn)雄縣較少，其主要污染物是懸浮物。含懸浮物礦井水多呈灰黑色，排入水體后，會(huì)造成水體外觀惡化、渾濁度升高，改變水的顏色。懸浮物沉積河底淤積河道，危害水底棲生物的繁殖，影響漁業(yè)生產(chǎn);沉積于灌溉的農(nóng)田，則會(huì)堵塞土壤毛細(xì)管，影響通透性，造成土壤板結(jié)，不利于作物的生長。

4 現(xiàn)階段主要煤礦酸性廢水處理方法

現(xiàn)階段國內(nèi)常用的煤礦廢水處理方法有主動(dòng)處理和被動(dòng)處理。

主動(dòng)處理技術(shù)有中和法，即向廢水中投加一定量的混凝劑和助凝劑，使廢水中金屬離子生成氫氧化物沉淀與水分離，使廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

被動(dòng)處理法有可滲透反應(yīng)墻和人工濕地等。被動(dòng)處理技術(shù)不需要添加化學(xué)物質(zhì)，利用自然產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)和生物作用去除酸性廢水中的污染物，不需要機(jī)械設(shè)備、建筑設(shè)施，也不需要日常的操作和維護(hù)，所以運(yùn)行費(fèi)用低，但處理效果不如中和法，處理系統(tǒng)不穩(wěn)定，占地面積一般比較大。

雖然中和法處理工藝中需要反應(yīng)設(shè)備和中和劑，但是其反應(yīng)時(shí)間短，工藝流程簡單，處理效果好，不產(chǎn)生二次污染。

5 鎮(zhèn)雄縣煤礦廢水治理工藝及效果

5.1 技術(shù)方法

鎮(zhèn)雄縣地處高原地區(qū)，經(jīng)濟(jì)落后，但有豐富的石灰?guī)r，結(jié)合廢水處理方法的特點(diǎn)，中和法在鎮(zhèn)雄縣煤礦廢水處理中非常實(shí)用。采用明礬和熟石灰作為中和劑，在廢水外排前，根據(jù)廢水特征和涌水量有選擇、有針對性地按比例投加一定量的中和劑，以增大廢水的沉降速率，提高處理效果。

5.2 技術(shù)方案

(1)調(diào)查煤礦廢水污染情況，對煤礦廢水進(jìn)行采樣分析，查明廢水中的主要污染因子;

(2)選擇具體的煤礦廢水處理工藝;

(3)修建處理設(shè)施，機(jī)械設(shè)備安裝、調(diào)試。

5.3 技術(shù)路線 (圖1)

5.4 設(shè)備和操作說明

(1)加藥房為6m2左右的磚混結(jié)構(gòu)房。

(2)加藥裝置由攪拌器和一個(gè)具有一定容積的圓形液槽組成，攪拌器功率為370W，液槽有效容積為0.3 m3。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可根據(jù)日排放廢水量作適當(dāng)調(diào)整。每個(gè)煤礦企業(yè)應(yīng)配備2套，1套用來攪拌混凝劑溶液，另1套用來攪拌石灰水溶液，該裝置可以定做。

(3)氧化混合渠高40cm，寬30cm，長度不低于10m，坡度應(yīng)不小于8%，并在渠內(nèi)均勻安裝3塊擋水板。擋水板寬34cm、高20cm，確保所投藥品能與廢水充分混合。

(4)沉淀池為兩套系統(tǒng)，作污泥清除時(shí)輪換使用。沉淀池可用磚石砌筑，有效容積應(yīng)不小于小時(shí)廢水排放量的0.5倍。池的長寬比例不小于4，有效水深不超過3m，各進(jìn)出水口均為30cm的正方形，并保持在同一水平面。

(5)所投藥品為聚合氯化鋁和熟石灰。明礬的投加量為150～250g/t廢水，具體用量應(yīng)根據(jù)廢水排放性質(zhì)現(xiàn)場調(diào)試確定;熟石灰粉的投加量取決于廢水的酸堿度，當(dāng)pH＜7時(shí)，其投加量應(yīng)以能使pH值調(diào)至7～8時(shí)的用量計(jì)算;當(dāng)pH值為中性或偏堿性時(shí)，投加量則為明礬用量的1～2倍即可。使用時(shí)分別稱取明礬和熟石灰粉6 kg，倒入各自的液槽，然后各加水300kg，啟動(dòng)攪拌器，待藥品溶解或攪拌均勻后，根據(jù)計(jì)算投藥量，由止水閥勻速加入廢水中，但石灰水的投加必須保持在攪拌狀態(tài)下進(jìn)行。

(7)當(dāng)?shù)谝粋€(gè)沉淀池的沉積物達(dá)到其有效容積的2/3時(shí)，應(yīng)換用另一套沉淀系統(tǒng)，同時(shí)用潛水泵將該套沉淀系統(tǒng)的上清液抽出，清除池內(nèi)污泥后再投入使用。

5.5 處理效果

對大順煤礦、大海子煤礦和山腳煤礦3個(gè)煤礦實(shí)施該廢水處理工藝，該工藝對 COD、Fe、SS、Mn各污染因子的處理效果，如圖2～圖4所示。

6 結(jié)語

本文結(jié)合鎮(zhèn)雄縣地域條件、煤礦礦井廢水特性、處理方法的特點(diǎn)，提出了簡單實(shí)用的中和沉淀的廢水處理技術(shù)方案。該方案對煤礦廢水治理具有投資少、處理效果明顯，實(shí)用性和可操作性都很強(qiáng)的特點(diǎn)。能從根本上解決煤礦廢水污染問題，對降低水環(huán)境中的污染負(fù)荷，增強(qiáng)水體自凈能力，改善生態(tài)環(huán)境，都將起到重要作用。

［1］史競男，趙丙華，王濤．堿性物質(zhì)中和法在處理煤礦廢水中的應(yīng)用 ［J］．環(huán)境科學(xué)與管理，2005，30(6)．

［2］王磊，李澤琴，姜磊．酸性礦山廢水的危害與防治對策研究［J］．環(huán)境科學(xué)與管理，2009，10(10)．

［3］徐志誠．酸性礦井水的人工濕地處理方法綜述［J］．礦山安全與環(huán)保，2005，32(2)．

［4］莫睿．都勻市菠蘿沖煤礦酸性高鐵煤礦廢水污染治理研究［J］．廣東化工，2010，37(9)．