煤礦污水處理過程的工藝改造

楊 虹

(西山煤電(集團(tuán))有限責(zé)任公司職業(yè)病防治所，山西 太原 030053)

引 言

我國(guó)水資源十分匱乏，并且分布及其不均勻，因此要求我們?cè)诿旱V生產(chǎn)生活用水過程中，對(duì)污水的處理及處理后的水進(jìn)行綜合利用，這樣不僅可以提供煤礦的生產(chǎn)用水，同時(shí)可以解決礦區(qū)的生活用水，對(duì)礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展起到很大作用。

1 污水主要來源以及處理要求

1.1 污水主要來源

這種污水的特點(diǎn)是硬度和礦化程度不是特別高，水的pH值呈酸性，水中的懸浮物質(zhì)主要是一些非常小的煤塵以及礦塵，對(duì)于這種污水的處理手段是通過混凝沉淀的方法進(jìn)行處理。

2) 礦井高礦化度的水

這種污水主要特點(diǎn)是硬度非常大，其中含有大量的無機(jī)鹽，其質(zhì)量濃度可以達(dá)到1 000 mg/L以上，pH值為中性或者偏堿性。這種水質(zhì)如果飲用會(huì)對(duì)人體造成傷害；如果用于農(nóng)業(yè)用水將會(huì)對(duì)土壤造成板結(jié)，加速土壤的鹽漬化；如果用來作為建筑用水的話，對(duì)混凝土的強(qiáng)度會(huì)造成影響；如果用于熱水供應(yīng)，將會(huì)在管道產(chǎn)生嚴(yán)重的水垢。對(duì)于這種礦化非常高的污水處理，其關(guān)鍵點(diǎn)是通過對(duì)污水進(jìn)行脫鹽工藝，通常的手段是采用反滲透法、離子交換法以及電滲析法等。

3) 礦井酸性水

采煤過程中會(huì)伴隨出現(xiàn)硫鐵礦，這種物質(zhì)和水發(fā)生氧化反應(yīng)生成H2SO4，導(dǎo)致水體呈酸性，且pH值低于6。這種污水如果直接排放會(huì)造成地表水的pH值下降，導(dǎo)致水體成酸性，對(duì)水生物造成危害，同時(shí)對(duì)于土壤的pH值造成影響，土壤呈酸性將對(duì)農(nóng)作物的產(chǎn)量造成非常大的影響。并且這種污水對(duì)管路的腐蝕作用非常強(qiáng)。針對(duì)此種污水的處理方法，通常是采用中和法進(jìn)行處理，近年也用到了濕式生態(tài)處理以及微生物處理的手段。

4) 礦區(qū)生活污水

生活污水主要來自礦區(qū)日常辦公、居住產(chǎn)生的污水，這類污水的來源范圍比較廣。此類污水中在許多指標(biāo)方面嚴(yán)重超過了標(biāo)準(zhǔn)值，主要的超標(biāo)物質(zhì)包括：懸浮物濃度(SS)、5日生化需要量(BOD5)、化學(xué)需氧量(COD)以及細(xì)菌總數(shù)等。本文通過對(duì)多個(gè)煤礦進(jìn)行生活污水采樣，統(tǒng)計(jì)分析后得出了如第216頁表1所示的生活污水主要污染物的含量情況。

1.2 污水處理要求及處理后用途

對(duì)于經(jīng)過污水處理工藝處理以后的礦區(qū)污水，如果達(dá)標(biāo)可以進(jìn)行使用，主要用途包括：礦區(qū)防塵、消防用水、廁所清洗、園林綠化用水以及工地用水等方面。近年來，綠色發(fā)展已經(jīng)深入各行各業(yè)，高科技手段的不斷推陳出新使得煤礦污水的治理已經(jīng)出現(xiàn)了非常多的手段，有些處理技術(shù)甚至能夠?qū)⒔?jīng)過處理后的污水作為生活用水，最新的處理手段處理后的水甚至可以直接飲用[1]。

伴隨著礦區(qū)綠色發(fā)展理念的不斷推行以及高科技技術(shù)在污水處理方面的應(yīng)用，有些煤礦污水經(jīng)過處理以后可以用作生活用水，包括洗衣、洗澡有的甚至可以直接用來飲用。

巡講活動(dòng)由區(qū)衛(wèi)計(jì)局牽頭組織,協(xié)調(diào)財(cái)政、教科體、新聞媒體、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、醫(yī)療單位各部門共同參與,依托區(qū)醫(yī)院健康管理中心(治未病)技術(shù)力量,組織專班、專人撰寫課件,經(jīng)過篩選、審查,再修改、再完善,確保巡講準(zhǔn)備工作到位,同時(shí),結(jié)合掛包駐幫深入貧困戶開展“三減三健”宣講到戶院、指導(dǎo)到鍋邊、服務(wù)到餐桌,讓健康生活方式成為時(shí)尚。

表1 煤礦生活污水取樣分析結(jié)果

根據(jù)污水處理后的使用范圍的制定不同的污水處理標(biāo)準(zhǔn)，主要標(biāo)準(zhǔn)如下列各項(xiàng)。

1) 處理后可直接排放的，需要滿足GB 20426-2006《煤炭工業(yè)污染物標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

2) 處理后的水用途為消防用水或者防塵灑水的，需要按照《煤礦井下消防、灑水設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行處理并且符合標(biāo)準(zhǔn)。

3) 污水經(jīng)處理后主要用于煤礦生產(chǎn)用水的，其污水處理需要符合MT76-2002《液壓支架(柱)用乳化油、濃縮物及其高含水液壓液》的相關(guān)規(guī)定。

4) 污水經(jīng)處理后用途為廁所沖洗、園林綠化及建筑用水等方面的，其污水處理標(biāo)準(zhǔn)需要符合GB/T18920-2002《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》中的相關(guān)規(guī)定[2]。

5) 煤礦污水經(jīng)處理后主要作為生活用水的，污水處理的標(biāo)準(zhǔn)需要符合GB5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)規(guī)定。

2 污水處理工藝改造

在對(duì)煤礦污水進(jìn)行處理的時(shí)候，需要根據(jù)國(guó)家相關(guān)的環(huán)保規(guī)定，制定符合煤礦設(shè)計(jì)需要的污水處理工藝的改造計(jì)劃，制定改造方案以后需要相關(guān)部門進(jìn)行可行性論證。

如圖1所示為煤礦污水處理工藝的改造流程圖。

圖1 礦井污水處理工藝改造流程

對(duì)改造工藝流程的具體說明如下。

1) 在改造的方案中，新增加了包括預(yù)沉池、反沖洗集水池、復(fù)用水池、PLC集中監(jiān)控系統(tǒng)、泵房在內(nèi)的主要設(shè)備及其他輔助設(shè)施，同過對(duì)原系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的合理利用，通過與新系統(tǒng)污水處理站相關(guān)設(shè)備的有機(jī)結(jié)合，達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的污水處理功能。

2) 通過科學(xué)手段合理提升對(duì)煤礦污水的深度處理，使深度處理后的水能直接回收利用，能夠達(dá)到國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，符合居民飲水的水平。圖1中的復(fù)用水池為進(jìn)行深度水處理提供水源。如圖2所示為改進(jìn)工藝設(shè)計(jì)的深度水處理過程流程圖。

圖2 污水深度處理流程

3 污水深度處理工藝

首先利用水泵將煤礦井下排出的污水抽到地面沉淀池里，礦井水經(jīng)過沉淀池進(jìn)行沉淀以后繼續(xù)流向調(diào)節(jié)池進(jìn)行處理，在調(diào)節(jié)池中主要是經(jīng)過加藥泵處理，加藥泵中主要成分是絮凝劑，絮凝劑的作用是使污水形成混合液，然后混合液在助凝劑的作用下形成絮凝體，經(jīng)過助凝劑作用后污水經(jīng)過迷宮斜管進(jìn)行沉淀、過濾處理，最后進(jìn)入復(fù)用水池中等待進(jìn)一步回收處理。

深度水處理的工藝流程：通過以上步驟的預(yù)處理以后污水進(jìn)入服用水池，通過過濾泵的抽取使復(fù)用水池水進(jìn)入帶有超級(jí)濾網(wǎng)的盤式過濾裝置中，并且在進(jìn)入超級(jí)濾網(wǎng)之前及之后都需要使用阻垢劑，通過超級(jí)濾網(wǎng)過濾以后，水進(jìn)入超濾水池，然后通過高壓水泵抽取進(jìn)入下一步的反滲透系統(tǒng)，在經(jīng)過反滲透裝置后水質(zhì)達(dá)標(biāo)就可以進(jìn)入清水池，在清水池中經(jīng)過進(jìn)一步的消毒殺菌處理就可以提供給用戶作為生活用水使用了[3]。

4 單體工藝設(shè)計(jì)

煤礦進(jìn)行污水處理的滲透裝置可以通過對(duì)污水中含有的陰陽離子以及一些有害物質(zhì)進(jìn)行處理。反滲透裝置主要由加藥器、壓力泵、過濾網(wǎng)、儲(chǔ)水裝置、反滲透器件及RO清洗部件組成，這種反滲透一般采用一級(jí)反滲透，進(jìn)行反滲透的主要流程是：通過主起作用的是透過性膜，利用壓力的作用形成膜分離的效果形成了反滲透。通常，滲透膜是一種有中心管以及反滲透膜導(dǎo)流管共同組成的，為了形成反滲透裝置，可以通過在玻璃鋼制成的壓力容器里加入一些RO膜元件的方式。根據(jù)理論分析可以知道，污水經(jīng)過反滲透裝置以后，水中原本存在的大部分的有機(jī)物、微生物以及幾乎全部的鹽分去除，從而對(duì)水質(zhì)的提高起到了非常大得作用。

對(duì)于煤礦的污水處理系統(tǒng)的監(jiān)控部分主要可以由下列幾部分功能：由可編程序控制器為核心制作的控制系統(tǒng)能夠完成需要的數(shù)據(jù)分析、信號(hào)預(yù)處理以及故障報(bào)警功能；通過流量計(jì)檢測(cè)污水流量變化情況、通過壓力計(jì)檢測(cè)壓力、利用液位計(jì)檢測(cè)水位、電導(dǎo)率測(cè)試儀檢測(cè)水的電導(dǎo)率以及pH檢測(cè)儀檢測(cè)水中的pH值，檢測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算處理后通過系統(tǒng)進(jìn)行顯示；對(duì)系統(tǒng)故障的報(bào)警主要包括，儲(chǔ)水水箱水位超限報(bào)警、反滲透系統(tǒng)如水及出水電導(dǎo)率超高報(bào)警以及其它故障報(bào)警。

5 結(jié)語

煤礦的污水主要包括生產(chǎn)污水及生活污水，對(duì)不同的污水水源應(yīng)該進(jìn)行分流后單獨(dú)進(jìn)行處理。雖然我國(guó)的煤礦污水處理已經(jīng)經(jīng)過了多年的發(fā)展，并且在處理過程中取得了一定的成效，但是煤礦污水處理不合理導(dǎo)致環(huán)境污染的惡劣事件仍然還在發(fā)生，因此需要通過進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)煤礦污水處理工藝的改進(jìn)來對(duì)煤礦污水進(jìn)行合理的處理回收，來促進(jìn)我國(guó)煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。