礦井的污水處理及再利用的研究探討

摘要：本文首先介紹了我國煤礦礦井污水處理現(xiàn)狀，提出了礦井污水深度處理技術(shù)開發(fā)的重要性。從工作原理將深度處理技術(shù)分為物理法、化學(xué)法和生物法，并對(duì)列舉了幾種典型的深度處理技術(shù)工藝流程和參數(shù)。深度處理后的礦井污水可以作為農(nóng)耕用水和居民生活用水。

關(guān)鍵詞：礦井污水;深度處理;懸浮物;回收利用;

1 前言

雖然我國進(jìn)入改革開放階段時(shí)期后，煤炭開采的規(guī)模和產(chǎn)量大幅度增加，并且在支撐我國國民經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展中起到了至關(guān)重要的作用。但是，即使進(jìn)入到新世紀(jì)，我國很多地區(qū)的煤礦工程技術(shù)仍較為落后。例如我國煤礦礦井的污水處理技術(shù)仍處在粗放式的處理模式，造成嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)，既增加了煤炭單位的生產(chǎn)運(yùn)行成本由加劇了我國水資源短缺的矛盾。因此，提高煤礦生產(chǎn)企業(yè)的礦井污水處理技術(shù)水平，提高污水利用率是煤炭企業(yè)發(fā)展所需要重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)難題。

2 礦井污水處理與再利用現(xiàn)狀

表1分別列舉了四種煤礦礦井污水的組成和性質(zhì)。從表1中可以看出，煤礦礦井污水的主要污染物包括了懸浮物和一些陰離子、金屬陽離子污染物，而我國很多煤礦生產(chǎn)單位對(duì)煤礦礦井污水處理的等級(jí)僅僅停留在懸浮物處理的初級(jí)處理，污水在礦井井下匯總后通過揚(yáng)程泵輸送到地面污水處理池，通過混凝、沉淀、過濾、消毒等凈化處理。凈化后的污水只能作為井上井下地面濕法降塵、井下生產(chǎn)回用、礦井消防管道、洗煤廠、電廠補(bǔ)充用水等工業(yè)級(jí)別用水，無法滿足礦產(chǎn)周邊區(qū)域的農(nóng)田用水或生活用水，更不能直接作為飲用水。同時(shí)，并不是所有經(jīng)過懸浮物脫除處理后的煤礦礦井污水都能夠回收作為工業(yè)用水使用，造成了局部地區(qū)的環(huán)境污染和生態(tài)破壞。

統(tǒng)計(jì)了2005年、2010年和2015年我國煤炭行業(yè)中煤礦礦井污水排放利用情況，可以看出，隨著煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國煤礦礦井污水的回收利用率逐年增加，已經(jīng)從2005年的35%左右發(fā)展到2015年的75%。這依賴于近年來大量的煤礦污水深度處理技術(shù)的研究、開發(fā)與應(yīng)用。

3 礦井水深度處理技術(shù)現(xiàn)狀

3.1深度處理技術(shù)原理

從處理技術(shù)的原理可以將礦井污水的深度處理技術(shù)分為物理法、化學(xué)法和生物法。（1）物理法處理污水的技術(shù)主要包括絮凝沉淀法、吸附法和膜分離法。其中絮凝沉淀法主要通過向污水中添加PAC等混凝劑，破壞污水中膠體穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)污水中微納米懸浮顆粒的聚集形成絮凝體，在離心或重力的作用下實(shí)現(xiàn)懸浮物的深度脫除;吸附法主要是利用多孔固體材料對(duì)污水中微納米懸浮物顆粒的吸附作用，實(shí)現(xiàn)污水中的懸浮物顆粒脫除。常用的固體材料包括活性炭、硅藻土、高分子樹脂等。膜分離法主要利用半透膜兩端的滲透壓差、濃度差以及電位差等推動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)污水中污染物選擇性滲透，達(dá)到定向分離和去除污染物的目的。（2）化學(xué)法處理污水的技術(shù)主要包括電解法和深度氧化法等。其中電解法基于電化學(xué)的化學(xué)原理，強(qiáng)化污水中污染物的氧化還原反應(yīng)，并通過電極吸附和徐凝沉淀的作用實(shí)現(xiàn)污水中污染物處理的目的。深度氧化法是利用強(qiáng)氧化劑（臭氧、雙氧水等）或者是在高溫高壓環(huán)境下實(shí)現(xiàn)污水污染物的氧化降解處理。（3）生物法處理污水的技術(shù)根據(jù)使用的微生物生活習(xí)性分為好氧生物處理方法、厭氧生物處理方法以及好氧/厭氧生物處理方法。無論哪種方法，其原理都是根據(jù)污水中污染物的種類選擇合適的微生物群，實(shí)現(xiàn)污染物的降解。

3.2深度處理技術(shù)工藝

對(duì)這些深度處理技術(shù)的工藝做出更詳細(xì)的工藝流程、工藝參數(shù)的歸納總結(jié)。

1、磁混凝沉淀工藝

磁混凝沉淀技術(shù)同時(shí)融合了物理、化學(xué)和微生物處理原理，是一種復(fù)合型先進(jìn)處理技術(shù)。首先，在傳統(tǒng)的污水混凝沉淀處理工藝中添加特種磁性材料，實(shí)現(xiàn)磁粉與礦井污水中的懸浮顆粒絮凝沉淀，實(shí)現(xiàn)快速沉降的目的。磁混凝沉淀處理技術(shù)對(duì)懸浮床沉淀凈化處理能力強(qiáng)，磁粉顆粒回收利用，但是特種磁性材料的開發(fā)成本較高，存在市場(chǎng)推廣的問題。

2、膜處理技術(shù)

膜分離處理技術(shù)具有凈化效果高、操作簡(jiǎn)單、工藝條件溫和的特點(diǎn)，在海水淡化技術(shù)中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，是水質(zhì)深度處理與回收利用的關(guān)鍵性技術(shù)。反滲透膜分離技術(shù)一種典型的膜處理技術(shù)，其工作原理是通過加壓作用使得污水中的水分子和分子量小于100的物質(zhì)通過反滲透膜，而溶解性鹽離子和大分子有機(jī)物則無法通過。反滲透膜分離技術(shù)主要包含了污水初級(jí)處理、膜分離和后續(xù)處理三個(gè)處理環(huán)節(jié)。初級(jí)處理環(huán)節(jié)主要是通過混凝、沉淀、過濾、吸附等除去污水中的懸浮顆粒、有機(jī)物以及調(diào)節(jié)污水溶液的pH、溫度等。后續(xù)處理主要是做消毒、曝氣等處理。趙曙光等人使用反滲透處理技術(shù)對(duì)煤礦污水進(jìn)行深度處理，經(jīng)過初級(jí)徐凝沉淀護(hù)理和反滲透膜分離技術(shù)后，凈化水可以直接作為飲用水使用。

3、生物濾池工藝

礦井污水首先進(jìn)行絮凝沉淀的初級(jí)處理，處理后的水進(jìn)入到微生物濾池，同時(shí)微生物養(yǎng)料和氧氣也擴(kuò)散到微生物濾池當(dāng)中，通過微生物的無氧或有氧呼吸作用實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物、氧氣和養(yǎng)料的同化作用，生產(chǎn)二氧化碳和可降解物質(zhì)。最后通過反沖洗水可以獲取凈化水。生物濾池處理技術(shù)結(jié)合物理截流、化學(xué)吸附和微生物技術(shù)，也屬于一種綜合性處理技術(shù)。

4 結(jié)論

煤礦井下污水深度處理工藝技術(shù)的應(yīng)用不僅可以降低企業(yè)生產(chǎn)成本還能緩解我國淡水資源供需不足的問題，傳統(tǒng)的污水懸浮物初級(jí)處理已經(jīng)很難滿足發(fā)展需求，必須要開發(fā)應(yīng)用深度處理技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 林昊， 陳曉艷. 煤礦各類廢水處理及綜合利用途徑的探討[J]. 內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)， 2017（z2）：31-32.

[2] 苗立永， 王文娟. 高礦化度礦井水處理及分質(zhì)資源化綜合利用途徑的探討[J]. 煤炭工程， 2017， 49（3）：26-28.

[3] 倪新華. 姚橋煤礦礦井水深度處理系統(tǒng)改造[J]. 能源技術(shù)與管理， 2018， 43（2）：157-160.

[4] 陳照運(yùn). 煤礦礦井廢水深度處理及回用分析[J]. 給水排水， 2014， 40（1）：48-51.

[5] 韓少華， 范華， 喬大磊，等. 高錳酸鉀-粉狀活性炭在煤礦生活污水深度處理中的強(qiáng)化作用[J]. 能源環(huán)境保護(hù)， 2011， 25（1）：12-15.

作者簡(jiǎn)介：

薛冰（1992.05—） 性別：男， 籍貫：山東省青島人 學(xué)歷：本科，畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）現(xiàn)有職稱：助理工程師，研究方向：環(huán)境工程。