煤礦綜合廢水處理及回用技術(shù)研究

李素媛

(大同煤礦集團(tuán)設(shè)計研究有限責(zé)任公司，山西 大同 037003)

作為世界上最大的煤礦開采國，我國在煤礦廢水處理領(lǐng)域的發(fā)展相對落后。相關(guān)調(diào)查顯示，我國有近乎一半的煤礦不進(jìn)行廢水處理，這在很大程度上造成了環(huán)境污染和水資源浪費。為了扭轉(zhuǎn)煤礦廢水處理這一領(lǐng)域的現(xiàn)狀，本文著重介紹廢水的綜合處理和煤礦的回收利用。

1 煤礦廢水概述

1.1 煤礦廢水來源

煤礦產(chǎn)生的廢水大多來自于礦井涌出的水，洗煤過程中產(chǎn)生的廢水以及不穩(wěn)定礦物成分的浸出。煤巷中的地下水在壓力下流入街道，然后從街道流出，這些水中含有很多污染物。洗煤廢水包含部分小直徑的顆粒，主要是碳礦中的碳塊和黏土材料。由于洗煤廢水中的懸浮顆粒物比較小，簡單的篩除和過濾很難做到完全清除，導(dǎo)致排放出來的洗煤廢水異常渾濁。

1.2 煤礦廢水的危害

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，礦井水一般含有CODcr和SS，而這兩種物質(zhì)呈酸性且有一定的毒性。因此，帶來的水污染問題十分嚴(yán)重，甚至?xí)^(qū)域內(nèi)的地下水和地表水系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞。另外，油類污染物在煤礦中很常見，這種水殘留在地面上很難去除。一旦油膜在地面孔隙之間形成，就會破壞土壤原本的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，阻礙微小分子的自由活動。這將會導(dǎo)致莊稼吸收不到養(yǎng)分而變得不在生長，甚至?xí)?dǎo)致莊稼死亡甚至大面積絕收。通常情況下，煤礦的大多數(shù)污染來源都是因為有機物。煤礦企業(yè)在對煤礦進(jìn)行開采運輸時所產(chǎn)生的細(xì)小粉末留到水中，就會造成水污染，帶有水污染的水通常顯示為灰色和黑色，有些污水還呈現(xiàn)泥狀和油污狀，一旦油污進(jìn)入到水體中便會大量聚集在一起，經(jīng)過發(fā)酵最終會產(chǎn)生大量微生物，這些微生物一旦數(shù)量過多，便會導(dǎo)致整個水體水質(zhì)變差，不僅會影響水環(huán)境質(zhì)量，甚至?xí)躺?xì)菌和病毒，對水體周圍的生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重威脅[1]。

2 煤礦廢水再生回用現(xiàn)狀

煤礦開采會用掉大量水資源，因此，煤礦也是我國工業(yè)用水的主要生產(chǎn)單位。由于水資源的匱乏，很多煤礦在開采生產(chǎn)過程中往往因水資源短缺而不得不減產(chǎn)，甚至是停產(chǎn)。煤礦礦井涌水主要來自周圍環(huán)境的地下水和地表水。地下水是由于含水層、隔水層以及煤礦開采過程中缺乏導(dǎo)水裝置而沿著道路流下的涌滲水。同時，由于地表的塌陷和頂板巖石的塌陷，地表水流入井道或道路。礦井涌水還包括煤炭生產(chǎn)過程中礦區(qū)除塵和防火的水。由于礦井水來自地下水，礦井水的污染程度較輕，礦井水的質(zhì)量與一般城市徑流相似，但不同于城市污水。這部分水包含大量懸浮固體，需要進(jìn)一步處理以減少對周圍環(huán)境的破壞。

在采礦的第一階段，排水量隨降水量的增加而增加。在表層部分這種關(guān)系更為明顯，但在開采的中后期，相應(yīng)的關(guān)系并不明顯，也就是說，降水增加，排水量幾乎增加很小或沒有增加。我國的礦山屬于采礦的末期，降水量與礦井涌水量關(guān)系不明顯，涌水量變化不大。

3 煤礦綜合廢水處理技術(shù)

我國煤礦廢水的處理技術(shù)分別是物理化學(xué)法、生物處理法和自然生態(tài)處理法。

3.1 物理化學(xué)法

物理化學(xué)法是一種完善的煤礦廢水處理技術(shù)，該技術(shù)主要通過物理和化學(xué)的作用進(jìn)行煤礦廢水的處理。提取、膜分離、氧化吸附等典型技術(shù)屬于物理化學(xué)方法的范疇。

3.2 生物處理法

除了物理化學(xué)法外，生物處理法也是煤礦生產(chǎn)廢水處理的常用技術(shù)，在生物處理中，氧化溝處理屬于典型技術(shù)，是一種活性污泥處理系統(tǒng)。該技術(shù)的應(yīng)用可實現(xiàn)余下的煤制水中總CODCr和總氮去除量的76.7%。因此，這種復(fù)雜的廢水處理技術(shù)具有很高的實用性[2]。

3.3 自然生態(tài)處理法

除以上兩類外，自然生態(tài)處理法還廣泛應(yīng)用于我國煤礦廢水綜合處理技術(shù)中。濕地處理、土地處理等都屬于該方法的類別。在自然生態(tài)處理的應(yīng)用中，該方法通?？梢耘c礦井綜合廢水處理之間形成有利局面。

4 煤礦廢水的回用再生技術(shù)

4.1 混凝沉淀工藝

混凝沉淀是一個復(fù)雜的過程，將物理和化學(xué)原理與生物作用原理結(jié)合在一起?；炷恋砉に囀窃诔浞职l(fā)揮磁分離的理化原理以及生物學(xué)原理各自優(yōu)勢作用的基礎(chǔ)上，將兩者有機結(jié)合，通過把磁塵添加到常規(guī)的凝結(jié)和沉淀過程中，可以將煤礦廢水中的細(xì)小灰塵、碎末聚集在一起，進(jìn)而形成絮凝的一種新的污水處理工藝。該工藝的優(yōu)點是絮凝效果好，磁性粉塵可以通過磁粉回收。但是這種工藝的成本相對較高，且不適用所有地區(qū)，還沒有被廣泛應(yīng)用，技術(shù)的成熟度有待提高，因此，限制住了這種方法的推廣與實際應(yīng)用。

4.2 物理過濾技術(shù)

物理過濾技術(shù)主要是依靠物理顆粒和濾網(wǎng)之間的相對尺寸來過濾出污染物顆粒。一般而言，過濾介質(zhì)的表面積或所用濾層的粒度小于排氣顆粒，進(jìn)而起到凈化水質(zhì)的作用?，F(xiàn)階段，基于物理去污原理的去污方法分別有深床過濾、轉(zhuǎn)盤過濾和濾布過濾技術(shù)等，在二次廢水處理之前需要進(jìn)行混凝、沉淀和過濾以進(jìn)行高級處理，還涉及活性炭吸附，超濾膜和高級氧化的過程[3]。

4.3 生物濾池工藝

生物過濾器(滴濾池技術(shù))的技術(shù)是在介質(zhì)過濾材料中填充生物膜的床，并同時連續(xù)吹入氧氣以維持微生物的呼吸。通過消耗廢氣中的有機物，微生物會減少水中有害物質(zhì)的成分。微生物經(jīng)過生存和繁衍之后，能夠持續(xù)消耗廢氣中的有機物。當(dāng)需要進(jìn)行處理的煤礦廢水經(jīng)過介質(zhì)時，養(yǎng)分和氧氣會跟隨要處理的水?dāng)U散到生物膜里。之后，氧氣和養(yǎng)分將與廢水中的微生物發(fā)生同化反應(yīng)，進(jìn)而通過微生物過濾其他雜質(zhì)。生物濾池工藝主要用到了生物、物理和化學(xué)方面的原理，因而，運用生物濾池工藝進(jìn)行廢水回用的方法的效果較好。但更適合在污染嚴(yán)重和營養(yǎng)豐富的水質(zhì)中運用，缺點是在廢水再生的實際實施中，對微生物的生長條件有一定要求。

4.4 其他技術(shù)

膜處理技術(shù)包括膜微濾和超濾技術(shù)、納濾、反滲透、膜生物反應(yīng)器技術(shù)等。它基于微生物分解和膜分離工藝用于廢水處理。將超濾/微濾系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng)等重要的組成部分安裝在曝氣池中，從而消除了傳統(tǒng)的二次沉淀池，處理后的水質(zhì)更好，它可以直接用作飲用水。膜的直徑為102 nm～104 nm或更大。過濾效率與微量元素的大小和去除部位有關(guān)。此外，它還具有臭氧氧化技術(shù)，具有很強的氧化能力，臭氧氧化常用于消毒，屬于常溫常壓下可輸送的氣體。廢水必須現(xiàn)場處理，對廢水進(jìn)行快速消毒殺菌效果好，而且處理技術(shù)相對環(huán)保。臭氧將被還原為氧氣，從而可以增加水中的溶解氧，而不會產(chǎn)生污泥和二次污染。

5 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國民生活水平的不斷提高，人們的日常生活、生產(chǎn)對于水質(zhì)的要求變得更高，再加上構(gòu)建環(huán)保型社會的基本理念的持續(xù)推進(jìn)，需要加強煤礦綜合廢水的處理與回收利用能力，不斷創(chuàng)新廢水處理技術(shù)和回收利用技術(shù)，從而在解決煤礦廢水排放問題的同時，實現(xiàn)保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境的基本目標(biāo)。