污水深度處理工藝的應(yīng)用研究

李云霞

（山西高河能源有限公司，山西 長治 046000）

引言

我國是一個煤炭大國，煤炭的儲量大、分布廣，特別是在中西部地區(qū)，煤炭儲量占據(jù)了我國總儲量的68%以上，但由于西部地區(qū)多為半干旱和干旱的氣候類型，水資源匱乏、生態(tài)環(huán)境脆弱，因此對礦井水的處理提出了更高的要求。目前多數(shù)煤礦主要采用了混凝、沉淀+過濾的處理工藝，其對礦井水內(nèi)的氨氮有機(jī)物祛除效率低、經(jīng)濟(jì)性差，處理后出水水質(zhì)達(dá)到了《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB20426—2006）的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但無法滿足新的地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。因此迫切需要對礦井水處理工藝進(jìn)行優(yōu)化，提高其處理效率和可靠性。

本文對臭氧-生物活性炭深度處理工藝、反滲透膜法工藝、活性炭吸附法工藝進(jìn)行了對比分析，最終確定采用臭氧-生物活性炭深度處理工藝作為礦井水處理新方案，對其應(yīng)用情況和技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，新的處理工藝能夠有效除去礦井廢水內(nèi)的氨氮有機(jī)物，使處理后的礦井水達(dá)到了地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，對提升礦井水處理效果具有十分重要的意義。

1 臭氧-生物活性炭深度處理工藝

臭氧-生物活性炭深度處理工藝（O3-BAC），主要是指在進(jìn)行活性炭吸附過濾前首先對礦井水進(jìn)行臭氧處理，使臭氧和礦井水內(nèi)的有機(jī)物進(jìn)行充分接觸，在臭氧的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)行降解，將大分子的有機(jī)物分解為容易被活性炭吸收的小分子化合物[1]。

生物活性炭深處理工藝主要是指以生物活性炭為基礎(chǔ)的一種物理處理方法，處理過程中，在活性炭的表面上能夠形成一種活性生物膜，在進(jìn)行礦井水處理的過程中能夠?qū)⒒钚蕴康奈锢砦胶臀⑸镅趸纸馔瑫r作用，從而有效提升對礦井水的凈化效果[2]。利用生物膜和活性炭相結(jié)合的方案，能夠適應(yīng)多種成分的礦井水，改善了凈化脫污效果，不僅提升了活性炭的使用壽命，而且提高了凈化過程中的效率和經(jīng)濟(jì)性。生物活性炭法的相互作用原理如圖1所示[3]。

圖1 生物活性炭法相互作用示意圖

2 反滲透膜及活性炭吸附

反滲透膜凈化處理是設(shè)置一種具有單向透過性的膜，該膜只允許特定的離子或者小分子化合物選擇性的通過，同時，在薄膜的兩側(cè)設(shè)置壓力差來提高反滲透的效果，從而提高對混合物的分離效果[4]。反滲透膜的截留尺寸為0.1 nm～1 nm 左右，能夠高效、可靠地除去水中的各類膠體、鹽類等。

活性炭是用木炭在高溫缺氧的條件下活化制成的一種材料，其顯著特點(diǎn)是具有極大的比表面積，在和礦井水接觸的過程中，能夠采用物理吸附的方式來除去水中的污染物[5]。當(dāng)活性炭顆粒吸附飽和后，可以通過再次加熱的方法進(jìn)行活性炭再生處理，處理后的活性炭雖然吸附容量會有一定的降低，但其仍具有顯著的吸附效果，從而能夠多次循環(huán)使用，提高了使用的經(jīng)濟(jì)性[6]。

3 不同凈化工藝對比

在對3 種凈化工藝原理進(jìn)行對比分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際對礦井水的凈化需求，對3 種工藝的投資、占地面積、運(yùn)行成本、管理成本、優(yōu)缺點(diǎn)等進(jìn)行了對比分析，結(jié)果表明，采用臭氧-生物活性炭深度處理工藝（O3-BAC）時具有最佳的經(jīng)濟(jì)性，3 種凈化工藝的對比結(jié)果如表1 所示。

表1 不同凈化工藝優(yōu)缺點(diǎn)對比分析表

4 臭氧-生物活性炭深度處理工藝設(shè)計(jì)

為了滿足O3-BAC 的處理工藝流程，本著投資最小、收益最高、凈化效果最優(yōu)的理念，本文設(shè)計(jì)了O3-BAC 的處理工藝流程，為了提高凈化效果，在處理前加入了超濾功能，該臭氧-生物活性炭深度處理工藝流程如圖2 所示[7]。

圖2 臭氧-生物活性炭深度處理工藝流程圖

在工作過程中，首先對礦井水進(jìn)行超濾處理，除去水中的大顆粒物和漂浮物，然后將處理過的水抽入到臭氧接觸池，在臭氧池內(nèi)首先對大分子有機(jī)污染物進(jìn)行化學(xué)降解，使其轉(zhuǎn)換為小分子化學(xué)物質(zhì)，然后再進(jìn)一步傳送到活性炭池內(nèi)，進(jìn)一步對礦井水進(jìn)行物理吸附處理，最后將處理完成的水排出。

根據(jù)實(shí)際監(jiān)測，該礦井水處理工藝，能夠保證處理過的礦井水滿足地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，每年可以減少化學(xué)需氧量排放14.6 t，減少懸浮物排放360 t，有效的提升了礦井水處理的效果，降低了環(huán)境污染。

5 結(jié)論

針對煤礦上采用傳統(tǒng)的混凝、沉淀+過濾工藝對礦井水內(nèi)的氨氮有機(jī)物除去效率低、經(jīng)濟(jì)性差的不足。提出了臭氧-生物活性炭深度處理工藝（O3-BAC）作為礦井水處理方案，對其工藝流程、應(yīng)用效果進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：

1）采用臭氧-生物活性炭深度處理工藝（O3-BAC）時投資少、占地面積小、運(yùn)行成本低，具有最佳的綜合性能；

2）臭氧-生物活性炭深度處理工藝能夠保證處理過的礦井水滿足地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，能夠有效的提升礦井水處理效果，降低對環(huán)境的污染。