煤礦污水處理過程的工藝改造

楊 虹

(西山煤電(集團)有限責任公司職業病防治所，山西 太原 030053)

引 言

我國水資源十分匱乏，并且分布及其不均勻，因此要求我們在煤礦生產生活用水過程中，對污水的處理及處理后的水進行綜合利用，這樣不僅可以提供煤礦的生產用水，同時可以解決礦區的生活用水，對礦區的可持續發展起到很大作用。

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，水中的懸浮物質主要是一些非常小的煤塵以及礦塵，對于這種污水的處理手段是通過混凝沉淀的方法進行處理。

2) 礦井高礦化度的水

這種污水主要特點是硬度非常大，其中含有大量的無機鹽，其質量濃度可以達到1 000 mg/L以上，pH值為中性或者偏堿性。這種水質如果飲用會對人體造成傷害；如果用于農業用水將會對土壤造成板結，加速土壤的鹽漬化；如果用來作為建筑用水的話，對混凝土的強度會造成影響；如果用于熱水供應，將會在管道產生嚴重的水垢。對于這種礦化非常高的污水處理，其關鍵點是通過對污水進行脫鹽工藝，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

采煤過程中會伴隨出現硫鐵礦，這種物質和水發生氧化反應生成H2SO4，導致水體呈酸性，且pH值低于6。這種污水如果直接排放會造成地表水的pH值下降，導致水體成酸性，對水生物造成危害，同時對于土壤的pH值造成影響，土壤呈酸性將對農作物的產量造成非常大的影響。并且這種污水對管路的腐蝕作用非常強。針對此種污水的處理方法，通常是采用中和法進行處理，近年也用到了濕式生態處理以及微生物處理的手段。

4) 礦區生活污水

生活污水主要來自礦區日常辦公、居住產生的污水，這類污水的來源范圍比較廣。此類污水中在許多指標方面嚴重超過了標準值，主要的超標物質包括：懸浮物濃度(SS)、5日生化需要量(BOD5)、化學需氧量(COD)以及細菌總數等。本文通過對多個煤礦進行生活污水采樣，統計分析后得出了如第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

對于經過污水處理工藝處理以后的礦區污水，如果達標可以進行使用，主要用途包括：礦區防塵、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，綠色發展已經深入各行各業，高科技手段的不斷推陳出新使得煤礦污水的治理已經出現了非常多的手段，有些處理技術甚至能夠將經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]。

伴隨著礦區綠色發展理念的不斷推行以及高科技技術在污水處理方面的應用，有些煤礦污水經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。

巡講活動由區衛計局牽頭組織,協調財政、教科體、新聞媒體、鄉鎮、醫療單位各部門共同參與,依托區醫院健康管理中心(治未病)技術力量,組織專班、專人撰寫課件,經過篩選、審查,再修改、再完善,確保巡講準備工作到位,同時,結合掛包駐幫深入貧困戶開展“三減三健”宣講到戶院、指導到鍋邊、服務到餐桌,讓健康生活方式成為時尚。

表1 煤礦生活污水取樣分析結果

根據污水處理后的使用范圍的制定不同的污水處理標準，主要標準如下列各項。

1) 處理后可直接排放的，需要滿足GB 20426-2006《煤炭工業污染物標準》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、灑水設計規范》進行處理并且符合標準。

3) 污水經處理后主要用于煤礦生產用水的，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》的相關規定。

4) 污水經處理后用途為廁所沖洗、園林綠化及建筑用水等方面的，其污水處理標準需要符合GB/T18920-2002《城市污水再生利用城市雜用水水質》中的相關規定[2]。

5) 煤礦污水經處理后主要作為生活用水的，污水處理的標準需要符合GB5749-2006《生活飲用水衛生標準》相關規定。

2 污水處理工藝改造

在對煤礦污水進行處理的時候，需要根據國家相關的環保規定，制定符合煤礦設計需要的污水處理工藝的改造計劃，制定改造方案以后需要相關部門進行可行性論證。

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，新增加了包括預沉池、反沖洗集水池、復用水池、PLC集中監控系統、泵房在內的主要設備及其他輔助設施，同過對原系統相關設備的合理利用，通過與新系統污水處理站相關設備的有機結合，達到系統設計的污水處理功能。

2) 通過科學手段合理提升對煤礦污水的深度處理，使深度處理后的水能直接回收利用，能夠達到國家相關標準，符合居民飲水的水平。圖1中的復用水池為進行深度水處理提供水源。如圖2所示為改進工藝設計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，礦井水經過沉淀池進行沉淀以后繼續流向調節池進行處理，在調節池中主要是經過加藥泵處理，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，經過助凝劑作用后污水經過迷宮斜管進行沉淀、過濾處理，最后進入復用水池中等待進一步回收處理。

深度水處理的工藝流程：通過以上步驟的預處理以后污水進入服用水池，通過過濾泵的抽取使復用水池水進入帶有超級濾網的盤式過濾裝置中，并且在進入超級濾網之前及之后都需要使用阻垢劑，通過超級濾網過濾以后，水進入超濾水池，然后通過高壓水泵抽取進入下一步的反滲透系統，在經過反滲透裝置后水質達標就可以進入清水池，在清水池中經過進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 單體工藝設計

煤礦進行污水處理的滲透裝置可以通過對污水中含有的陰陽離子以及一些有害物質進行處理。反滲透裝置主要由加藥器、壓力泵、過濾網、儲水裝置、反滲透器件及RO清洗部件組成，這種反滲透一般采用一級反滲透，進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。根據理論分析可以知道，污水經過反滲透裝置以后，水中原本存在的大部分的有機物、微生物以及幾乎全部的鹽分去除，從而對水質的提高起到了非常大得作用。

對于煤礦的污水處理系統的監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能夠完成需要的數據分析、信號預處理以及故障報警功能；通過流量計檢測污水流量變化情況、通過壓力計檢測壓力、利用液位計檢測水位、電導率測試儀檢測水的電導率以及pH檢測儀檢測水中的pH值，檢測數據經過計算處理后通過系統進行顯示；對系統故障的報警主要包括，儲水水箱水位超限報警、反滲透系統如水及出水電導率超高報警以及其它故障報警。

5 結語

煤礦的污水主要包括生產污水及生活污水，對不同的污水水源應該進行分流后單獨進行處理。雖然我國的煤礦污水處理已經經過了多年的發展，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致環境污染的惡劣事件仍然還在發生，因此需要通過進一步加強對煤礦污水處理工藝的改進來對煤礦污水進行合理的處理回收，來促進我國煤炭行業的可持續發展。