煤礦生產污水處理及資源化利用

孟慶松

（山西焦煤集團有限責任公司 山西太原 030000）

引言

隨著我國對于環境重視程度的不斷提高，保護環境和可持續發展成為各企業需要在生產中予以關注的重點內容。基于煤礦企業在生產過程中會產生較多污水的情況，推進煤礦生產污水處理技術的應用，提高對于生產污水的資源化利用效果，就需要煤礦企業不斷提高煤礦生產污水設備的應用效果。下面對煤礦企業的生產污水處理技術以及資源化利用的情況展開分析。

1 煤礦生產污水形成原因

1.1 地質原因

以往的煤礦生產更多的注重煤礦產量和質量，甚至有些企業盲目開采，從而有了一系列的問題，其中煤礦生產階段產生的污水是最為突出的問題。大量的調查與研究發現，地質問題是形成污水的常見原因，因為我國大多數煤層聚集在華北、西北、華南及西南等地區，而且各個地區的地質情況存在一定的差異，因此會選擇不同的采礦方法，與此同時也要選擇不同的污水處理方法。例如華南地區的煤礦，在進行煤礦生產階段，不可避免的會產生大量污水，而且會直接向河流中排放，通過河流進入地下水和采煤區中，從而導致礦區污水含量增加。實際上，如果水文地質存在不規則運動狀態時，將會導致地下水的運動速度存在無規律的變化，進而使排放到地下水中的污水進入自然區域中，誘發大面積的水污染。

1.2 煤礦生產原因

通常情況下，煤炭資源常常會與其他礦石混合在原始地層中，在煤礦生產階段，更多的是對煤炭資源的挖掘、清洗、篩選和運輸。其中，在煤炭資源開采挖掘、清洗篩選階段，都會有污水產生。同時，在煤礦生產階段，大型機械開始在礦井巷道中對煤炭資源進行開采和挖掘，此時要借助大量水資源對機械設備降溫處理，并沖洗掉機械設備上的廢棄物，誘發煤礦生產污水。

2 煤礦生產污水處理技術分析分析

據有關調查顯示，我國大多數煤礦企業在針對生產污水進行處理的過程中，都是從生物法、混合法、混凝法、雙膜法等四種處理方法入手，并逐漸發展延伸成為不同功能的生產工藝：生物除磷工藝、循環間歇曝氣工藝、連續循環曝氣工藝以及膜生物流化床工藝等形式[1]。具體的煤礦生產污水處理技術的應用模式如下：

2.1 生物法的生物除磷工藝

生物法的生物除磷工藝主要是利用一些厭氧消化生物所具有的揮發性以及營養物的特殊性質，將其在煤礦生產污水中進行應用，從而達到除去煤礦生產污水磷物質的效果。這種生物除磷工藝具有生物法與化學法的結合性特點，其利用厭氧消化生物中活性污泥所具有的有機酸揮發性，通過成為聚磷菌生產的營養物質，在活性污泥中快速增加數量，達到增殖的效果。此后，通過這部分活性污泥回流在厭氧消化生物系統當中，并長時間保持造生產污水處理池中完成高效除磷；并在厭氧的條件，利用化學除磷法同步處理污泥所釋放的磷物質。對于煤礦生產污水的處理，利用生物除磷工藝，可以將污水中的各種難以清除的金屬離子元素進行處理，達到減少污水重金屬元素的效果，提高污水凈化程度。

2.2 循環間歇曝氣工藝

循環間歇曝氣工藝是利用高負荷氧化溝和序批式活性污泥作為煤礦生產污水處理的主要物質，發揮前者的高效率和后者的高出水效果，提高煤礦生產污水處理的質量，使其不僅能夠達到有效去除有機污染物的效果，而且還符合了我國的一級污水排放標準，進而提高水源的再利用程度。循環間歇曝氣工藝的核心在于物理學原理的應用，通過在煤礦生產污水蓄水池中增加循環流通設備，讓蓄水池的污水長時間保持流動。

2.3 連續循環曝氣工藝

連續循環曝氣工藝是通過將物理和化學處理手段作為煤礦生產污水處理的核心方法，通過在煤礦生產污水處理蓄水池中增設連續進水式曝氣設備和反應池，使生產污水轉化為凈化水，進而達到去污效果。連續循環曝氣設備的安裝，通常是在蓄水池中設定間隙為15mm 的沉砂池或者機械格柵等，實現對污水有機物和懸浮物的降解和處理；同時利用連續式進水曝氣達到綜合去污、除磷和脫氮的效果。這種連續循環曝氣工藝在應用時，可以達到對煤礦生產污水中煤粉和巖粉分層處理的效果，并利用曝氣系統的化學反應去除污水中的有害物質。

2.4 膜生物流化床工藝

膜生物流化床工藝是通過應用雙膜法來達到深度處理污水的效果，其具有凈化生產污水各元素、降低污染指標的效果，并通過劃分為生物流化床和陶瓷膜分離兩個系統，借助不同系統的功能來去除煤礦生產污水中的有害物質、污染成分。經過膜生物流化床工藝的處理，一方面煤礦生產污水可以直接流入循環水系統，進行資源化利用；另一方面可以提前進行RO 脫鹽預處理，減少原有的過濾流程；并通過降低有機物含量來提高RO 膜使用時間，進而提高水資源的利用效率。

2.5 混合法和混凝法的應用

混合法作為另一種深度處理煤礦生產污水的技術，其主要是通過在煤礦生產污水池中應用不同種類的混凝劑進行反應，進而提高對污水的處理效果。通常情況下，其會與高錳酸鉀進行一定比例的混合，達到凈化煤礦生產污水的效果。混凝法與混合法存在的最大差異在于：混凝法是在混凝劑的影響下，與煤礦生產污水中的各種物質發生不同的化學反應，達到中和煤礦生產污水中的有機酸、產生凝固物等，并經過斜管沉淀和介質過濾兩個步驟，完成污水處理沉淀，等其流入清水池之后再利用。

3 煤礦生產污水處理后的資源化利用

上面已經對煤礦生產污水處理技術和不同的處理工藝進行了大致的分析，可以發現：生物法、化學法以及物理法是進行煤礦生產污水處理的重要手段，通過與不同設備和處理工藝相結合的方式，有效去除煤礦生產污水中的重金屬元素、煤粉物質以及其他有害成分，達到凈化煤礦生產污水水質的目標[2]。經過煤礦生產污水的處理，不僅可以減少煤礦生產污水的污染元素，使其滿足我國的污染排放標準；而且經過反應、沉淀、過濾、凈化以及消毒等操作可以成為煤礦生產的二次用水，提高了水資源的利用效率，并減少了煤礦企業生產成本。下面對于煤礦生產污水處理后的資源化利用角度進行詳細的分析。

3.1 生活用水

基于煤礦生產污水的特殊構成成分，其在污染物上集中在重金屬物質、磷元素、氮元素等，并存在較少的有毒有害物質，經過多次的凈化、沉淀可以得到較為純凈的水源。這種實際情況就意味著在對煤礦生產污水處理之后，達到國家規定的相應標準，如排放標準、生活用水標準、農業用水標準等，可以應用在除煤礦生產的其他領域，這也就構成了煤礦生產污水處理后的資源化利用體系。將煤礦生產污水處理后作為生活用水進行應用，需要將煤礦生產污水經過預調節、完整沉淀、砂石過濾、煤泥處理以及超級過濾凈化等五個流程的處理之后，并在檢驗達到相應的標準后投入循環應用系統。對于煤礦生產污水的處理也是在多次微電解、攪拌和泥渣分離去除煤礦生產污水的污染物之后，完成初步的污染物去除；并經過后續的過濾撇去懸浮物，超濾凈化完整整個煤礦生產污水處理操作。一般而言，經過超濾凈化處理的煤礦生產污水，可以滿足日常生活基本的水質要求，可以在清水池中再次沉淀凈化之后再送到附近的居民區作為非飲用水進行生活化場景的應用，適當滿足一些地區的水資源需求。

3.2 礦區再生產用水

經過煤礦生產污水處理之后，還可以應用到煤礦的再生產當中，成為煤礦生產的循環用水。一般煤礦企業在設計生產污水處理系統時，都會相應的建立循環水資源系統，將經過處理的生產污水流入到特定的清水池中，通過循環水利用系統將其再次投入到煤礦的生產當中，解決煤礦生產的部分水資源需求[3]。通常這部分可以用作煤礦再生產的污水集中在生活污水和其他廢水上，經過沉淀、氧化處理和消毒將其輸送到清水池，通過再循環系統作為煤礦生產的洗煤水或者井下灑水。

而如果一些煤礦生產污水中含有部分的油物質，則需要多次經過調節池處理、高濁度沉淀以及混合器分離等操作之后，將其作為井下灑水進行應用，并避免出現其他用途。經過將煤礦生產污水進行處理之后再投入到煤礦生產當中，一方面可以實現煤礦生產用水的自我循環，減少對于新水源的取用量，達到資源化利用的目標；另一方面也可以減少煤礦的投資，使其在環境污染治理上的投入大大減少，從而提高煤礦的經濟收益。

3.3 農業生產用水

在煤礦生產污水處理之后，其可以作為周圍地區的農業用水，滿足田地農作物的灌溉需求。但是，將煤礦生產污水作為農業用水與作為生活用水存在相似之處：都要滿足我國關于用水水質的需求。這就意味著在處理煤礦生產污水的過程中，需要經過多次一級凈化或者二級凈化去除煤礦生產污水中的各種雜質和污染處置，使其能夠達到農業生產用水的灌溉標準，進而在滿足農田灌溉需求的同時，提高水資源利用效率，實現煤礦生產污水的資源化利用。然而，農業生產用水不同于生活用水的方面在于其不需要將煤礦生產污水中的所有成分進行去除，對于煤礦生產污水中部分微量的金屬元素，如氮元素、磷元素等進行保留，在減少處理成本的同時，由農田內的土壤、生長的作物以及部分微生物完成凈化處理。這可以更為高效的實現對于煤礦生產污水的處理，保障其盡快的緩解農業生產用水狀況，甚至還可以使得農作物充分利用到有益的金屬元素或者將其作為有機肥料，促進農作物的生長發育。

結語

綜上所述，通過分析煤礦生產污水處理技術和處理工藝，不僅可以為煤礦企業進行生產污水的處理提供不同的技術手段，而且也為煤礦企業選擇多種處理設備提供了借鑒，進而達到提高煤礦企業經濟效益的目標。而對于煤礦生產污水處理后的資源化利用分析，則是煤礦企業探索可持續發展之路的重要實踐，可以實現水資源的重復利用和高效利用。