煤礦水污染現狀及其治理工藝的優化改進

褚彥辛

（忻州市環境保護研究所，山西 忻州 034000）

近年來，我國越來越重視生態文明建設，在環境污染治理方面投入了大量資源，也制定了很多政策[1]。煤礦開采過程中不可避免的會產生大量的工業廢水，這些工業廢水如果不加以處理而直接進行排放，必然會對周圍的水資源造成一定程度的污染[2-3]，破壞煤礦周邊的生態環境，威脅附近居民的身體健康。尤其是我國很多煤礦都分布在水資源比較匱乏的地區，這對煤礦所在地區水資源的利用更是雪上加霜[4]。為了盡可能減少甚至避免煤礦開采對周圍水資源造成的污染問題，必須采取相應措施，對煤礦工業廢水先治理后排放，這也是所有煤礦企業必須要做的重點工作[5-6]。本文主要針對某煤礦目前存在的水污染問題進行分析，然后對其煤礦工業廢水治理工藝進行優化改進，取得了很好的應用效果。

1 煤礦水污染現狀分析

1.1 煤礦開采中的水污染情況

某煤礦企業每年可以開采600萬t的煤礦資源，為本地區社會經濟發展做出了非常重要的貢獻。但是該煤礦企業在運行過程中也給本地區的環境造成了一定程度的污染，比如煤礦開采過程中會產生大量的工業污水，平均每天排放的煤礦污水就達到了3000m3，最高時每天的污水排放量可達到5000m3。經過深入的調查研究，發現煤礦開采過程中產生的工業污水整體上呈現灰黑色，而出現這種情況的原因在于水體中混入了大量的煤粉和巖粉，這些顆粒狀物質混入水體后形成懸浮物使得水體呈灰黑色，且內部包含有大量其他污染物。為了對煤礦生產中產生的污水進行綜合治理，因此對污水中包含的各類污染物進行了詳細的檢測分析，結果如圖1所示，圖中還顯示了各類污染物對應的排放標準。

圖1 煤礦污水中的污染物種類及其含量

從圖中可以看出，煤礦污水中包含的污染物種類主要包括COD、BOD5、石油類、鐵離子、錳離子、總氮、NH3-N，且這些污染物濃度均超過了排放標準。由于煤礦污水中包含有大量的懸浮物，且這些懸浮物需要經過很長時間沉淀才能得以處理，這就給煤礦污水處理工作帶來了很大的困難，增加了污水治理的成本。COD、鐵離子和錳離子的含量（質量濃度）嚴重超標，其排放標準分別只有20 mg/L、0.3 mg/L、0.1mg/L，而污水中的實際含量卻分別達到了130mg/L、12.85 mg/L、2.15 mg/L。另外，污水中的石油類含量也存在一定程度的超標，主要原因在于煤礦機械裝備在工作時存在漏油現象，使水體受到了污染。

1.2 原有煤礦污水處理工藝

為了盡可能降低煤礦污水對附近環境造成的不良影響，在煤礦井下專門設置了污水處理車間，整個車間占用的面積超過了1 500 m2，并且還專門設置了1個清水池，體積為900 m3，基于全自動凈水工藝對煤礦污水進行處理。煤礦污水首先在預沉淀池中進行自動沉淀，再通過水泵將沉淀后的污水提升到全自動凈水器中，且在凈水器前端設置有管道混合器，作用是向內部添加PAC和PAM藥劑，藥劑的作用是對水體中的各類污染物進行吸收并沉淀。污水連同藥劑進入凈水器后，首先需要經過斜板沉淀區，藥劑與污水中的污染物在該區域發生反應并進行沉淀，然后再利用砂濾對其進行過濾處理。

在以往的工程實踐中，這種煤礦污水處理工藝取得了很好的應用效果，可以有效的將污水中的污染物含量降低到排放標準以下。然而隨著煤礦開采效率的不斷提升，污水的排放量逐漸增大，且污水中的懸浮物、污染物含量也越來越多，使得原有的煤礦污水處理工藝無法滿足實際處理需要，經該工藝處理得到的水中污染物含量偶爾有超標的現象?；诖耍斜匾獙υ撎幚砉に囘M行優化改進。

2 煤礦水污染治理工藝優化方案

在充分考慮煤礦污水排放標準的前提下，針對原有工藝中存在的缺陷問題進行優化改進，優化后的煤礦污水處理工藝流程圖如圖2所示。在原有污水處理工藝流程的基礎上，添加的裝置主要包括加藥裝置、高效混凝劑、高效旋流凈化器等。煤礦污水工藝流程可以概述如下：煤礦生產中排放的污水首先在沉淀池中進行自行沉淀；再通過凈化器進水泵將其注入到高效混凝器中，同時利用PAC、PAM加藥裝置向內部添加藥劑；污水和PAC、PAM藥劑在高效混凝器中充分反應后，將其排放到高效旋流凈化器中；在凈化器中通過離心方式和重力方式對污水中的各類具有不同密度的物質進行有效分離，由于沉淀物密度較大，可直接沉降到凈化器的底部并流入污泥存儲池中，利用污泥進料泵將其輸送到污泥濃縮裝置中進行處理，而藥劑密度最小會浮在最上層，直接進行回收再利用，清水則位于中間部位，位于中上部的清水可以直接排放到清水池中，位于中下部的清水進行過濾后也可排放到清水池中。優化后的方案中對兩種藥劑分別設置加藥裝置，目的在于可以根據實際情況對兩種藥劑的投放量進行精確控制與調整，以達到最優的污水處理效果。

圖2 優化改進后的煤礦污水處理工藝流程圖

3 煤礦水污染治理效果分析

將優化改進后的煤礦污水工藝流程應用到實踐中，取得了很好的應用效果。如圖3所示為煤礦污水處理前后內部包含的污染物含量情況，圖中還顯示了各類污染物的去除率。從圖中可以看出，煤礦污水在處理前各類污染物含量均相對較高，但是通過污水處理工藝進行優化治理后，各類污染物的含量均降低到了排放標準以下。其中，污染物質去除率最高的為石油類、鐵離子和錳離子，其去除率分別達到了98.97%、97.67%和95.35%，其次為COD、BOD5和總氮，對應的去除率分別達到了86.15%、78.29%和70.04%，去除率最低的是NH3-N，為44.83%。

圖3 煤礦污水處理效果統計分析圖

通過對煤礦污水處理工藝的優化改進，使得污水中包含的各類污染物濃度均降低到了排放標準以下。處理后的水可以直接排放到環境中，并不會對環境造成污染，有效保障了周圍的生態環境和附近居民的身體健康。另一方面，采用了優化后的污水處理方案后，使得污水處理能力有了顯著提升，最高時可以達到5 000 m3/d，完全能夠滿足煤礦實際生產中的污水排放量。

4 結論

通過對煤礦生產中產生的水污染情況進行了簡要分析，并對污水處理工藝進行優化改進，所得結論主要如下：

1）煤礦污水中包含的污染物種類主要包括COD、BOD5、石油類、鐵離子、錳離子、總氮、NH3-N，且這些污染物濃度均超過了排放標準，必須進行處理。

2）原有的煤礦污水處理工藝已經無法滿足現在的處理需要，導致排放的污水中偶爾會出現污染物超標的情況，急需對其進行優化改進。

3）根據煤礦生產的實際情況和污水排放標準設計了污水處理方案，將該方案應用到工程實踐中，使得排放的污水中各類污染物濃度均控制在排放標準以內，取得了很好的應用效果，獲得了很好的經濟效益和社會效益，并得到了煤礦企業和社會人員的一致認可。