煤炭污水處理現(xiàn)狀和技術(shù)措施探究

白 茹，岳秀萍

1.太原理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太原 030024;2.煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030001

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境問題越來越突出，引起了全社會的極大關(guān)注。污水處理一直是我國環(huán)境保護(hù)中的重要問題，而煤炭污水處理更是重中之重。煤炭污水的出現(xiàn)是不可避免的，因此，煤炭污水處理是否有效是評價(jià)我國污水處理水平的關(guān)鍵要素之一。

1 我國煤炭污水的源頭

煤炭是我國最常用的能源之一，在我國整體能源結(jié)構(gòu)當(dāng)中，煤炭占到了其中的75%，為我國工業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。煤礦企業(yè)是煤礦開采的主要單位，我國山西和河南等省煤礦資源較為豐富。煤礦污水伴隨煤礦井下開采大量出現(xiàn)，這些煤礦污水不可能長時(shí)間留在煤礦開采井中，需要定時(shí)排放才能夠保證井下開采作業(yè)的進(jìn)度。但是，由于煤礦污水本身就含有大量的有害礦物質(zhì)，如果不經(jīng)過處理就直接排放，那么勢必會對周圍環(huán)境造成污染，尤其是煤礦周圍的山林、農(nóng)田和河流，所造成的污染是長期的。此外，我們知道水資源是無可替代的，如果水資源出現(xiàn)短缺，那么煤礦開采的規(guī)模和工程布局也會受到制約，我國山西、河南等地區(qū)雖然煤礦資源比較豐富，但是山西、河南地區(qū)都是我國的缺水大省，因此，當(dāng)?shù)氐拿旱V開采形勢也不容樂觀。為了保障礦區(qū)的正常運(yùn)作，有些開采地段不得不使用定時(shí)供水作業(yè)，以保證煤礦開采的最低限作用。如果煤礦廢水直接排放到河流或者土壤當(dāng)中，那么不僅會造成環(huán)境的破壞，還會浪費(fèi)煤礦開采中的水資源，無法有效實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)循環(huán)利用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國煤礦礦井排水量約為47億m3，約占整個(gè)采礦業(yè)的85%，但是水資源的利用率卻只有21%。此外，根據(jù)國家地質(zhì)部門的相關(guān)調(diào)查，我國已有37%的煤礦區(qū)域處于缺水狀態(tài)，有20%的煤礦區(qū)處于嚴(yán)重缺少狀態(tài)。如果不能夠有效運(yùn)用煤炭污水處理技術(shù)的話，那么礦區(qū)缺水狀態(tài)將會一直持續(xù)下去，致使周圍的生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化，從而影響周圍居民的生活環(huán)境和身體健康。

2 煤礦污水處理技術(shù)發(fā)展以及現(xiàn)狀的分析

煤礦污水內(nèi)所含物質(zhì)較多，各類化學(xué)成分互相干擾變化。在同一煤礦井里，煤礦污水中可能含有鐵、錳等金屬物質(zhì)，同時(shí)也可能會含有硫、氯等非金屬有機(jī)物或氣體。有些礦井廢水呈現(xiàn)的是弱酸性，即便是同一礦井的廢水，由于所處層級不一樣，那么水的性質(zhì)也會有所差別，甚至差別較大。正是由于煤礦污水中的物質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此，污水處理的難度也隨之加大。根據(jù)煤礦污水的主要成分來分，我國的煤礦污水可以被分為高濁礦井污水、高礦化度礦井污水和酸性礦井污水。

2.1 高濁礦井污水

高濁礦井污水主要含有以下幾點(diǎn)特征:(1)高濁煤礦礦井污水的懸浮物較多，水質(zhì)感官性較差。(2)高濁煤礦礦井污水在混凝過程中較難成型，有機(jī)物沉降效果比較差。(3)懸浮物的顆粒小、相對比重較輕。

在通常情況下是使用混凝劑來處理高濁礦井污水，污水處理混凝劑可以通過水泵來混合形成，此外還可以使用機(jī)械混合和管道混合兩種方式來生產(chǎn)混凝劑。沉淀池和澄清池是高濁礦井污水處理的主要場所。沉淀池中一般采用平流式沉淀和斜管板沉淀的方式，這兩種沉淀方式的沉淀能耗較低，但是設(shè)施占地面積較大，并且非常容易造成堵塞;澄清池中一般采用水流循環(huán)澄清和機(jī)械加速澄清兩種方式，水流循環(huán)澄清具有操作簡單、能耗低、易于維護(hù)和符合沖擊能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，機(jī)械加速澄清雖然占地面積相對較小，但是在污水澄清過程中所需的能耗較大，一些機(jī)械設(shè)備的后期維護(hù)成本被比較高，所具備的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有水流循環(huán)澄清多，在實(shí)際中也沒有得到多次的應(yīng)用。

2.2 高礦化度礦井污水

由于某些煤礦開采層處于碳酸鹽類巖層和硫酸鹽類巖層之間，所以在煤礦開采的時(shí)候難免會融入一些化學(xué)有機(jī)物或多種礦物質(zhì)，從而就形成了高礦化度礦井污水。在過去，污水處理人員往往會采用電滲析法來處理高度礦化礦井污水，這種方法雖然具備一些優(yōu)點(diǎn)，但是不能夠完全去除污水中的化學(xué)有機(jī)物和礦物質(zhì)，而且在處理過程中需要極大的能耗，因此這種方法被后來的反滲透裝置處理技術(shù)所取代了。反滲透裝置污水處理技術(shù)需要使用反滲透膜，而反滲透膜污染問題也是急需得到解決的問題之一。

2.3 酸性礦井污水

酸性礦井污水很好理解，從字面上來看就是煤礦污水的性質(zhì)呈酸性。酸性礦井污水的PH 值一般都比較低，通常情況下是在2 到5 之間，而酸性礦井污水中的Fe 和SO2－4的濃度相對較高。通常情況下是采用化學(xué)處理法來處理酸性礦井污水，向礦井內(nèi)部投放堿性化學(xué)藥片和石灰石來降低污水的酸性，但是化學(xué)處理法的設(shè)備噪音較大，容易讓污水產(chǎn)生二次污染，處理結(jié)果不穩(wěn)定。

3 煤礦污水問題處理措施的分析

通過對我國煤礦污水處理工藝和現(xiàn)狀的全面分析，筆者了解到了煤礦污水處理的大致方式和現(xiàn)狀，針對現(xiàn)狀當(dāng)中的問題，提出了相應(yīng)的完善措施。這里我們舉例分析，某煤炭污水處理廠的污水處理能力為130m3/h，主要的處理場所是煤堆場、煤礦碼頭作業(yè)區(qū)降雨所形成的煤礦污水。首先要配置出相關(guān)的污水處理藥劑。在配制時(shí)，采取人工投藥、自動(dòng)攪拌的方式。配制污水處理藥劑的方法主要有以下三種:(1)無機(jī)混凝劑配置法:配制濃度在3%到7%之間的藥劑。(2)有機(jī)混凝劑配置法:配制濃度在0.03%到0.2%之間的藥劑。(3)酸劑配置法:使用水來稀釋硝酸，配制濃度在12%左右的硝酸溶液。

具體的工藝流程見圖1:

圖1 煤礦污水處理工藝流程圖

煤礦污水在經(jīng)過格欄過濾后進(jìn)入沉淀池，然后在通過手電兩用啟閉機(jī)利用位差自流讓其進(jìn)入加壓井當(dāng)中，經(jīng)潛水排污泵處理加壓之后，按照污水處理廠130m3/h 的污水處理能力，將煤礦污水與預(yù)先調(diào)制的混凝劑充分混合后，送入高效旋流凈水器當(dāng)中，并且在凈水器的進(jìn)水管之前設(shè)置電磁流量計(jì)和調(diào)節(jié)混凝劑，同時(shí)進(jìn)行污水濁度檢驗(yàn)工作，將污水的濁度送往污水處理控制室，檢驗(yàn)合格之后打開電動(dòng)閥門DF1，同時(shí)關(guān)閉DF2，然后將SS 指和PH 值檢驗(yàn)合格的污水排入清水池當(dāng)中。若檢驗(yàn)不合格，那么則打開DF2，關(guān)閉DF1，將污水排入加壓井當(dāng)中，進(jìn)行二次處理。若在無污水處理狀態(tài)下，那么所有的電動(dòng)閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)。

從圖1 給出的信息來看，該套系統(tǒng)能夠有效處理煤礦污水中的物理與化學(xué)污染物，從而提升了煤礦污水處理的質(zhì)量。

4 結(jié)束語

總而言之，我國目前的煤礦污水處理還存在著很多急需解決的漏洞。對于煤礦污水處理的新工藝也在不斷的研發(fā)當(dāng)中，各種處理技術(shù)都將得到進(jìn)一步的開發(fā)和利用。

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