發(fā)布時間：2022-04-10 10:48:58
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的煤礦廢水處理論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
摘要：介紹了污水、廢水處理資源化的最新技術和工藝，分析比較了三種工藝方案處理煤礦礦井廢水的系統(tǒng)投資和運行成本，并探討了反滲透水處理技術在煤礦礦井廢水處理中應用的技術經(jīng)濟可行性.煤礦礦井廢水處理回用的綜合運行費用為：2.185-2.465元/噸。其中膜法的處理費用最低為:2.185元/噸。這樣的價格對干旱缺水的西北地區(qū)是很有吸引力的。對礦井廢水進行回收再利用，不但可以減少廢水排放量，又可以使廢水資源化，應該說，它是一種水資源再生的希望方法，也是我國實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的有效途徑之一。
關鍵詞：反滲透 電鍍廢水處理 回收利用
我國人口眾多，淡水資源時空分布不均勻，水資源和社會經(jīng)濟發(fā)展不均衡；人口的不斷增長又使水資源需求量逐年上升，工業(yè)的快速發(fā)展使水污染愈加嚴重，因此造成水資源缺短和水環(huán)境污染現(xiàn)象日趨嚴峻。目前，我國水資源供需矛盾比較突出，全國有300多個城市缺水，其中有114個城市嚴重缺水。21世紀我國水資源供需形勢非常嚴峻，水資源危機將成為所有資源問題中最為嚴懲的問題。要解決這一難題，除水資源的科學管理和優(yōu)化配量之外，充分發(fā)揮高新科技手段在水資源利用中的作用也是十分關鍵的。
近年來，我國每年排污水量約400-500億M3，經(jīng)處理后排放的僅15-25%，由于污水到處橫流，使我國各大水源都產(chǎn)生不同程度的污染，水環(huán)境嚴重惡化[4]。所以，加強污水深度治理，使之不僅達標排放而且還可大量回用，非常必要，這對改善水環(huán)境、緩解水資源的不足，節(jié)約寶貴的水資源都是十分重要的。城市及工業(yè)污水經(jīng)過深度處理后可用于農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)生產(chǎn)、城市景觀、市政綠化、生活雜用、地下水回灌和補充地表水等方面的應用[8]。傳統(tǒng)水處理技術能夠消除部分污染物，將COD、BOD以及重金融等污染物指標降到安全排放標準或雜用（中水）標準，但無法完全消除排水中所含的微量溶解性污染物。采用反滲透膜技術可徹底去除這些污染物，實現(xiàn)嚴格意義下的污水再生。用傳統(tǒng)處理工藝和膜技術集成，可將污水或廢水變成不同水質(zhì)標準的回用水，或使之循環(huán)回用，這樣即緩解了供求矛盾，又減少了污染，還可促進環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[6]。
1 污水廢水資源化技術及應用簡介
水環(huán)境質(zhì)量的嚴重惡化和經(jīng)濟的高速發(fā)展，迫切要求有相應的污水廢水資源化的技術。在這一領域中膜分離技術占有重要的位置和作用。膜分離作為一項高新技術在近40年來迅速發(fā)展成為產(chǎn)業(yè)化的高效節(jié)能分離技術過程。40多年，電滲析、反滲透、微濾、超濾、納濾、滲透汽化，膜接觸和膜反應過程相繼發(fā)展起來，在能源、電子、石化、醫(yī)藥衛(wèi)生、化工、輕工、食品、飲料行業(yè)和日常生活及環(huán)保領域等均獲得廣泛的應用，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟和社會效益。社會的需求使膜技術應允而生，也是社會的需求促使膜技術迅速發(fā)展，使膜技術不斷創(chuàng)新、技術進步，完善，成為單元操作，成為集成過程中的關鍵[1] [9]。
1．1連續(xù)膜過濾技術（CMC）
中空纖維膜由于比表面積大，膜組件的裝填密度大，所以設備緊湊；這種膜因紡制而成，工藝簡單，所以生產(chǎn)成本一般低于其它的膜：由于沒有支撐層均可以反向清洗，特別是一些耐污染性好，對氧化性清洗劑耐受性好的膜的出現(xiàn)，使得在大規(guī)模的污水處理工程中，中空纖維膜的應用有獨特的優(yōu)勢[1] [7]。
CMF技術的核心是高抗污染膜以及與之相配合的膜清洗技術，可以實現(xiàn)對膜的不停機在線清洗清洗，從而做到對料液不間斷連續(xù)處理，保證設備的連續(xù)高效運行。
CMF目前主要用于大型城市污水處理廠二沉池生水的深度處理回用，海水淡化或大型反滲透系統(tǒng)的預處理。地表水地下水凈化、飲料澄清除濁等。
1．2膜生物反應器（MBR）
膜生物反應器是膜分離技術和生物技術結(jié)合的新工藝。用在污水廢水處理領域，利用膜件進行固液分離，截留的污泥或雜質(zhì)回流至（或保留）在生物反應器中，處理的清水透過膜排水，構(gòu)成了污水處理的膜生物反應器系統(tǒng)，膜組件的作用相當于傳統(tǒng)污水生物處理系統(tǒng)中的二沉池[4]。
MBR中使用的膜有平板膜、管式膜和中空纖維膜，目前主要以中空纖維膜為主。
生活污水經(jīng)MBR處理后，生水水源已達到很高的水標準。此方法不僅限于處理生活污水，MBR技術也廣泛地用于染色廢水，洗毛廢水、肉類加工污水等水處理系統(tǒng)。MBR系統(tǒng)的另一個特點是規(guī)?？纱罂尚?，小裝置可用于一個家庭，大型裝置日處理量可達數(shù)萬立方米。
1．3反滲透技術（RO）
反滲透技術是20世紀60年代初發(fā)展起來的以壓力為驅(qū)動力的膜分離技術。該技術是從海水、苦咸水淡化而發(fā)展起來的，通常稱為“淡化技術”。由于反滲透技術具有無相變，組件化、流程簡單，操作方便，占面積小、投資少，耗能低等優(yōu)點，發(fā)展十分迅速。RO技術已廣泛用于海水、苦咸水淡化，純水、超純水制備，化工分離、濃縮、提純，廢水資源化等領域。工程遍布電力、電子、化工、輕工、煤炭、環(huán)保、醫(yī)藥、食品等行業(yè)。
廢水資源化是有開發(fā)增量淡水資源與保護環(huán)境雙重目的。無機系列廢水處理與海水苦咸水淡化采用同類裝并具有較多共性工藝技術。RO可使廢液中的銅、鉛、汞、鎳、銻、鈹、砷、鉻、硒、銨、鋅等離子脫除除90-99%。
目前，反滲透技術在城市污水深度處理，一些工業(yè)廢水深度處理方面的應用受到了高度重視，包括中水回用，污水處理廠二級出水的深度處理，經(jīng)初級處理后的工業(yè)廢水深度處理制取優(yōu)質(zhì)淡水。中東不少缺水國家，在大量采用反滲透海水淡化技術的同時，引入反滲透技技術處理二級污水，出水水質(zhì)可達TDS ≤80mg/L，擴大了淡水資源。如中東地區(qū)、澳大利亞、新加坡等國都有這方面的大型工程實例[9]。
1．4集成膜過程污水深度處理方法
集成膜過程是將超濾/微濾與反滲透（或納濾）結(jié)合使用，形成能夠滿足各咱回用目的的污水深度處理工藝。超濾、微濾可以作為獨立的高級三級處理方法，也是反滲透過程理想的預處理工藝，抗污染能力強、性能優(yōu)越的超濾、微濾單元代替了復雜的傳統(tǒng)處理工藝，而且出水品質(zhì)遠高于三級出水指標，不但完全可以去除污水中的細菌和懸浮物，對COD、BOD也有一定的卻除效果。在超濾、微濾之后使用的反滲透膜，其清洗周期由采用傳統(tǒng)預處理工藝的3-4周增加到半年以上，膜壽命可延長到達-6年。膜集成污水再生工藝具有系統(tǒng)穩(wěn)定、維護少、占地小、化學品用量少、流程簡單和運行費用低等優(yōu)點。
新一代中空纖維超濾（微濾）膜與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，具有機械強度高、抗氧化、抗污染、高通量等特點，在運行工藝上，采用了低壓操作、反沖清洗、氣水沖洗等新技術，使得超濾膜裝置能夠在污染傾向極強的污水介質(zhì)中保持穩(wěn)定的性能，超濾膜的使用范圍因此擴展到了能適應于多種復雜的介質(zhì)環(huán)境，同時大大擴展了反滲透技術的應用范圍，新一代的超濾膜及其系統(tǒng)應用技術的應用范圍，新一代的超濾膜及其系統(tǒng)應用技術將膜技術帶到了一個全新的時代，徹底改變了膜法水處理技術必須依托于復雜、精細的預處理系統(tǒng)的形象，使膜技術應用于二級出水、三級出水以及多種原廢水等許多復雜的水質(zhì)體系的深度處理。
1．5 傳統(tǒng)處理方法
傳統(tǒng)污水三級處理工藝，主要的工藝單元有石灰澄清、重碳酸化、絮凝、沉降、過濾和氣浮等。根據(jù)具體污水排入物質(zhì)的成分的不同，處理方式有所差異。傳統(tǒng)處理工藝存在著工藝復雜、水利用率低、化學品消耗量大的弊病，而且由于無法徹底去除生物絮體及膠體物質(zhì)，致使清洗頻繁，影響了出水水質(zhì)。
2結(jié)論
（1） 煤礦礦井廢水處理回用的綜合運行費用為：2.185-2.465元/噸。其中膜法的處理費用最低為:2.185元/噸。這樣的價格對干旱缺水的西北地區(qū)是很有吸引力的。 （2）用膜法處理煤礦礦井廢水并回用在技術上是完全可靠的，國內(nèi)外都有成功經(jīng)驗。
（3）隨著工業(yè)的快速發(fā)展，水資源的污染日益嚴重，缺水現(xiàn)象會越來越嚴重，工業(yè)廢水的回收利用將會提到議事日程。
（4）從環(huán)境保護方面講，對礦井廢水進行回收再利用具有非常重要的環(huán)境意義。
（5）對礦井廢水進行回收再利用，不但可以減少廢水排放量，又可以使廢水資源化，應該說，它是一種水資源再生的希望方法，也是我國實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的有效途徑之一。
（6）膜法處理煤礦礦井廢水并回用，不但在技術上和經(jīng)濟上都是可行的，經(jīng)濟和環(huán)境效益都非常顯著。
1煤礦污廢水處理
1.1礦井水處理
煤礦礦井廢水主要指煤炭井工開采或露天開采過程中涌出的地下水，以及采煤生產(chǎn)過程中灑水、降塵、滅火灌漿、消防及液壓設備產(chǎn)生的含煤塵廢水。礦井水主要分為含懸浮物礦井水、酸性礦井水、高礦化度礦井水、含鐵錳礦井水四類。含懸浮物礦井水指懸浮物（煤粉、巖粉）≥50mg/L的礦井水，這類礦井水中含有較多煤粒（粉）、巖（石）粉等懸浮物,一般呈黑色,但其總硬度和礦化度并不高；酸性礦井水指pH≤6的礦井水；高礦化度礦井水是指礦化度無機鹽總含量大于1000mg/L的礦井水，也稱為苦咸水。含懸浮物礦井水的主要處理工藝為混凝沉淀（澄清）、過濾、消毒工藝，根據(jù)處理后礦井水的回用途徑，后續(xù)工藝可選用超濾、反滲透工藝。磁懸浮礦井水凈化技術、微砂技術屬于科技創(chuàng)新技術，近年來逐漸開始應用于部分煤礦。酸性礦井水的處理方法主要包括人工濕地法、微生物法、中和法，其中人工濕地法與微生物法在國內(nèi)應用極少，目前應用最廣泛、技術最成熟的中和法為石灰乳中和法，基本工藝流程為中和、曝氣預沉、混凝沉淀（澄清）、過濾消毒。高礦化度礦井水處理工藝分為凈化處理和深度處理兩個部分，凈化處理技術與含懸浮物礦井水處理技術相同，主要采用混凝沉淀（澄清）過濾工藝，深度處理主要指反滲透脫鹽處理。為防止反滲透膜降解和膜污堵，進水中的懸浮固體、尖銳顆粒、微溶鹽類、微生物、氧化劑、有機物、油脂等污染物必須進行預處理。除鐵方法主要有空氣氧化法、化學氧化法和接觸氧化法，除錳方法宜采用化學氧化劑氧化法，同時除鐵除錳可采用化學氧化法或接觸氧化法。井下采空區(qū)過濾凈化技術指充分利用采空區(qū)矸石作為過濾、凈化污水的載體,將井下排水直接注入采空區(qū)凈化處理后，復用于井下生產(chǎn)，減輕了地面礦井水處理設施的處理壓力，提高了礦井水處理水質(zhì)，節(jié)約了污水處理費用。
1.2生活污水
煤礦生活污水主要來自礦區(qū)食堂、沖廁、洗浴等，污染物成分與市政污水類似，以洗浴水為主。礦區(qū)生活污水的有效處理方法主要是活性污泥法，包括CASS工藝、SBR工藝等。SBR法與傳統(tǒng)活性污泥法相比：工藝簡單,調(diào)節(jié)池體積小或不設,無二沉池和污泥回流,運行方式靈活，結(jié)構(gòu)緊湊,占地少,基建、運行費用低;反應過程濃度梯度大,不易發(fā)生污泥膨脹;抗負荷沖擊能力強,厭氧(缺氧)和好氧交替發(fā)生,同時脫氮除磷而不需額外增加反應器。CASS工藝的特點如下:CASS池對水量水質(zhì)變化的適應性和操作的靈活性較高;系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性較高;周期內(nèi)反應器以厭氧—缺氧—好氧—缺氧—厭氧的方式運行,有比較理想的脫氮除磷效果。針對礦區(qū)生活污水的水質(zhì)和水量特點，選用以上兩種方法均有較好的處理效果。2.3洗煤廢水《清潔生產(chǎn)標準-煤炭采選業(yè)》（HJ446-2008）要求煤礦選煤水閉路循環(huán)，即洗煤水中的煤泥全部廠內(nèi)機械回收，洗水全部復用。偶發(fā)排放要求執(zhí)行《煤炭工業(yè)污染物排放標準》（GB20426-2006）。煤礦洗選廠根據(jù)洗選煤量建設煤泥濃縮池，通常一備兩用，煤泥水進入濃縮池濃縮沉淀后，上清液復用于洗選車間，沉淀煤泥由壓濾機壓濾。
2煤礦污廢水綜合利用
提高煤礦污廢水綜合利用率，減少煤礦外排水量、或?qū)崿F(xiàn)污廢水零排放，是解決礦區(qū)水資源缺乏、水環(huán)境污染問題的關鍵。煤礦污廢水綜合利用途徑主要包括煤炭洗選、井下生產(chǎn)用水、消防用水、綠化、防塵等用水；煤礦污廢水經(jīng)處理符合相關標準后，可以用于灌溉周邊農(nóng)田，進一步通過反滲透深度處理后，可用作居民生活用水。企業(yè)間用水優(yōu)化協(xié)調(diào)工程是提高礦井水綜合利用水平的重要途徑之一。礦井水處理后作為礦區(qū)周邊企業(yè)的工業(yè)補充用水，能夠有效緩解整個區(qū)域水資源供需矛盾，減少水源水與地下水開采使用。
3存在問題
3.1礦井水處理工藝設計、設備選型問題。
部分煤礦礦井水處理工程在設計階段對礦井涌水量及水質(zhì)分析不足、設計參數(shù)直接參考地表水水質(zhì)參數(shù)；設備選型不當，集中體現(xiàn)在煤泥壓濾設備壓濾能力不足、故障頻繁；過濾設備過濾材質(zhì)多采用塑料濾珠，容易吸附油脂結(jié)團堵塞，造成濾料更換頻繁，運行成本高。
3.2生活污水處理工藝采用生物膜法（生物接觸氧化法）的處理工藝運行效果欠佳。
煤礦生活污水以工人沐浴沖洗水為主，生活污水中COD濃度較低，約在100mg/l～150mg/l,有時甚至低于100mg/l，因此微生物經(jīng)常出現(xiàn)養(yǎng)料不足，生物膜脫落的情況，出水水質(zhì)達不到設計要求。
3.3污廢水綜合利用率偏低。
《清潔生產(chǎn)標準煤炭采選業(yè)》（環(huán)境保護部HJ446-2008）中對礦井水的回用率有明確要求，在水資源短缺礦區(qū)，清潔生產(chǎn)一級標準要求100%回用，二級標準要求≥95%，三級標準要求≥90%，目前很多礦區(qū)污廢水回用水平偏低于清潔生產(chǎn)三級標準。尤其是部分煤礦礦井涌水量較大（超過10000m3/d），僅靠礦區(qū)自身用水無法提高污廢水綜合利用率。區(qū)域內(nèi)企業(yè)間水資源協(xié)調(diào)利用較少，主要受限于周邊企業(yè)分布距離，用水水質(zhì)等原因。
作者：王莉娜 謝震震 單位：中國神華能源股份有限公司 山東山大能源環(huán)境有限公司
摘要:對煤礦各類廢水的處理以及綜合利用的工作主要包括礦井廢水以及生活廢水等幾個方面。本文闡明煤礦各類廢水處理與綜合利用的方法以及在工作期間所存在的問題，以加強煤礦各類廢水治理和再利用的水平。
關鍵詞:煤礦;廢水處理;綜合利用
我國水資源匱乏的地區(qū)也是煤礦的主要聚集地，據(jù)統(tǒng)計，我國86個重要煤礦區(qū)有70%的煤礦處于缺水狀態(tài)。長時間以來，水資源得不到保障，礦水沒有有效的利用一直是困擾煤炭行業(yè)的難題。因此，加強煤礦各類廢水處理及綜合利用途徑便成為一項非常重要的工作任務。
1煤礦廢水處理
1．1礦井水處理
煤礦開采期間，容易出現(xiàn)礦井廢水，或者因使用滅火灌漿、降塵等設備所形成的煤塵廢水。其中，含懸浮礦井水、高礦化度礦井水、酸性礦井水等是礦井水的主要類型。通常情況下，含懸浮物礦井水中具有很多的煤粒、巖粉，而且它們的含量均≥50mg/L，顏色以黑色為主，硬度及礦化度較低;而pH值≤6的礦井水，則為酸性礦井水;高礦化度礦井水也被叫作苦咸水，通常無機鹽含量不會低于1000mg/L。1．1．1含懸浮物礦井水在進行廢水處理的時候通常采用混凝沉淀工藝，通過對礦井水處理結(jié)束后所使用的回收形式，隨后采用反滲透工藝。其中微砂、磁懸浮礦井水凈化等相關技術是近年來普遍采用的凈化技術。1．1．2高礦化度礦井水凈化以及深化處理是高礦化度礦井水處理的最主要方式。前者所采用的處理技術和上面所提到的含懸浮物礦井水一樣，也是利用混凝沉淀工藝，同時進行反滲透脫鹽處理。而若想避免膜污堵的情況發(fā)生，就一定要對懸浮固體、氧化劑等能夠造成污染的生物采取預處理的方法。1．1．3酸性礦井水的處理方法人工濕地法、中和法等是此類礦井水的重要處理形式，人工濕地法在我國較少使用，當前使用比較普遍的廢水處理方式主要是中和法，它的工藝流程則是曝氣預沉、過濾消毒等。1．1．4其他處理方法空氣、化學以及接觸等氧化法是除鐵普遍所使用的方法。在除錳的時候，主要使用化學氧化劑氧化法，該方法同樣適用于除鐵工作。
1．2生活污水
通常，礦區(qū)食堂、洗浴等地方容易形成生活污水，污染物構(gòu)成和市政污水相同，都是主要來自于洗浴水?；钚晕勰喾ㄊ敲旱V生活污水的主要處理形式，主要有CASS工藝以及SBR工藝兩種。和過去活性污泥法所采用的工藝不一樣，SBR法顯得更為簡單，不用對調(diào)節(jié)池進行設置，無須很大的占地面積以及過高的運行經(jīng)費;由于濃度梯度較大的原因，因此很難出現(xiàn)污泥膨脹的情況;另外，還具有較強的抗負荷功能。CASS工藝的特點為:水質(zhì)變化適應能力強;操作系統(tǒng)非常穩(wěn)定;脫氮除磷功能較強。
1．3洗煤廢水
在有關煤炭清潔生產(chǎn)標準的條文中，明確規(guī)定了煤礦選煤的時候要采取閉路循環(huán)，也就是說用于洗煤的水要進行回收，然后經(jīng)過處理后再進行復用。如果一些用水不得不進行排放，那么則要參照相關的排放標準合理排放。在創(chuàng)建煤泥濃縮池的時候，一定要通過洗選煤量的具體情況來做出決定，不過一般情況下，會采用一備兩用的策略。在煤泥水經(jīng)過濃縮池的沉淀之后，要用上清液進行清洗，沉淀煤泥則由壓濾機進行壓濾。
2存在的問題
2．1礦井水處理工藝設計、設備選型的問題
一些礦井水在被處理的時候，相關人員對水質(zhì)情況不是很了解，設計參數(shù)主要來自地表水水質(zhì)參數(shù);沒有選擇合適的設備類型，在使用煤泥壓濾設備工作期間，沒有形成良好的壓濾效果;在過濾工作中，塑料濾珠是主要被使用的材料，這種材料很有可能會對吸附油脂結(jié)團造成堵塞的情況，導致濾料經(jīng)常需要更換，最終造成運行經(jīng)費過高。
2．2生活廢水處理工藝存在的問題
利用生物膜法處理生活廢水很難取得理想的效果。通常情況下，沐浴水是煤礦生活污水形成的最主要原因。由于COD濃度在整個生活廢水中的比例不高，造成微生物養(yǎng)料不夠充足的情況，直接影響出水水質(zhì)無法滿足設計需求。
3煤礦廢水的綜合利用
加強煤礦廢水的綜合利用效果，降低煤礦的排水量，能夠使礦區(qū)水資源匱乏以及水污染現(xiàn)象得到極大的緩解。其中，對煤炭進行清洗、在井下進行水生產(chǎn)、對用水進行綠化等工作是煤礦廢水進行利用的最有效方式;煤礦廢水的處理情況如果能夠滿足標準要求，那么就可以將它們使用到農(nóng)田的灌溉工作當中，如果再進行更深層次的處理，就能夠用作生活用水。每個單位之間如果能夠做好協(xié)調(diào)工作，就能夠加強煤礦廢水的綜合利用效果。在礦井水得到完善的處理以后，可以將它們作為周圍企業(yè)的工業(yè)用水，解決煤礦區(qū)水資源匱乏的情況，同時還能夠降低地下水的過度利用。對礦井水的綜合利用，一定要從源頭抓起，制定科學合理的保護水資源政策，降低礦井的涌水量;大力推行廢水沉淀過濾方法，在礦井水經(jīng)過處理后再用回到井下生產(chǎn)。另外，在工作期間，還要降低礦井水的地面處理量。在對礦井水進行處理的時候，一定要意識到里面含有的懸浮物粒徑差別較大，沉降速度并不快，因此一定要正確的設置沉淀池的停留時間參數(shù)。在處理礦井水的工作中，處理煤泥水始終都是工作的難點，如果條件允許，最好把煤泥水放入洗煤廠的廢水處理系統(tǒng)，然后和其他廢水一起進行處理。而在使用板框壓濾機的時候，一定要對煤泥水的特點和煤泥量有充分的了解，并且優(yōu)化設備選型。充分利用所能用到的全部用水，并與煤礦廢水的綜合利用相結(jié)合，在需要的時候要充分的根據(jù)所處的地理位置的特點，合理地進行廢水利用。在進行利用期間，不但要確保礦區(qū)能夠得到用水，同時也要確保附近的企業(yè)也能夠得到經(jīng)過處理后的用水，這樣就能夠完成礦井水代替地表水的工作目標，企業(yè)還可以利用礦井水改善當?shù)厮Y源的狀況。
4結(jié)束語
目前對煤礦廢水的處理以及綜合利用的工作還存在一定的問題，想要更好地做好這方面的工作，就一定要降低煤礦的排水量，制定出科學合理的保護水資源的政策，充分利用所能用到的全部用水，與煤礦廢水的綜合利用相結(jié)合。在今后的工作中，相關工作者要積極努力，認真探索，爭取制定出更為完善的方案，從而讓煤礦廢水的處理以及綜合利用的水平邁向一個新的高度。
作者：林昊 陳曉艷 單位：內(nèi)蒙古自治區(qū)環(huán)境科學研究院
我國是采煤大國，能源的發(fā)展依賴于煤炭的利用。采煤過程中會產(chǎn)生一定量的廢水，這些廢水中含有許多化學物質(zhì)，沒有得到妥善處理會造成水資源的污染，環(huán)境污染更加嚴重。如何在平衡環(huán)境的過程中，妥善處理煤炭開發(fā)與廢水處理問題，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，是我國面臨的一個重大問題。
1煤礦企業(yè)問題的發(fā)生和分析
1.1采煤企業(yè)的環(huán)境狀況
我國能源主要依賴于煤炭的開發(fā)，煤炭作為一種資源對于環(huán)境有許多方面的影響，如氣體、廢水、噪聲、廢石等方面的影響。我國作為一個采煤大國，煤炭成為我們的主要能源，煤炭產(chǎn)生的環(huán)境也是令我們較為頭痛的一個重要問題。煤炭在生產(chǎn)、運輸、利用等各個環(huán)節(jié)之中都產(chǎn)生了許多廢水、廢氣，如SO2等問題，這些廢水、廢氣排放到河流之中、大氣之中，造成環(huán)境污染，也會造成我國環(huán)境的惡化，這種惡化很難逆轉(zhuǎn)，所以對于煤炭的開采和處理之中，環(huán)境保護一直是個重大的命題。
1.2煤礦地表水的分析
我國煤礦企業(yè)中70%都缺水，其中40%嚴重缺水。我國煤礦主要集中在西北部地區(qū)，這里煤礦資源豐富，同時水資源缺乏。對于如何在不破壞水資源的基礎上發(fā)展煤礦企業(yè)是一個迫在眉睫的問題，這種嚴重缺水的現(xiàn)象能夠?qū)е滤Y源的缺乏，也能夠促使水資源在一定情況下都不能得到有效改善。在選擇挖掘場地上，一般選擇地勢較高的地方，因為地勢較高，水資源的采集較為便利。因為水資源得不到良好的利用，加劇了西北部地區(qū)水資源的進一步匱乏，這種趨勢不能夠使中國環(huán)境得到進一步改善，反而走向了惡性循環(huán)，造成環(huán)境進一步被破壞。
1.3煤礦地下水的分析
煤礦地下水問題，主要包括井下水污染，這種井下水污染造成的環(huán)境問題以及環(huán)境影響自不必說。因為許多井下水都會流經(jīng)地下水，井下水會帶走許多煤礦中的化學物質(zhì)，這些化學物質(zhì)給井下水帶來了嚴重的污染，也污染了地下水，并且這種污染由于地下水治理的困難，非常容易對周圍的環(huán)境產(chǎn)生嚴重影響。
2煤礦廢水處理技術的價值
中國作為一個能源大國，煤炭是一個不可或缺的能源，但是煤炭產(chǎn)生的環(huán)境問題也是不容忽略的。而且煤礦開采的過程中會產(chǎn)生許多廢水，對于廢水的處理是一個棘手而且緊迫的問題，如果不能改善廢水處理技術，造成帶有有毒有害物質(zhì)的廢水流經(jīng)河流，污染了飲用水，對于環(huán)境來說是一個致命的打擊。煤炭開采過程中需要水資源，但是煤礦豐富的地區(qū)位于我國西北地區(qū)，煤礦的開采如果對于礦井水沒有有效利用，對于礦井中產(chǎn)生的廢水沒有及時加以處理，對于環(huán)境來說是一種致命打擊，也會造成環(huán)境的污染和嚴重破壞。合理有效利用礦井水，對于煤礦中產(chǎn)生的廢水及時處理，不讓這些廢水流向河流，污染環(huán)境，可以提高礦井水資源的利用率，也能提高礦井的資源利用率。合理利用礦井水嫩鞏固減少水資源的浪費和污染，為礦區(qū)經(jīng)濟發(fā)展提供良好的環(huán)境作為支撐，也能夠讓這些礦井中的水資源得到有效利用。水資源的利用率得到提高，水環(huán)境得到凈化，實現(xiàn)了良性循環(huán)，對于中國環(huán)境治理問題有著極大的作用和意義，所以煤礦廢水處理技術有著極高價值。
3探究礦井水處理技術的步驟
為了有效提高水資源的利用和環(huán)境的保護，我們應當選擇合適的礦井水凈化處理系統(tǒng)。例如應當對于礦井水采用曝氣系統(tǒng)，由于礦井水有別于其他水，礦井水具有有機物質(zhì)，所以采用曝氣系統(tǒng)能夠使礦井水中的有機物質(zhì)發(fā)生氧化作用，能夠?qū)⑦@些物質(zhì)及時進行氧化，避免進入河流系統(tǒng)。還有采用混凝沉淀法，礦井水中擁有許多沉淀物，這些沉淀物都是一些固體物質(zhì)，采用混凝沉淀法，能夠讓這些物質(zhì)沉淀出來，避免污染河流。并且我們還可以進行消毒處理，對于礦井水中含有的有毒物質(zhì)進行一定程序的消毒處理，這種消毒處理能夠讓有毒物質(zhì)沉淀出來，才能保證礦井水的凈化。出于對環(huán)境的重視，我國一直在提倡對于煤礦問題應當開發(fā)與保護同時并重，才能共同治理環(huán)境問題。所以對于煤礦企業(yè)的治理問題已經(jīng)和環(huán)境保護同時并重，共同重視來保護環(huán)境。采用可持續(xù)發(fā)展的手段，并且逐漸開發(fā)和使用清潔能源，都是解決煤礦環(huán)境污染的重要舉措。對于這些舉措，我們應當不遺余力的支持，因為水資源污染不可逆轉(zhuǎn)，一旦被污染，將會造成嚴重的經(jīng)濟問題，所以我們應當重視煤礦企業(yè)中的廢水處理問題，才能促進環(huán)境的進一步發(fā)展，促進煤礦環(huán)境的改善，促進采煤企業(yè)的良性發(fā)展。
4結(jié)語
煤炭問題是一個不容忽視的問題，因為煤炭是我國能源的重要來源，對于煤炭問題而言，應當及時加以改善，否則，對于環(huán)境的破壞逐漸增大，這也會造成我國環(huán)境污染更加嚴重。所以，為了促進我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，為了促進環(huán)境友好型經(jīng)濟的發(fā)展，我國改善能源結(jié)構(gòu)，改善煤礦企業(yè)的環(huán)境保護措施，促進我國環(huán)境的發(fā)展。
作者：高宏峰 單位：晉中職業(yè)技術學院
摘要：本文簡述了煤礦礦井廢水污染因子和高密度沉淀池工藝的特點，分析了用高密度沉淀池工藝處理煤礦礦井廢水的優(yōu)點。采用高密度沉淀池工藝處理E礦區(qū)礦井廢水工程實踐表明，在PAC投加量20mg/l和PAM投加量1 mg/l條件下，處理后廢水穩(wěn)定達到懸浮物（SS）
關鍵詞：煤礦礦井廢水；高密度沉淀池
1煤礦礦井廢水特點
煤礦礦井廢水包括煤炭開采過程中地下地質(zhì)性涌滲水、巷道為安全生產(chǎn)而排出的自然地下水，井下采煤生產(chǎn)過程中灑水、降塵、滅火灌漿、消防及液壓設備產(chǎn)生的含煤塵廢水等。礦井廢水的特性取決于成煤的地質(zhì)環(huán)境和煤系低層的礦物化學成分，其中井田水文地質(zhì)條件及充水因素對于礦井開采過程礦井廢水的水質(zhì)、水量有決定性的影響。[1][2][3][4]
煤礦礦井水主要有以下特點：
（1）懸浮物濃度高：通常高達200mg/l以上，若井底預沉降處理不好，可高達1000mg/l以上；
（2）礦化度高：一般在1000mg/l以上，含有硫酸鹽、重碳酸鹽等；
（3）硬度大：一般在25德國度以上，總硬度中永久硬度大于暫時硬度；
（4）含有一定量COD。
幾個典型礦井廢水特性如表1：
表1煤礦礦井水水質(zhì)特性表
從表1可知，煤礦礦井水主要特征污染物為懸浮物、COD和pH值。
2煤礦礦井廢水處理工藝
因煤礦礦井廢水主要特征污染物為懸浮物、COD和pH值，對煤礦礦井水的處理為對上述特征污染物的處理。
煤礦礦井廢水中的COD主要由其懸浮物中的煤屑中碳分子的有機還原性所致，可以隨懸浮物一起去除，不需要進行生化處理。構(gòu)成礦井水懸浮物的主要成份是粒徑極為細小的煤粉和巖塵，其特點是：含量不穩(wěn)定，波動大，且懸浮物粒度小、比重輕、沉降速度慢，礬花形成困難，混凝沉降效果差，難以靠自然沉淀去除。
煤礦礦井廢水處理目前主要采用沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀+過濾和微絮凝過濾等工藝。一般處理后達標排排放時，采用沉淀或混凝沉淀工藝；處理后回用作生產(chǎn)用水或景觀水時，多采用混凝、沉淀、過濾或微絮凝過濾工藝。
微絮凝只適用于懸浮物小于50mg/L的極少數(shù)礦井廢水處理，當懸浮物含量大于50mg/L時，即會產(chǎn)生處理效率下降和出水不達標的情況。采用混凝、沉淀、過濾工藝處理礦井水時，混凝反應設施有渦流反應池、 穿孔旋流反應池、機械攪拌反應池等；沉淀設施常用的有平流式沉淀池、斜管沉淀池以及將混凝反應與沉淀結(jié)合在一起的機械加速澄清池、高效澄清池、一體化凈水器等。
各種處理工藝均有其優(yōu)缺點?！胺磻?沉淀池”具有運行能耗低，設計靈活，操作管理簡單等優(yōu)點，但占地面積大，沉淀污泥易堵塞、耐沖擊負荷小。機械加速澄清池出水水質(zhì)較穩(wěn)定、占地面積小、并能自動定時排泥的優(yōu)點，但運行能耗高、機械設施多、設備維護量大。一體化凈水器集沉淀和過濾為一體，具有設備體積小，安裝方便等優(yōu)點，但設備沉淀區(qū)容積小，單體處理量小，日常維護量大，設備壽命短，耐沖擊負荷小，難以滿足大水量礦井廢水處理要求。
3高密度沉淀池廢水處理工藝
高密度沉淀工藝是在傳統(tǒng)的平流沉淀池的基礎上，充分利用了動態(tài)混凝、加速絮凝原理和淺池理論，把混凝、強化絮凝、斜管沉淀三個過程進行優(yōu)化，從而達到常規(guī)混凝沉淀技術無法比擬的性能。
加速絮凝技術是高密度沉淀池核心技術，其原理是在混凝階段投加高密度的不溶介質(zhì)顆粒(如細砂)，利用介質(zhì)的重力沉降及載體的吸附作用加快絮體的“生長”及沉淀，故又叫該技術為載體絮凝技術。加速絮凝技術通過向水中投加混凝劑(如PAC)，使水中的懸浮物及膠體顆粒脫穩(wěn)，然后投加高分子助凝劑和密度較大的載體顆粒，使脫穩(wěn)后的雜質(zhì)顆粒以載體為絮核，通過高分子鏈的架橋吸附作用以及微砂顆粒的沉積網(wǎng)捕作用，快速生成密度較大的礬花，從而大大縮短沉降時間，提高澄清池的處理能力，并有效應對高沖擊負荷。
典型的高密度沉淀工藝有OTV―Kruger公司(威立雅水務集團的工程子公司)開發(fā)的Actiflo®高密度沉淀池和法國Degremont（得利滿）公司開發(fā)的DensaDeg®高密度沉淀池。
Actiflo®高密度沉淀池工藝原理見圖1。
圖1Actiflo®高密度沉淀池工藝原理圖
DensaDeg®高密度沉淀池工藝原理見圖2。
圖2DensaDeg®高密度沉淀池工藝原理圖
4用高密度沉淀池處理煤礦礦井廢水
煤礦礦井廢水的特性決定了其處理關鍵為混凝沉淀工藝的選擇。各種沉淀工藝用于煤礦礦井廢水處理的優(yōu)缺點對比見表2。
表2煤礦礦井廢水處理各種沉淀工藝對比表
從表2比較中可見，從處理效率、造價、占地等方面綜合比較，高密度沉淀池用于煤礦礦井廢水處理有著最大優(yōu)勢。因煤礦礦井廢水中含有高密度煤粒，高密度沉淀池用于煤礦礦井廢水處理無需額外投加高密度的不溶介質(zhì)顆粒，因此高密度沉淀池用于煤礦礦井廢水處理比用于其它廢水處理流程更簡單、運行和維護成本更低。
5高密度沉淀池處理煤礦礦井廢水實例
用高密度沉淀池處理表1中E礦區(qū)廢水，處理前后各項指標對照見表3。
表3E礦區(qū)廢水處理前后指標對照表
用高密度沉淀池處理E礦區(qū)廢水主要技術經(jīng)濟指標：
（1）處理水量300m3/h，采用2座鋼制DensaDeg®高密度沉淀池；
（2）反應區(qū)容積40 m3，停留時間15min；
（3）沉淀分離區(qū)設備尺寸?5100×5000，沉淀分離區(qū)水力表面負荷7.5m3/m2.h；
（4）PAC投加量20mg/l，PAM投加量1 mg/l；
（5）噸水處理成本0.28元。
調(diào)試運行過程存在主要問題及解決方案：
①礦井廢水進水懸浮物濃度對處理效果影響大，進水懸浮物濃度小于100mg/l和大于1800mg/l時，出水懸浮物濃度均變大，主要原因是進水懸浮物濃度影響廢水處理過程絮體的形成與沉淀，進水懸浮物濃度過高時可通過增設初沉來解決，過低時可通過回流部分污泥來解決；
②應根據(jù)廢水進水懸浮物濃度調(diào)節(jié)PAC和PAM的加藥量，盡可能地降低藥耗，獲得較好的沉降絮體；
③反應區(qū)的攪拌效果對出水水質(zhì)影響大[5]，噸水攪拌功率小于2KW時處理效果無法保證。
④流量突變對出水懸浮物濃度影響較大，應盡量在合適的水流量下工作。應緩慢調(diào)整流量，以防止流量突變可能造成的污泥上浮。
6結(jié)論
煤礦礦井廢水的特征污染因子為懸浮物、COD和pH值。懸浮物濃度高及部分懸浮物密度大的特點決定了高密度沉淀池特別適用于處理煤礦礦井廢水。工程實踐表明，采用該工藝處理E礦區(qū)礦井廢水，在PAC投加量20mg/l和PAM投加量1 mg/l條件下，處理后廢水穩(wěn)定達到懸浮物（SS）
[摘 要] 目前國內(nèi)主要能源煤炭在開采過程中產(chǎn)生的大量廢水，主要運用聚偏氟乙烯復合膜加以治理。本文主要針對聚偏氟乙烯疏水性加以改進，通過在PVDF鑄膜液加添加納米Al2O3，對其作用機理加以研究，發(fā)現(xiàn)復合膜的水通量、截留率等均得到提高，從而拓寬了PVDF復合膜在煤炭廢水中的應用。
[關鍵詞] 煤礦廢水； 聚偏氟乙烯； 復合膜； 制備； 機理
在我國目前的能源結(jié)構(gòu)中煤炭仍然占到70%以上。而煤炭開采過程中排放大量廢水，多半以上的煤礦未對產(chǎn)生廢水進行有效處理就直接排放，對環(huán)境、尤其是水環(huán)境造成嚴重污染。上世紀90年代以來對煤炭廢水治理尤為重視，許多新型處理技術應運而生，尤其是膜生物反應器。膜生物反應器是膜分離技術和生物技術結(jié)合的新工藝，在廢水處理中得到廣泛應用。膜生物器中要用到各種材質(zhì)和形狀的膜，聚偏氟乙烯（PVDF）是一種性能優(yōu)良的高分子材料，具有良好的化學穩(wěn)定性，因此，PVDF膜的研制受到國內(nèi)外研究機構(gòu)的關注。對于其他膜材料，PVDF膜的一個顯著特征是疏水性強，是膜蒸餾[3，4]和膜吸收[5]等分離過程的理想材料。但是，也正因為其強疏水性而導致兩個問題，一是分離過程需要較大的驅(qū)動力；二是容易受到蛋白質(zhì)的污染而使膜通量快速下降。為了降低膜污染，延長壽命和提高通量，使其得到更廣泛應用，PVDF膜的親水化已成為其改性的主要內(nèi)容。PVDF膜親水化改性方法可概括地分為表面改性、共混改性和化學改性等。
本文報道在聚偏氟乙烯制膜液中添加納米氧化鋁對所制PVDF 中空纖維膜機理研究。
1 實驗部分
1.1 試劑
聚偏氟乙烯，上海三愛富新材料股份有限公司。N，N-二甲基甲酰胺，中國聯(lián)試化工試劑有限公司。聚乙二醇，分子量6000，中國福利企業(yè)華東公司。納米氧化鋁，浙江舟山明日納米材料有限公司。牛血清白蛋白，分子量67000，中國醫(yī)藥集團上?；瘜W試劑公司。
1.2 分析測試
采用紫外-可見分光光度計（美國VARIAN公司，型號CARY 100）對Al2O3/PVDF復合中空纖維膜和純PVDF膜進行牛血清白蛋白的截留率的測定；用掃描電子顯微鏡（日本電子公司，型號JSM-6300）對復合膜的微觀結(jié)構(gòu)進行表征；用 等溫氮氣吸附儀（美國Coulter公司，型號SA3100）對膜孔徑及其分布進行，利用泡壓法測定膜的最大孔徑；用傅立葉紅外光譜儀（天津港東科技，型號FTIR）對純PVDF膜和Al2O3/PVDF復合膜進行分析。
1.3 中空纖維膜的制備
將60克Al2O3添加到1000ml二甲基甲酰胺（DMF）中，加入一定量的聚乙二醇，經(jīng)超聲波分散，加入PVDF溶解后，得到鑄膜液。經(jīng)靜置脫泡，制膜液經(jīng)過濾后， 由計量泵注入噴絲頭，在芯液的作用下，經(jīng)噴絲頭擠出的中空纖維膜在凝膠浴中固化成型。用水浸泡一定時間，經(jīng)適當后處理，取出晾干待用。將所制得的Al2O3 / PVDF復合中空纖維膜記為樣品A，采用相同的紡絲和后處理條件制備純PVDF中空纖維膜，記為樣品B。將所得的中空纖維制成膜組件，進行膜性能測試。
2 添加無機粒子對膜性能的影響
2.1 無機粒子對膜性能的影響
添加無機粒子對膜性能的影響。
表1為Al2O3/PVDF復合膜和純PVDF膜的性能指標?？梢钥闯觯瑥秃夏さ淖畲罂讖綆缀跏羌働VDF膜的最大孔徑一半，而孔隙率卻比純PVDF膜低。這主要跟制備過程中在鑄膜液中添加的無機納米粒子Al2O3有關。采用干-濕紡絲法制備聚偏氟乙烯中空纖維膜時，微孔的形成是由于鑄膜液中的溶劑和凝膠浴中的水進行交換時產(chǎn)生的應力引起，而Al2O3粒子的加入會有助于應力的消除，從而避免了大孔和缺陷的產(chǎn)生，因而表現(xiàn)為最大孔徑減小，孔隙率下降，進而使復合膜的截留率提高。同時將Al2O3粒子引入到PVDF體系中，由于粒子表面富含羥基，會改變中空纖維膜的親水性能，因而表現(xiàn)為水通量的顯著提高。
2.2 Al2O3 / PVDF復合膜的微觀結(jié)構(gòu)
從圖a可以看出，Al2O3 / PVDF復合膜的結(jié)構(gòu)是由外表面和內(nèi)表面的兩層指狀孔和夾在中間的一層海綿孔組成，在膜的內(nèi)表面上還覆蓋了兩層極薄的皮層。厚度約為1um。外表面的指狀比較疏松，而且，內(nèi)外兩層指狀孔的厚度也不一樣，原因是在成膜的過程中，膜的外表面首先和空氣接觸，然后進入凝膠浴，鑄膜液中的溶劑有了一個揮發(fā)的過程，而內(nèi)表面卻沒有這樣一個過程，溶劑直接和芯液進行交換，導致了內(nèi)外孔結(jié)構(gòu)的不同。從圖b可以看到氧化鋁粒子的痕跡，分散狀態(tài)良好。在成膜的過程中，當溶劑進行交換時，在膜的內(nèi)部會產(chǎn)生應力。由于添加了Al2O3納米粒子，所產(chǎn)生的應力可以在未完全固化以前得到減小或消除，從而改變膜的孔結(jié)構(gòu)，導致了膜的孔隙率變大，力學性能得到了提高。
2.3 純PVDF及Al2O3 / PVDF復合中空纖維膜的FTIR分析
為考察氧化鋁在聚偏氟乙烯基體中的存在狀態(tài)，采用傅立葉紅外光譜對純PVDF及添加氧化鋁的納米顆粒的平板膜進行分析。
圖2.1為純PVDF膜的紅外譜圖，1073cm-1處的譜帶為C-F鍵引起的，1177cm-1處的譜帶歸屬于F-C-F鍵的振動，1275cm-1為CFn的吸收峰。而且它們都是發(fā)生了C-F伸縮振動。
圖2.2為Al2O3 / PVDF復合膜的紅外譜圖，查Al2O3的標準譜圖可知，585.27為Al2O3的吸收峰值。同樣可以看出其它的吸收峰值都為PVDF的，這說明在該復合膜中氧化鋁和聚偏氟乙烯也只是通過物理作用結(jié)合在了一起，沒有發(fā)生任何化學作用。因此，我們所制備的復合膜既具備PVDF耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點，又可以提高其親水性能。
3 結(jié)論
在采用相轉(zhuǎn)化法制備聚偏氟乙烯微孔膜的過程中，由于在鑄膜液中添加了氧化鋁無機粒子，對膜孔的結(jié)構(gòu)有了較明顯的影響，其各項性能指標與純PVDF膜相比有了顯著的改善。最大孔徑從0.75um減小到0.35um，截留率從3.36%提高到93.89%。復合膜的孔徑分布窄、分離效率高。此外親水性氧化鋁粒子的引入，對于改善膜表面的抗污染性能。改性后的PVDF復合膜處理煤炭廢水中的銅、鉛、汞等重金屬效果極佳，這樣不僅拓寬該復合膜在煤礦廢水處理
中的應用，更是給我國水資源保護提供寶貴的技術手段[6]。
【摘 要】本文分析了煤礦廢水處理的現(xiàn)狀，并就煤礦污水處理工藝特點、設備工作原理及污水處理設備在煤礦廢水處理中的應用情況進行了比較詳細的論述。
【關鍵詞】煤礦；廢水處理；污水處理設備
引言
煤炭是我國重要的基礎能源和原料，在國民經(jīng)濟中具有重要的戰(zhàn)略地位，在我國一次能源結(jié)構(gòu)中，煤炭占到70%以上。在煤炭開采過程中，要排放大量的煤礦廢水。在排放過程中，由于受到煤粉、巖粉、有害物質(zhì)及其它雜物等的污染，而成為煤礦廢水。如果直接排放，會污染礦區(qū)環(huán)境。在煤礦水資源極為匱乏的條件下，礦井水直接排放，也是水資源的極大浪費。結(jié)合沃力環(huán)保在高懸浮物、酸性煤礦廢水的回用技術優(yōu)點，為煤炭開采行業(yè)量身定做煤礦廢水回用解決方案。
1 煤礦廢水處理的現(xiàn)狀
一般來說，不同煤礦對出水的要求差異較大，應根據(jù)我國環(huán)保部門的要求確定處理程度，以確保出水水質(zhì)。煤礦污水水質(zhì)與一般城市污水性質(zhì)類似，但不同于城市污水（城市污水中常包括部分工業(yè)廢水）。其特征可概括為：水質(zhì)水量變化較大，污染物濃度偏低，污水可生化性好，處理難度小。
煤礦污水處理廠設計時在80年代采用活性污泥法處理工藝的較多，由于污水中有機物含量太低，在運轉(zhuǎn)過程中微生物得不到最低限度的營養(yǎng)物質(zhì)，形不成活性污泥，運轉(zhuǎn)不起來。氧化溝污水處理工藝，也存在同樣的問題，回流活性污泥回流不起來，致使原氧化溝系統(tǒng)變成了附加曝氣的帶狀平流沉淀池，達不到要求的處理目標。
（1）目前部分煤礦工業(yè)場地和居住區(qū)各建一座污水處理廠，兩處征地，重復建設，投資增加，運行能耗高，管理費用高，技術力量分散，噸水處理成本高。一般來說，礦井工業(yè)場地和居住區(qū)相距不是很遠，合建一座一定規(guī)模的污水處理廠更合理，考慮從居住區(qū)向工業(yè)場地排水，管道埋設太深，可在中間設置污水提升泵站，或者在工業(yè)場地與居住區(qū)中間地段征地建設污水處理廠。采取合建方式，不但可節(jié)省投資，且可大大降低運行成本。
（2）目前許多新建礦井設計中根據(jù)規(guī)范及全員效率，勞動定員數(shù)量較少，而實際建成后煤礦招聘大量的勞務人員，以及隨著煤礦的發(fā)展，涌進大批的外來人員，使得煤礦的用水量增加，污水量也隨之增大。因此，對于新建煤礦污水處理廠的設計，在建設規(guī)模時應考慮予留系數(shù)。
（3）由于煤礦污水水質(zhì)水量變化較大，合理地確定設計的污水水量和污水水質(zhì)，直接涉及工程的投資、運行費用和費用效益。生產(chǎn)污水與生活污水通盤考慮，不使留余地過大，避免增加投資、使設備閑置或低效運行。
2 煤礦污水處理設備在煤礦廢水處理中的應用
2.1 工藝特點
煤礦廢水設備運行穩(wěn)定：對于礦產(chǎn)生產(chǎn)企業(yè)來說，生產(chǎn)設備都是24小時連續(xù)運行的。而作為與生產(chǎn)相配套的水處理設備，這點極其重要。本系統(tǒng)設備均采用PLC控制，減少人為干預因素。使設備故障率降到最低，保障生產(chǎn)設備的連續(xù)運行。
出水水質(zhì)優(yōu)：針對煤礦廢水的特質(zhì)。本系統(tǒng)出水濁度低，懸浮物含量少，色度低，出水都能達到回用的要求。完全滿足生產(chǎn)和生活用水的要求，感官可與自來水相媲美。
運行費用低：平均噸煤礦廢水處理費用為：0.40～0.5元，遠遠低于自來水的取水費。
占地面積?。菏莻鹘y(tǒng)的加藥混凝沉淀工藝占地面積的1/3。
操作簡單：本設備采用集成化控制系統(tǒng)，避免異地操作的發(fā)生，操作簡便易行。
2.2 煤礦廢水處理設備工作原理
轉(zhuǎn)鼓與螺旋以一定差速同向高速旋轉(zhuǎn)，物料由進料管連續(xù)引入輸料螺旋內(nèi)筒，加速后進入轉(zhuǎn)鼓，在離心力場作用下，較重的固相物沉積在轉(zhuǎn)鼓壁上形成沉渣層。輸料螺旋將沉積的固相物連續(xù)不斷地推至轉(zhuǎn)鼓錐端，經(jīng)排渣口排出機外。較輕的液相物則形成內(nèi)層液環(huán)，由轉(zhuǎn)鼓大端溢流口連續(xù)溢出轉(zhuǎn)鼓，經(jīng)排液口排出機外。本機能在全速運轉(zhuǎn)下，連續(xù)進料、分離、洗滌和卸料。具有結(jié)構(gòu)緊湊、連續(xù)操作、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、適應性強、生產(chǎn)能力大、維修方便等特點。適合分離含固相物粒度大于0.005mm，濃度范圍為2-40%的懸浮液。
煤礦廢水處理工藝特點：（1）臥螺離心機利用離心沉降原理，使煤礦廢水固液分離，由于沒有濾網(wǎng)，不會引起堵塞；（2）離心機適用各類煤礦廢水污泥的濃縮和脫水；（3）離心機在脫水過程中當進料濃度變化時，轉(zhuǎn)鼓和螺旋的轉(zhuǎn)差和扭矩會自動跟蹤調(diào)整，所以可不設專人操作；（4）在離心機內(nèi)，細小的污泥也能與煤礦廢水分離，所以絮凝劑的投加量較少，一般混合污泥脫水時的加藥量為：1.5kg/t（干泥），污泥回收率為95%以上，脫水后泥餅的含水率為40%以下；（5）離心機每立方米污泥脫水耗電為1kw/m3，運行時噪音為小于85db，全天24h連續(xù)運行除停機外，運行中不需清洗水；（6）離心機占用空間小，安裝調(diào)試簡單，配套設備僅有加藥和進出料輸送機，整機全密封操作，車間環(huán)境好；（7）離心機易損件為軸承和密封件，卸料螺旋推料器的維修周期一般在3年以上，進口名牌軸承和密封件可保證設備長時間高強度運行，正常的保養(yǎng)后可大大延長維修周期。
2.3 煤礦廢水處理專用脫水機：
煤礦廢水處理分離專用離心機，主機有柱-錐轉(zhuǎn)鼓，螺旋卸料器、差速系統(tǒng)、軸承座、機座、罩殼、主付電機及電器系統(tǒng)構(gòu)成。在離心機高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生強大離心力的作用下，使得煤礦廢水進行每天24小時的連續(xù)脫水。主電機通過三角皮帶轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)鼓，通過行星齒輪差速器與付電機產(chǎn)生轉(zhuǎn)鼓與螺旋差速實現(xiàn)煤礦廢水分離和推料功能。離心機具有二種自動控制功能，即差轉(zhuǎn)速控制和力矩控制，由于煤礦廢水進料含固率可能會有波動，采用差轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)是保證差轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，達到泥漿干度恒定，采用恒力矩控制使離心機負荷處于穩(wěn)定狀態(tài)，使得分離效果或同絮凝劑使用時處于最佳狀態(tài)，很好地保證離心機可靠安全運行。離心機具備優(yōu)良的密封性能，煤礦廢水分離處于全密封狀態(tài)下工作，使得環(huán)境清潔干凈。
2.4 離心分離法處理煤泥水
轉(zhuǎn)鼓與螺旋以一定差速同向高速旋轉(zhuǎn)，物料由進料管連續(xù)引入輸料螺旋內(nèi)筒，加速后進入轉(zhuǎn)鼓，在離心力場作用下，較重的固相物沉積在轉(zhuǎn)鼓壁上形成沉渣層。輸料螺旋將沉積的固相物連續(xù)不斷地推至轉(zhuǎn)鼓錐端，經(jīng)排渣口排出機外。較輕的液相物則形成內(nèi)層液環(huán)，由轉(zhuǎn)鼓大端溢流口連續(xù)溢出轉(zhuǎn)鼓，經(jīng)排液口排出機外。本機能在全速運轉(zhuǎn)下，連續(xù)進料、分離、洗滌和卸料。具有結(jié)構(gòu)緊湊、連續(xù)操作、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、適應性強、生產(chǎn)能力大、維修方便等特點。適合分離含固相物粒度大于0.005mm，濃度范圍為2-40%的懸浮液。
摘 要：闡述煤礦礦井廢水處理回用的必要性及處理技術，重點介紹了某礦區(qū)礦井水處理技術的工藝流程及其特點。通過進行工藝及效益分析，認為該礦礦井水凈化處理技術具有一定的推廣應用前景。
關鍵詞：礦井廢水 過濾技術 回用
我國礦井水凈化處理技術起始于上世紀70年代末，在煤礦礦井水處理工藝主要有：沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀-過濾（混凝澄清過濾）等。構(gòu)筑物有預沉調(diào)節(jié)池、反應沉淀池（或澄清池）、過濾池等。凈化處理后出水可作工業(yè)用水或生活用水，通常出水直接排放的采用沉淀或混凝沉淀處理技術；出水做生產(chǎn)其它回用的采用混凝沉淀-過濾（混凝澄清過濾）處理技術；出水作為生活用水則過濾后須經(jīng)過消毒處理。有些礦井水含鹽量較高，處理后作為生活飲用水必須增加淡化處理。
1 工程概況
某礦區(qū)投資建設礦井水處理廠一座，主要處理煤炭行業(yè)的采煤廢水，總處理水量52800 m3/d，工程總投資2318.342萬元。設計懸浮物濃度：1000～2000mg/L，實際運行濃度：1000～1500 mg/L。
設計要求：總處理水量2200m3/h ，其中：900m3/h廢水經(jīng)處理后達到《煤炭工業(yè)污染物排放標準》（GB20426-2006）后直接排放；1300m3/h廢水經(jīng)處理后進行深度處理達到《生活飲用水標準》（GB5749-2006）作為當?shù)厣铒嬘盟?
2 工藝流程
本工程的主要處理對象是采區(qū)礦井涌水，主要污染物是懸浮物，這些懸浮物在一般自然澄清條件下無法實現(xiàn)固液分離，應選用物理化學處理工藝，采用物化處理也是最有效和最經(jīng)濟的。物化處理一般均采用混合、反應、沉淀、過濾處理工藝。
礦井通過明渠自流進入格柵井，在格柵井內(nèi)去除水中大塊漂浮物，再進入預沉調(diào)節(jié)池內(nèi)進行預沉淀。預沉后的礦井水通過提升泵提升進入高效斜管沉淀池反應區(qū)，投加絮凝劑和混凝劑后，通過一級混合、兩級絮凝反應后經(jīng)過沉淀區(qū)沉降，使污泥沉降于池底，通過桁車式吸泥機輸送至污泥濃縮池，出水（900m3/h）直接達標排放，其余（1300m3/h）進入中間水池待進行深度處理。
深度處理部分：將可達標排放的礦井水提升進入無閥濾池內(nèi)進行過濾處理，出水經(jīng)消毒后儲存在清水池，作為生活飲用水供水水源。這樣經(jīng)過“絮凝—沉淀—過濾—消毒”的工藝處理后的出水達到生活飲用水要求。濾池反沖洗后水返回預沉調(diào)節(jié)池內(nèi)進行再處理。
工藝流程框圖如下：
3 項目的難點及解決辦法
存在問題：
(1)水量大，污染物濃度高。每天處理水量達52800m3/d，峰水季節(jié)每天處理量高達64000 m3/d，在煤礦行業(yè)也不多見，SS濃度達2000mg/L。
(2)污泥量大，污泥易板結(jié)，污泥的抽排及輸送困難。污染物主要成分為細碎的煤矸石和煤粉，流動性差，稍微沉淀后即可板結(jié)，板結(jié)后污泥層可以載人。
(3)投藥量大，加藥點多。
(4)排泥點多，設計、管理困難。
解決方法：
(1)礦井水主要水量為井下排出的地下水和消防、降塵灑水，來水流量主要隨季節(jié)變化而變化，時變化系數(shù)低。設計中盡量減小預沉調(diào)節(jié)池的水力停留時間，并采用邊刮邊排泥的方式，盡量減少污泥在預沉調(diào)節(jié)池內(nèi)沉降時間，沉降的污泥通過連續(xù)的刮泥機刮入污泥斗并通過渣漿泵及時抽走，保證污泥在高效斜管沉淀池反應區(qū)內(nèi)進行污泥改性后在沉淀區(qū)沉降，防治污泥板結(jié)。排泥泵采用礦山宜采用專用渣漿泵，吸水和出水管路須加設高壓水沖洗系統(tǒng)，防止管道堵塞。
(2)混凝系統(tǒng)宜采用三級機械攪拌反應池，可根據(jù)來水量和濃度調(diào)整水力反應強調(diào)，增強混凝效果，節(jié)省加藥量，運行管理方便、靈活。
(3)藥劑消耗量大，宜建立集中溶藥系統(tǒng)，便于操作和藥劑貯存。加藥泵宜與對應加藥點的供水泵聯(lián)動，自動調(diào)整加藥量，實現(xiàn)精確投加，節(jié)省能耗和保障運行效果。
(4)沉淀池宜采用高效斜板（管）沉淀池，減少占地面積。由于污泥量大，必須采取穩(wěn)固的支撐措施，防止填料坍塌或變形。出水宜采用均布出水，增加沉淀效果。同時采用桁車式吸泥機排泥系統(tǒng)，通過虹吸和排泥泵兩種方式排泥，虹吸連續(xù)運行，排泥泵定時開啟，保證沉淀池不積泥，便于工程管理，節(jié)省電耗，降低運行成本。
(5)宜采用無閥濾池作為過濾系統(tǒng)，利用水力原理自動運行，降低操作管理和自動控制要求，并無需設立反沖洗水泵，出水水質(zhì)好。
(6)必須防止預沉調(diào)節(jié)池和斜管沉淀池積泥，因此排泥量大，污泥濃度低。宜設立污泥濃縮措施，有效減少污泥量，可大幅度減少污泥脫水設施，達到降低工程造價或日常運行成本，降低操作管理難度。
(7)消毒劑宜采用二氧化氯，現(xiàn)制現(xiàn)用，高效快捷。余氯檢測儀表自動控制消毒劑加藥量，保障用水安全。
4 運行中應注意的問題
混凝劑的投加計量設備宜采用電磁流量計，可以隨時調(diào)節(jié)投加量。混凝劑的投加量過大，混凝劑粘度大，不利于膠粒相互絮凝，影響混凝劑的混凝效果。
5 運行情況
該項目于2008年4月批準建設，2008年8月破土動工，2009年6月完成工程建設并投產(chǎn)，2009年12月份通過工程驗收，運行情況良好。
驗收監(jiān)測結(jié)果：2009年7月1日～2日，環(huán)境保護局監(jiān)測站對該項目驗收監(jiān)測，2009年12月15日監(jiān)測報告結(jié)果表明：懸浮物、化學需氧量、硫化物類等指標均達到《煤炭工業(yè)污染物排放標準》（GB20426-2006）。2009年12月2日，省疾病控制中心對生活飲用水進行檢測，于12月11日出具HJ2009-0295檢測報告，檢測報告結(jié)果表明：達到《生活飲用水標準》（GB5749-2006）。
6 效益分析
運行成本：排放水單位運行成本為0.21元/m3，生活飲用水單位運行成本為0.35元/m3。
年實現(xiàn)水資源回收利用1140萬噸/年，按當?shù)厮畠r2.0元/噸計，年節(jié)約水費約2280萬元；年回收煤泥約3.5萬噸（含水率約80％），要以煤粉為主，返回礦區(qū)洗煤廠進行回收，可年創(chuàng)造收約450萬元。
水資源的回收再利用，對改善當?shù)丶跋掠蔚貐^(qū)的生態(tài)環(huán)境和社會環(huán)境起著重要作用，對當?shù)亟?jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。此舉，不但實現(xiàn)了環(huán)境保護、節(jié)能減排的重大突破，而且從根本上解決了礦區(qū)職工生活用水的困難。在2010年云貴川桂特大干旱的磨難中，該礦井水處理廠提供的飲用水成為了礦區(qū)及周邊群眾的基本用水保障。
7 結(jié)語
煤礦礦井水既是一種具有行業(yè)特點的污染源，又是一種寶貴的水資源。目前我國很多煤礦一方面嚴重缺水，另一方面未經(jīng)處理直接外排，造成大量水資源的浪費和環(huán)境污染，在相當程度上制約了煤炭生產(chǎn)和礦區(qū)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。因此，將煤礦礦井水處理后作為煤礦工業(yè)用水或生活用水，不僅解決了礦區(qū)缺水問題，而且充分利用了礦井水水資源，節(jié)省了地下水資源，具有明顯經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益。
【摘 要】人類的文明和進步是伴隨著對煤炭的開發(fā)和利用開始的，煤炭對人類起著不可磨滅的作用。伴隨著人類社會不斷的發(fā)展，人們對煤炭的需求日益加大，這也給礦區(qū)帶來嚴重的生態(tài)問題。在開采煤炭時采取怎樣的措施對環(huán)境的傷害減到最小，是我們需要思考的問題。清潔開采是新型的開采煤擴的方式，本文就著重對礦井水處理技術的工藝流程進行介紹，通過具體剖析，努力推廣新的采礦技術。
【關鍵詞】煤炭；環(huán)境；污染
隨著全球環(huán)境的日益惡化，保護環(huán)境已成為全世界的職責，同時保護環(huán)境也是我國的基本國策之一，這符合我國的國情。保護環(huán)境是我國實行可持續(xù)發(fā)展的重要保障。眾所周知，煤炭是不可再生能源也是不清潔能源，煤炭的開發(fā)和使用都會對環(huán)境造成污染。
1、煤炭的開采和利用對環(huán)境造成的污染
1.1廢石污染。開采煤礦時煤礦生產(chǎn)的固體廢棄物主要有半煤巖排出的矸石、煤礦篩選過程的洗矸等，但有些礦物質(zhì)在露天時會散發(fā)出大量的煙塵、或者有害的氣體，不僅對環(huán)境造成污染，對人體也有著極大的危害。有些矸石甚至會放射出重金屬和放射性元素，不僅對礦區(qū)土表造成污染，還對礦區(qū)周圍的水系污染。由于對礦區(qū)沒有完善的保護措施，泥石流的地址災害時有發(fā)生，不僅對礦區(qū)，還對人類的生命財產(chǎn)造成損害。
1.2氣體污染。在新聞報道中我們不時會聽到瓦斯爆炸的消息，我國瓦斯礦井占礦井總數(shù)一半左右，在礦井下作業(yè)過程中會有部分氣體產(chǎn)生；井下機械作業(yè)時柴油動力機械也會排放尾氣；以及煤炭本身釋放的氣體。總的來說井下混合著許多氣體，這對礦井而言是不安全因素的來源。通常是將礦井下的氣體排出井外，但即便如此，這些氣體對大氣環(huán)境也是有著嚴重污染的。井下的氣體會有隨時爆炸的危險，這樣會造成礦工生命和財產(chǎn)安全。而排入大氣中的氣體會對環(huán)境造成嚴重污染，因此對井下的氣體治理是迫切需要處理的問題。
1.3廢水污染。煤炭開采由于是在地下進行，就避免不了有地下水的滲透，礦井水主要由地表水、地下水層中疏放水及為了避免開采煤礦產(chǎn)生粉塵使用的水等。這些礦井水都地表水系產(chǎn)生很大的威脅，由于煤炭本省含有礦物質(zhì)，所以礦井下的水也含有有毒物質(zhì)。再有礦井水在開采過程中，煤塵、粉塵等雜質(zhì)混入礦井水中，致使礦井水不僅有害物質(zhì)而且還很污濁。
1.4地表塌陷。煤炭事故發(fā)生的原因不止是瓦斯爆炸，還有一個常見原因就是地表塌陷。我國重點煤炭開采礦區(qū)主要就是長臂式開采，基本上是采用頂板支撐，以鞏固地面。但開采煤炭會改變地質(zhì)的構(gòu)造，地表會有位移的可能，一旦地表受到大的變動就很容易造成地表塌陷的危險。據(jù)有關數(shù)據(jù)顯示，一旦地表塌陷，煤礦區(qū)在深度和廣度上都會有很大的危害。
1.5粉塵污染。煤炭開采挖掘工作都會產(chǎn)生許多粉塵，在礦井下這些粉塵有氣體混合不僅有著極高的危險性，隨時有爆炸的可能，還會污染井下的環(huán)境，影響工人的生存環(huán)境。如果將這些粉塵排出地面，也會對大氣造成直接的污染。
2、處理礦井水的主要技術
我國是個依賴煤礦的大國，我國的能源主要使用煤炭，對煤炭的開采已有一段歷史，對于煤炭開采過程產(chǎn)生的廢水，如沒有有效的處理廢水的技術必定會對環(huán)境造成危害，也會浪費寶貴的水資源。其實開采煤礦會有大量的水，但這些水卻不能直接使用，因此在我國有近半礦區(qū)是屬于嚴重缺水的地區(qū)。這不僅影響了我國礦區(qū)人民的生活，也制約著煤炭的生產(chǎn)。隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展，對煤炭的需求越來越大，開采煤炭的量也在不斷加大，因此礦區(qū)地下水被人為過度開采。但是這些水在開采之后并沒有很好的進行開發(fā)和管理，這對水資源是種嚴重的浪費行為。如果能采取措施對這些礦井水加以回收做凈化處理，那么不僅節(jié)約了水資源同時也是走可持續(xù)發(fā)展的重要意義。
然而我國對礦井水處理的意識比較晚，由于對礦井水處理的意識不強，我國礦井水處理仍停留在初級階段，沒有對礦井水進行全面的治理。然而如果對水資源還不加以保護，那么勢必會對經(jīng)濟的發(fā)展造成影響，因此治理礦井水已成為當務之急。目前我國對礦井水的主要處理方式就是沉淀處理，處理之后的水按用途分，還需要其他后續(xù)處理方法加工。如果是作為日常生活用水，那么還要經(jīng)過化學處理，祛除有害的礦物質(zhì)，只有這樣才會合理利用水資源。
3、礦井水回收處理的前提
礦井水的形成特點可分為幾類，包括煤礦開采過程地下水滲透到礦井中，為采礦而排出地面的地下水；也有機械生產(chǎn)時用于液壓生產(chǎn)的煤塵廢水等。礦井水水體復雜，不僅有原生態(tài)的地下水也有人們開采煤礦而使用過的廢水，因此礦井水回收利用的難度也很大，由于本身水體含有的礦物質(zhì)，礦井水的水量，所含的污染物性質(zhì)等都影響著對礦井水的處理方式。其中混凝沉淀過濾技術是應用最廣泛的技術。
4、礦井水處理技術的主要步驟
（1）曝氣。由于礦井水含有復雜的雜質(zhì)，其中有少許的有機物質(zhì)，通過與空氣接觸，氧化有機物質(zhì)。
（2）混凝沉淀。礦井水由于收到人為污染，會有一些懸浮的物質(zhì)，這些懸浮物質(zhì)需要使用化學物質(zhì)綜合反應，使之沉淀。廢水沉淀通常在管道容器進行，使用化學物質(zhì)產(chǎn)生沉淀后，將水進一步過濾，從而得到清水。
（3）活性炭吸附。之所以只用活性炭吸附是因為礦井廢水復雜的成分決定的，有一種物質(zhì)叫酚，它可以通過皮膚、口腔進入人體，只要少量便可危害人是健康，人一旦長期接觸此類物質(zhì)導致中毒，因此需要活性炭吸附。
（4）消毒。礦石廢水雖經(jīng)過多道工序處理，但如果是回收作為生活用水，必須要經(jīng)過消毒，因為水中含有大量的細菌，只有經(jīng)過消毒殺菌，水才不會對人體造成危害。
綜上所述，開采煤炭雖然事關經(jīng)濟的發(fā)展，但開采煤炭過程產(chǎn)生的廢水是必須采取措施進行處理的，這不僅是經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的需要，也是環(huán)境保護的需要。
摘要：煤炭的生產(chǎn)與利用在給人類文明和社會進步作出巨大貢獻的同時，也給礦區(qū)帶來了嚴重的環(huán)境問題。清潔開采就是在生產(chǎn)高質(zhì)量煤炭的同時，采取綜合治理措施，使煤炭開采過程中對環(huán)境的污染和破壞減小到最低程度。本文著重介紹了礦井水處理技術的工藝流程及其特點。通過進行工藝及效益分析，認為該礦礦井水處理技術具有一定的推廣應用前景。
關鍵詞：環(huán)境；污染
保護環(huán)境是我國的一項基本國策，是實現(xiàn)經(jīng)濟、社會和資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。煤炭是我國的主要能源，但煤炭又是“不清潔能源”，在開發(fā)過程中對環(huán)境產(chǎn)生嚴重污染。
1 煤炭開采對環(huán)境造成的污染與破壞主要有以下幾個方面
1.1 廢石污染。煤礦生產(chǎn)產(chǎn)生的固體廢棄物主要是井下開掘巖巷、半煤巖巷排出的矸石、露天礦剝離物以及原煤洗選過程中的洗矸等。有些矸石山在自燃過程中排放大量的煙塵、S02、CO、H2S等有害氣體，對礦區(qū)環(huán)境造成嚴重污染；個別地區(qū)矸石中還含有重金屬以及放射性元素，污染了周圍土壤和地表水系及地下水；有些地區(qū)因暴雨導致矸石山滑坡，甚至矸石山爆炸等事故，嚴重危害人民的生命財產(chǎn)安全，造成環(huán)境污染，礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)破壞嚴重。
1.2 氣體污染。我國高瓦斯礦井和煤與瓦斯突出礦井約占40%左右，在井下作業(yè)過程中還產(chǎn)生部分有害氣體，如井下使用的硝胺炸藥在放炮過程中還產(chǎn)生CO、NO和NO2；柴油動力機械排放的廢氣中含有大量的NO和NO2；煤炭自燃產(chǎn)生CO、CO2等。為了井下安全，通常采用通風方式將井下的有害氣體抽出礦井排入大氣中。CH4及CO、CO2、NO、NO2、H2S等是造成大氣污染和溫室效應的有害源，嚴重影響地球的氣候和生態(tài)環(huán)境，它們同時還是煤礦井下開采的災害因素，由它引起造成人員傷亡的事故占礦井事故的1/3左右。因此，無論是從環(huán)境保護方面，還是從煤礦安全生產(chǎn)的角度，都迫切需要解決井下有害氣體的治理問題。
1.3 廢水污染。礦井水是煤礦排放量最大的一種廢水，它對地表河流等水資源產(chǎn)生較大的污染。大部分礦區(qū)噸煤排水量為2-4m3，少數(shù)礦區(qū)噸煤排水量達數(shù)10m3，礦井水主要來自地表滲水、巖石孔隙水、地下含水層疏放水以及煤礦生產(chǎn)中防塵、灌漿、充填污水等。礦井水由于受開采、運輸過程中散落的煤粉、巖粉、支架乳化液等雜物的混入以及煤中伴生物的分解氧化等，導致水體混濁。
1.4 地表塌陷。我國煤炭開采以井工開采為主，國有重點煤礦采用的采煤方法基本都是長壁式開采，全部用跨落法管理頂板，由于采動造成上覆巖層移動、變形、跨落，直至地表塌陷。據(jù)測定，緩傾斜、傾斜煤層開采，地表塌陷最大深度一般為煤層開采總厚度的0.7倍，塌陷面積是煤層開采面積的1.2倍左右。
1.5 噪聲污染。我國礦井生產(chǎn)中普遍使用局部扇風機、風動或電動鑿巖機、地面空氣壓縮機和礦井主扇等。這些設備都是礦山的主要噪聲源，其噪聲級達90dB以上，有的高達120dB，遠遠超過國家工業(yè)衛(wèi)生標準，這不僅污染井下工作環(huán)境，而且易造成事故，地面噪聲則污染周圍的生活環(huán)境。
1.6 粉塵污染。井下掘進工作面、采煤工作面及運輸轉(zhuǎn)載點和卸載點產(chǎn)生的粉塵，不僅污染井下工作環(huán)境，而且給井下安全帶來威脅，同時粉塵排至地面后對大氣環(huán)境造成嚴重污染，極大地影響了礦區(qū)周圍的生活環(huán)境。
2 礦井廢水主要處理技術
煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中占70％以上，煤炭開采過程中排放大量廢水，若不經(jīng)處理直接排放，勢必對環(huán)境造成嚴重污染，同時造成水資源的大量浪費，無法實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟的目標。據(jù)統(tǒng)計我國40％的礦區(qū)嚴重缺水，已制約了煤炭生產(chǎn)的發(fā)展。隨著礦區(qū)對煤炭資源大規(guī)模的開發(fā)，地下水嚴重超采，地下水為大幅下降，開發(fā)、管理、利用好煤礦水資源，對煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。礦井廢水經(jīng)治理后綜合利用，不僅能起到一定的經(jīng)濟效益，也保護有限的水資源。
我國煤礦礦井水處理技術起始于上世紀70年代末，大多污水治理工作都只停留在為排放而治理。然而回用才是當今污水治理發(fā)展的必然趨勢，將防治污染和回用結(jié)合起來，既可緩解水源供需矛盾，又可減輕地表水體受到污染?，F(xiàn)國內(nèi)使用的處理技術主要有：沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀過濾等。處理后直接排放的礦井水，通常采用沉淀或混凝沉淀處理技術；處理后作為生產(chǎn)用水或其它用水的，通常采用混凝沉淀過濾處理技術；處理后作為生活用水，過濾后必須再經(jīng)過除酚等對人體有害物質(zhì)及消毒處理；有些含懸浮物的礦井水含鹽量較高，處理后作為生活飲用水還必須在凈化后再經(jīng)過淡化處理。
3 礦井水處理回用的條件
礦井廢水的產(chǎn)生及特點:煤礦礦井廢水包括：煤炭開采過程中地下地質(zhì)性涌滲水到巷道為安全生產(chǎn)而排出的自然地下水，井下采煤生產(chǎn)過程中灑水、降塵、滅火灌漿、消防及液壓設備產(chǎn)生的含煤塵廢水。因此，它既具有地下水特征，但又受到人為污染。礦井廢水的特性取決于成煤的地質(zhì)環(huán)境和煤系低層的礦物化學成分，其中井田水文地質(zhì)條件及充水因素對于礦井開采過程礦井廢水的水質(zhì)、水量有決定性的影響。因此，對礦井廢水處理要考慮開采過程中水質(zhì)、水量的變化。以下介紹煤礦礦井廢水處理中混凝沉淀過濾技術的應用。
4 礦井水處理技術主要處理單元
4.1 預沉池曝氣
礦井廢水中含有少量的有機物，通過曝氣接觸氧化去除廢水中的有機物。另外，井下液壓支柱等設備產(chǎn)生少量油類，通過氣浮除油，使廢水中油類達標。
4.2 混凝沉淀
煤礦礦井水主要污染物為懸浮物，處理懸浮物主要采用混凝沉淀法，用鋁鹽或鐵鹽做混凝劑，混凝劑混合方式采用管道混合器混合?；炷恋硌b置采用倒喇叭口作為反應區(qū)，水流在反應區(qū)中流速逐漸降低，使廢水和混凝劑藥液的反應在反應器中逐漸全部完成。完全反應的廢水流出反應區(qū)后開始形成混凝狀物質(zhì)，經(jīng)過布水區(qū)進入斜管填料，由于斜管填料采用PVC六角峰窩狀填料，利用多層多格淺層沉淀，提高了沉淀效率。將絮狀物沉淀到底部而被去除，清水從上部溢流排出。
4.3 砂濾凈化
礦井廢水經(jīng)混凝沉淀后，水中還含有較小顆粒的懸浮物和膠體，利用砂濾設備將懸浮顆粒和膠體截留在濾料的表面和內(nèi)部空隙中，它是混凝沉淀裝置的后處理過程，同時也是活性炭吸附深度處理過程的預處理。砂濾罐為重力式無閥濾池，采用自動虹吸原理達到反沖洗，不需要人工單獨管理，操作簡便，管理和維護方便。砂濾罐通常采用不同等級的石英砂多層濾料。
4.4 活性炭吸附
該煤礦礦井廢水主要含有揮發(fā)酚，酚類屬于高毒物質(zhì)，它可以通過皮膚、粘膜、口腔進入人體內(nèi)，低濃度可使細胞蛋白變性，高濃度可使蛋白質(zhì)沉淀。長期飲用被酚污染的水源，會引起蛋白質(zhì)變性和凝固，引起頭暈、出疹、貧血及各種神經(jīng)癥狀，甚至中毒。處理中水用作生活飲用水，必須用活性炭吸附裝置處理?；钚蕴康谋缺砻娣e可達800～2000m2/g，具有很強的吸附能力。該裝置采用連續(xù)式固定床吸附操作方式，活性炭吸附劑總厚度達3.5m，廢水從上向下過濾，過濾速度在4～15m/h，接觸時間一般不大于30～60min。隨著運行時間的推移，活性炭吸附了大量的吸附質(zhì)，達到飽和喪失吸附能力，活性炭需更換或再生。
4.5 消毒
廢水中含有一定的病菌、大腸菌群，處理后回用于洗浴時，若不經(jīng)過消毒，對人體皮膚傷害嚴重。所以礦井廢水處理后作為生活用水必須經(jīng)過消毒處理，本工藝采用二氧化氯消毒，現(xiàn)場用鹽酸和氯酸鈉反應產(chǎn)生二氧化氯，二氧化氯無毒、穩(wěn)定、高效、殺菌能力是氯的5倍以上。
摘要：煤礦井下廢水含有較高的懸浮物，采用水力循環(huán)澄清池+無閥濾池組合工藝，能有效的降低懸浮物，達到出水標準。
關鍵詞：煤礦井下廢水；懸浮物；水力循環(huán)澄清池；無閥濾池
1．概述
陜西某煤礦每天排放的廢水量最大為9600 m3（每小時400m3）。原有的處理系統(tǒng)僅有一座集水池，有效容積為1254m3，作為沉淀池使用。池內(nèi)也無排泥系統(tǒng)，日積月累，池內(nèi)沉積大量煤粉后，集水池沉淀區(qū)域逐漸縮小，達不到沉淀效果，排放的廢水嚴重污染周邊了環(huán)境。
該公司為保護周邊環(huán)境，響應國家環(huán)保節(jié)能的政策，決定對原有的污水處理系統(tǒng)進行改造，使排放廢水達到環(huán)保要求。
2．進出水水質(zhì)
根據(jù)環(huán)保要求，改造后的廢水，執(zhí)行《煤炭工業(yè)污染物排放標準》GB20426-2006排放標準，考慮到《渭河水系（陜西段）污水綜合排放標準》DB61/224-2006中的污水排放要求，具體標準如下：
表1進水濃度及出水標準
檢測指標 CODcr(mg/L) SS(mg/L) 石油類(mg/L) PH
進水濃度
出水標準 ≤100
≤80 ≤1200
≤50 ≤18
≤5 6～9
6～9
3．改造工藝流程及簡述
利用原有的集水池，將其改造成初沉池，初步去除廢水中的部分煤粉，增加刮吸泥機，加強排泥措施，并回收煤泥；采用水力循環(huán)澄清池+無閥濾池的組合工藝，使廢水最終達標。
圖1改造后的工藝流程圖
煤礦井下廢水進入初沉池，大顆粒的煤粒沉淀至池底，上清液自流進入絮凝反應池；在絮凝反應池中加入混凝劑，通過機械攪拌使藥劑和廢水混合均勻；然后在提升泵的出口加入助凝劑，讓廢水中的細小煤粉絮凝成團，再通過高效沉淀池、無閥濾池，讓廢水澄清、過濾后，最后達標排放。
無閥濾池的反洗水收集至絮凝反應池，做循環(huán)處理；
初沉池煤泥通過刮吸泥機，將池底沉泥排至煤泥濃縮池；高效沉淀池沉淀的沉泥，通過靜壓排泥至煤泥濃縮池；最后煤泥由板框脫水機脫水后，煤泥回收利用，濾液回流至絮凝反應池，做循環(huán)處理。
4．主要構(gòu)筑物及設備設計參數(shù)
（1）初沉池。原有集水池改建，尺寸：19.6m×16.0m×4.5m，分2格；增加排泥渠；增加刮吸泥機2臺，跨度8米，行走功率：0.75kW；泵吸泥功率0.75kW。
（2）絮凝反應池。新建，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。尺寸：6.0m×6.0m×3.5 m；有效水深3.0m；停留時間16分鐘；潛水攪拌機1臺，功率:1.5kW；葉片轉(zhuǎn)速980r/min；葉片直徑260mm。
（3）水力循環(huán)澄清池。新建，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。尺寸：Φ12.0m×8.2m；2座；靜壓排泥系統(tǒng)每池各2套。
（4）無閥濾池。新建，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。尺寸：4.0m×4.0m×4.85m；4座；承托層200mm；石英砂400mm；無煙煤300mm；長柄濾頭2600個；現(xiàn)澆濾板4套。虹吸反沖洗裝置4套。
（5）清水池。新建，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，與絮凝反應池合建。尺寸：6.0m×6.0m×3.5m；有效容積108m3。池中設回用泵2臺，1用1備；供無閥濾池強制反洗、脫水機房、加藥間等地方用水。
（6）煤泥濃縮池。新建，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。尺寸：Φ8.0m×5.0m；濃縮機1臺，功率：0.55kW，周邊線速度，2～3m/min；污泥泵2臺，1用1備。
（7）泵房。新建，框架結(jié)構(gòu)。尺寸：6.0m×3.0m；H=3.5m；臥式離心泵3臺，2用1備。
（8）加藥間及倉庫。新建，框架結(jié)構(gòu)。尺寸：6.0 m×6.0 m；H=3.5m；PAC、PAM加藥系統(tǒng)各2套。
（9）控制室及值班室。新建，框架結(jié)構(gòu)。尺寸：6.0 m×6.0 m；H=3.5m。
（10）脫水間。新建，框架結(jié)構(gòu)。尺寸：9.0 m×6.0 m；H=5.0m；板框壓濾機2臺，過濾面積80；功率：2.2kW；房間內(nèi)設置沖洗管。
5.系統(tǒng)調(diào)試及運行
5.1系統(tǒng)的調(diào)試主要在以下幾個方面：
（1）藥劑的投加
控制好藥劑投加量及加藥點，既可以達到較好的運行效果，也能節(jié)省運行費用。在試驗小試的基礎上，通過實際運行，調(diào)節(jié)加藥量。PAC加入絮凝反應池，通過攪拌機和廢水混合均勻；PAM則加在提升泵的出口；
（2）水力循環(huán)澄清池喉管的調(diào)節(jié)及排泥
水力循環(huán)澄清池調(diào)試前應注意喉管調(diào)節(jié)是否靈活，其喉管與噴嘴間距一般為2倍的噴嘴直徑。
水力循環(huán)澄清池排泥方式為重力靜壓自動排泥，由泥位計反饋信號，控制電動閥門啟閉；在調(diào)試中，通過在不同水位的取樣管取樣檢測，確定合適的排泥泥位；每次的排泥時間控制在3min左右。
（3）無閥濾池
無閥濾池在調(diào)試運行過程中，主要通過監(jiān)測水質(zhì)，觀察反洗系統(tǒng)是否正常；觀察虹吸系統(tǒng)管道氣密性是否完好。
5.2 系統(tǒng)運行
5.3 經(jīng)過長時間運行后，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在一些不足：
（1）初沉池
初沉池的泥由刮吸泥機排至排泥渠，然后通過管道流至煤泥濃縮池。但是污泥渠的污泥并不能完全的排凈，部分煤泥沉積在渠中。因此在排泥渠中增加了沖洗裝置，不定時的沖洗下排泥渠，會改善排泥效果。
（2）無閥濾池
無閥濾池的虹吸系統(tǒng)有時并不能很好的完成反洗功能，系統(tǒng)中的強制沖洗系統(tǒng)此時就應該啟動；否則就會影響出水效果。
（3）煤泥濃縮池
煤泥濃縮池的煤泥要及時的進行脫水處理。不能因為板框壓濾機的操作強度比較大，而減少煤泥濃縮池中煤泥的干化處理，從而造成回流的上清液懸浮物增加，增大了處理成本。
5.4 運行成本分析
該系統(tǒng)的運行成本主要為電費、藥劑費、人工費；其系統(tǒng)的的用量在1230kW /天，電費按0.6元/kW計；藥劑費按981元/天；人工費按60元/人.天（共按6人計算）；其運行成本為：0.22元/噸。
6. 小結(jié)
（1）該工程總投資583萬。系統(tǒng)利用原有的構(gòu)筑物進行改造，并利用地形條件，使水流自上而下，減少提升次數(shù)，節(jié)省建造費用及運行費用。
（2）該工藝的主體系統(tǒng)為水力循環(huán)澄清池、無閥濾池，工藝成熟可靠，其結(jié)構(gòu)形式也可參考標準圖集進行建設；無閥濾池的濾板安裝質(zhì)量要求較高，可選擇成套設備，由專業(yè)人員進行安裝。
（3）經(jīng)過調(diào)試和運行后，在水量穩(wěn)定的情況下，PAC、PAM的加藥量分別控制在34.5mg/l、1.2mg/l左右,出水效果較好。
（4）對于該系統(tǒng)的運行管理相當重要，特別是初沉池、水力循環(huán)澄清池和無閥濾池的運行管理；要經(jīng)常檢查無閥濾池的虹吸管道是否嚴密；時常檢測出水水質(zhì)，確保出水正常。
（5）對于重要部分的儀表，像泥位計等，盡量選用質(zhì)量較好、精度較高的產(chǎn)品，以保證系統(tǒng)正常運行。
（6）煤礦井下廢水懸浮物含量較多，污泥量很大。在污泥脫水上，采用板框壓濾機，勞動強度較大，建議采用其他的勞動強度較小的設備。
（7）該工程運行正常后，出水達到排放標準，不僅保護了周邊環(huán)境，而且回收了大量煤炭，也創(chuàng)造了一定經(jīng)濟效益。
廣州市環(huán)境保護工程設計院有限公司
摘要：
本文詳細論述了煤礦礦井廢水污染因子和高密度沉淀池工藝的特點，分析了用高密度沉淀池工藝處理煤礦礦井廢水的優(yōu)點。采用高密度沉淀池工藝處理E礦區(qū)礦井廢水工程實踐表明，在PAC投加量20mg/l和PAM投加量1 mg/l條件下，處理后廢水穩(wěn)定達到懸浮物（SS）
關鍵詞：煤礦礦井廢水，高密度沉淀池
1煤礦礦井廢水特點
煤礦礦井廢水包括煤炭開采過程中地下地質(zhì)性涌滲水、巷道為安全生產(chǎn)而排出的自然地下水，井下采煤生產(chǎn)過程中灑水、降塵、滅火灌漿、消防及液壓設備產(chǎn)生的含煤塵廢水等。礦井廢水的特性取決于成煤的地質(zhì)環(huán)境和煤系低層的礦物化學成分，其中井田水文地質(zhì)條件及充水因素對于礦井開采過程礦井廢水的水質(zhì)、水量有決定性的影響。[1][2][3][4]
煤礦礦井水主要有以下特點：
（1） 懸浮物濃度高：通常高達200mg/l以上，若井底預沉降處理不好，可高達1000mg/l以上；
（2） 礦化度高：一般在1000mg/l以上，含有硫酸鹽、重碳酸鹽等；
（3） 硬度大：一般在25德國度以上，總硬度中永久硬度大于暫時硬度；
（4） 含有一定量COD。
幾個典型礦井廢水特性如表1：
2煤礦礦井廢水處理工藝
因煤礦礦井廢水主要特征污染物為懸浮物、COD和pH值，對煤礦礦井水的處理為對上述特征污染物的處理。
煤礦礦井廢水中的COD主要由其懸浮物中的煤屑中碳分子的有機還原性所致，可以隨懸浮物一起去除，不需要進行生化處理。構(gòu)成礦井水懸浮物的主要成份是粒徑極為細小的煤粉和巖塵，其特點是：含量不穩(wěn)定，波動大，且懸浮物粒度小、比重輕、沉降速度慢，礬花形成困難，混凝沉降效果差，難以靠自然沉淀去除。
煤礦礦井廢水處理目前主要采用沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀+過濾和微絮凝過濾等工藝。一般處理后達標排排放時，采用沉淀或混凝沉淀工藝；處理后回用作生產(chǎn)用水或景觀水時，多采用混凝、沉淀、過濾或微絮凝過濾工藝。
微絮凝只適用于懸浮物小于50mg/L的極少數(shù)礦井廢水處理，當懸浮物含量大于50mg/L時，即會產(chǎn)生處理效率下降和出水不達標的情況。采用混凝、沉淀、過濾工藝處理礦井水時，混凝反應設施有渦流反應池、 穿孔旋流反應池、機械攪拌反應池等；沉淀設施常用的有平流式沉淀池、斜管沉淀池以及將混凝反應與沉淀結(jié)合在一起的機械加速澄清池、高效澄清池、一體化凈水器等。
各種處理工藝均有其優(yōu)缺點?！胺磻?沉淀池”具有運行能耗低，設計靈活，操作管理簡單等優(yōu)點，但占地面積大，沉淀污泥易堵塞、耐沖擊負荷小。機械加速澄清池出水水質(zhì)較穩(wěn)定、占地面積小、并能自動定時排泥的優(yōu)點，但運行能耗高、機械設施多、設備維護量大。一體化凈水器集沉淀和過濾為一體，具有設備體積小，安裝方便等優(yōu)點，但設備沉淀區(qū)容積小，單體處理量小，日常維護量大，設備壽命短，耐沖擊負荷小，難以滿足大水量礦井廢水處理要求。
3高密度沉淀池廢水處理工藝
高密度沉淀工藝是在傳統(tǒng)的平流沉淀池的基礎上，充分利用了動態(tài)混凝、加速絮凝原理和淺池理論，把混凝、強化絮凝、斜管沉淀三個過程進行優(yōu)化，從而達到常規(guī)混凝沉淀技術無法比擬的性能。
加速絮凝技術是高密度沉淀池核心技術，其原理是在混凝階段投加高密度的不溶介質(zhì)顆粒(如細砂)，利用介質(zhì)的重力沉降及載體的吸附作用加快絮體的“生長”及沉淀，故又叫該技術為載體絮凝技術。加速絮凝技術通過向水中投加混凝劑(如PAC)，使水中的懸浮物及膠體顆粒脫穩(wěn)，然后投加高分子助凝劑和密度較大的載體顆粒，使脫穩(wěn)后的雜質(zhì)顆粒以載體為絮核，通過高分子鏈的架橋吸附作用以及微砂顆粒的沉積網(wǎng)捕作用，快速生成密度較大的礬花，從而大大縮短沉降時間，提高澄清池的處理能力，并有效應對高沖擊負荷。
典型的高密度沉淀工藝有OTV―Kruger公司(威立雅水務集團的工程子公司)開發(fā)的Actiflo®高密度沉淀池和法國Degremont（得利滿）公司開發(fā)的DensaDeg®高密度沉淀池。
Actiflo®高密度沉淀池工藝原理見圖1。
圖2DensaDeg®高密度沉淀池工藝原理圖
4用高密度沉淀池處理煤礦礦井廢水
煤礦礦井廢水的特性決定了其處理關鍵為混凝沉淀工藝的選擇。各種沉淀工藝用于煤礦礦井廢水處理的優(yōu)缺點對比見表2。
從表2比較中可見，從處理效率、造價、占地等方面綜合比較，高密度沉淀池用于煤礦礦井廢水處理有著最大優(yōu)勢。因煤礦礦井廢水中含有高密度煤粒，高密度沉淀池用于煤礦礦井廢水處理無需額外投加高密度的不溶介質(zhì)顆粒，因此高密度沉淀池用于煤礦礦井廢水處理比用于其它廢水處理流程更簡單、運行和維護成本更低。
5高密度沉淀池處理煤礦礦井廢水實例
用高密度沉淀池處理表1中E礦區(qū)廢水，處理前后各項指標對照見表3。
用高密度沉淀池處理E礦區(qū)廢水主要技術經(jīng)濟指標：
（1） 處理水量300m3/h，采用2座鋼制DensaDeg®高密度沉淀池；
（2） 反應區(qū)容積40 m3，停留時間15min；
（3） 沉淀分離區(qū)設備尺寸?5100×5000，沉淀分離區(qū)水力表面負荷7.5m3/m2.h；
（4） PAC投加量20mg/l，PAM投加量1 mg/l；
（5） 噸水處理成本0.28元。
調(diào)試運行過程存在主要問題及解決方案：
①礦井廢水進水懸浮物濃度對處理效果影響大，進水懸浮物濃度小于100mg/l和大于1800mg/l時，出水懸浮物濃度均變大，主要原因是進水懸浮物濃度影響廢水處理過程絮體的形成與沉淀，進水懸浮物濃度過高時可通過增設初沉來解決，過低時可通過回流部分污泥來解決；
②應根據(jù)廢水進水懸浮物濃度調(diào)節(jié)PAC和PAM的加藥量，盡可能地降低藥耗，獲得較好的沉降絮體；
③反應區(qū)的攪拌效果對出水水質(zhì)影響大[5]，噸水攪拌功率小于2KW時處理效果無法保證。
④流量突變對出水懸浮物濃度影響較大，應盡量在合適的水流量下工作。應緩慢調(diào)整流量，以防止流量突變可能造成的污泥上浮。
6結(jié)論
煤礦礦井廢水的特征污染因子為懸浮物、COD和pH值。懸浮物濃度高及部分懸浮物密度大的特點決定了高密度沉淀池特別適用于處理煤礦礦井廢水。工程實踐表明，采用該工藝處理E礦區(qū)礦井廢水，在PAC投加量20mg/l和PAM投加量1 mg/l條件下，處理后廢水穩(wěn)定達到懸浮物（SS）
注：文章內(nèi)所有公式及圖表請用PDF形式查看。
