煤矿污水处理过程的工艺改造

杨 虹

(西山煤电(集团)有限责任公司职业病防治所，山西 太原 030053)

引 言

我国水资源十分匮乏，并且分布及其不均匀，因此要求我们在煤矿生产生活用水过程中，对污水的处理及处理后的水进行综合利用，这样不仅可以提供煤矿的生产用水，同时可以解决矿区的生活用水，对矿区的可持续发展起到很大作用。

1 污水主要来源以及处理要求

1.1 污水主要来源

这种污水的特点是硬度和矿化程度不是特别高，水的pH值呈酸性，水中的悬浮物质主要是一些非常小的煤尘以及矿尘，对于这种污水的处理手段是通过混凝沉淀的方法进行处理。

2) 矿井高矿化度的水

这种污水主要特点是硬度非常大，其中含有大量的无机盐，其质量浓度可以达到1 000 mg/L以上，pH值为中性或者偏碱性。这种水质如果饮用会对人体造成伤害；如果用于农业用水将会对土壤造成板结，加速土壤的盐渍化；如果用来作为建筑用水的话，对混凝土的强度会造成影响；如果用于热水供应，将会在管道产生严重的水垢。对于这种矿化非常高的污水处理，其关键点是通过对污水进行脱盐工艺，通常的手段是采用反渗透法、离子交换法以及电渗析法等。

3) 矿井酸性水

采煤过程中会伴随出现硫铁矿，这种物质和水发生氧化反应生成H2SO4，导致水体呈酸性，且pH值低于6。这种污水如果直接排放会造成地表水的pH值下降，导致水体成酸性，对水生物造成危害，同时对于土壤的pH值造成影响，土壤呈酸性将对农作物的产量造成非常大的影响。并且这种污水对管路的腐蚀作用非常强。针对此种污水的处理方法，通常是采用中和法进行处理，近年也用到了湿式生态处理以及微生物处理的手段。

4) 矿区生活污水

生活污水主要来自矿区日常办公、居住产生的污水，这类污水的来源范围比较广。此类污水中在许多指标方面严重超过了标准值，主要的超标物质包括：悬浮物浓度(SS)、5日生化需要量(BOD5)、化学需氧量(COD)以及细菌总数等。本文通过对多个煤矿进行生活污水采样，统计分析后得出了如第216页表1所示的生活污水主要污染物的含量情况。

1.2 污水处理要求及处理后用途

对于经过污水处理工艺处理以后的矿区污水，如果达标可以进行使用，主要用途包括：矿区防尘、消防用水、厕所清洗、园林绿化用水以及工地用水等方面。近年来，绿色发展已经深入各行各业，高科技手段的不断推陈出新使得煤矿污水的治理已经出现了非常多的手段，有些处理技术甚至能够将经过处理后的污水作为生活用水，最新的处理手段处理后的水甚至可以直接饮用[1]。

伴随着矿区绿色发展理念的不断推行以及高科技技术在污水处理方面的应用，有些煤矿污水经过处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来饮用。

巡讲活动由区卫计局牵头组织,协调财政、教科体、新闻媒体、乡镇、医疗单位各部门共同参与,依托区医院健康管理中心(治未病)技术力量,组织专班、专人撰写课件,经过筛选、审查,再修改、再完善,确保巡讲准备工作到位,同时,结合挂包驻帮深入贫困户开展“三减三健”宣讲到户院、指导到锅边、服务到餐桌,让健康生活方式成为时尚。

表1 煤矿生活污水取样分析结果

根据污水处理后的使用范围的制定不同的污水处理标准，主要标准如下列各项。

1) 处理后可直接排放的，需要满足GB 20426-2006《煤炭工业污染物标准》的要求。

2) 处理后的水用途为消防用水或者防尘洒水的，需要按照《煤矿井下消防、洒水设计规范》进行处理并且符合标准。

3) 污水经处理后主要用于煤矿生产用水的，其污水处理需要符合MT76-2002《液压支架(柱)用乳化油、浓缩物及其高含水液压液》的相关规定。

4) 污水经处理后用途为厕所冲洗、园林绿化及建筑用水等方面的，其污水处理标准需要符合GB/T18920-2002《城市污水再生利用城市杂用水水质》中的相关规定[2]。

5) 煤矿污水经处理后主要作为生活用水的，污水处理的标准需要符合GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》相关规定。

2 污水处理工艺改造

在对煤矿污水进行处理的时候，需要根据国家相关的环保规定，制定符合煤矿设计需要的污水处理工艺的改造计划，制定改造方案以后需要相关部门进行可行性论证。

如图1所示为煤矿污水处理工艺的改造流程图。

图1 矿井污水处理工艺改造流程

对改造工艺流程的具体说明如下。

1) 在改造的方案中，新增加了包括预沉池、反冲洗集水池、复用水池、PLC集中监控系统、泵房在内的主要设备及其他辅助设施，同过对原系统相关设备的合理利用，通过与新系统污水处理站相关设备的有机结合，达到系统设计的污水处理功能。

2) 通过科学手段合理提升对煤矿污水的深度处理，使深度处理后的水能直接回收利用，能够达到国家相关标准，符合居民饮水的水平。图1中的复用水池为进行深度水处理提供水源。如图2所示为改进工艺设计的深度水处理过程流程图。

图2 污水深度处理流程

3 污水深度处理工艺

首先利用水泵将煤矿井下排出的污水抽到地面沉淀池里，矿井水经过沉淀池进行沉淀以后继续流向调节池进行处理，在调节池中主要是经过加药泵处理，加药泵中主要成分是絮凝剂，絮凝剂的作用是使污水形成混合液，然后混合液在助凝剂的作用下形成絮凝体，经过助凝剂作用后污水经过迷宫斜管进行沉淀、过滤处理，最后进入复用水池中等待进一步回收处理。

深度水处理的工艺流程：通过以上步骤的预处理以后污水进入服用水池，通过过滤泵的抽取使复用水池水进入带有超级滤网的盘式过滤装置中，并且在进入超级滤网之前及之后都需要使用阻垢剂，通过超级滤网过滤以后，水进入超滤水池，然后通过高压水泵抽取进入下一步的反渗透系统，在经过反渗透装置后水质达标就可以进入清水池，在清水池中经过进一步的消毒杀菌处理就可以提供给用户作为生活用水使用了[3]。

4 单体工艺设计

煤矿进行污水处理的渗透装置可以通过对污水中含有的阴阳离子以及一些有害物质进行处理。反渗透装置主要由加药器、压力泵、过滤网、储水装置、反渗透器件及RO清洗部件组成，这种反渗透一般采用一级反渗透，进行反渗透的主要流程是：通过主起作用的是透过性膜，利用压力的作用形成膜分离的效果形成了反渗透。通常，渗透膜是一种有中心管以及反渗透膜导流管共同组成的，为了形成反渗透装置，可以通过在玻璃钢制成的压力容器里加入一些RO膜元件的方式。根据理论分析可以知道，污水经过反渗透装置以后，水中原本存在的大部分的有机物、微生物以及几乎全部的盐分去除，从而对水质的提高起到了非常大得作用。

对于煤矿的污水处理系统的监控部分主要可以由下列几部分功能：由可编程序控制器为核心制作的控制系统能够完成需要的数据分析、信号预处理以及故障报警功能；通过流量计检测污水流量变化情况、通过压力计检测压力、利用液位计检测水位、电导率测试仪检测水的电导率以及pH检测仪检测水中的pH值，检测数据经过计算处理后通过系统进行显示；对系统故障的报警主要包括，储水水箱水位超限报警、反渗透系统如水及出水电导率超高报警以及其它故障报警。

5 结语

煤矿的污水主要包括生产污水及生活污水，对不同的污水水源应该进行分流后单独进行处理。虽然我国的煤矿污水处理已经经过了多年的发展，并且在处理过程中取得了一定的成效，但是煤矿污水处理不合理导致环境污染的恶劣事件仍然还在发生，因此需要通过进一步加强对煤矿污水处理工艺的改进来对煤矿污水进行合理的处理回收，来促进我国煤炭行业的可持续发展。