煤矿污水处理工艺及问题探讨

摘要：我国煤矿每年会产生大量污水，污水经处理后回用既能保护环境又能避免水资源浪费，从而实现煤炭工业的可持续发展。本文对煤矿企业矿井水，煤泥水和生活污水的处理工艺进行了总结，并对目前煤矿污水处理过程存在的问题进行了简单建议。

关键词：矿井水;煤泥水;生活污水

Abstract：Coal mines of our country will generate a large amount of sewage every year， reused sewage after treatment can protect the environment and avoid the waste of water resources， finally acheive the sustainable development of coal industry.In this paper，the treatment process of mine water，slime water and domestic soil of coal mines are summarized，and some simple advices are given about the problems which are existed in the sewage treatment process.

Key words：Mine water;Slime water;Domestic soil

煤炭作为当今社会主要利用的三大能源之一，在社会经济发展过程中發挥着重要的作用，我国煤炭资源丰富，年产量约36亿t左右，位居世界之首。据不完全统计，大多数煤矿每开采1t煤炭约排放2-4m3的矿井水[1]，同时还会产生大量选煤厂煤泥水和职工生活污水。根据污水性质的不同，可将煤矿污水分为工业废水和生活污水两大类，如果将未处理的污水直接排放，则会严重污染环境，同时造成水资源的极大浪费，难以实现循环经济的目标，因此，做好煤矿水资源的开发、管理、利用工作，对煤炭工业可持续发展具有深远的意义。

1 矿井水

矿井水按水质类型分为含悬浮物矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水和含有害有毒元素矿井水4大类。处理后的矿井水既可直接用作生产用水，也可经消毒处理后用作生活用水。

1.1 含悬浮物矿井水

含悬浮物矿井水的硬度和矿化度一般较低，主要含小粒径的岩尘和煤尘等内部悬浮物。

混凝沉淀法：该方法以沉淀池为核心单元，有平流式和斜管式两种沉淀方式，常用混凝剂为铝盐或铁盐，常用絮凝剂为聚丙烯酰胺。

水力循环澄清法：通过水射器使水中固体颗粒间的接触和吸附作用增强，形成良好的絮凝沉降效果达到澄清水质的目的。该方法在运行过程中操作简单方便，且具有低动力消耗和强耐负荷冲击能力的优点。

超磁分离法：水体中的悬浮物在磁种介质与微磁絮凝药剂作用下凝聚形成磁性“矾花”，然后依靠强磁场力快速分离。该方法是目前应用于矿井水处理的一种新工艺，分离速度快，可大大地缩短水力停留时间，而且回收率高，使用效果显著，其工程设施占地面积也更为经济。

1.2 高矿化度矿井水

高矿化度矿井水的硬度较高，无机盐总量一般都大于1000mg/L，用作饮用水会伤害人体健康，用作农业灌溉会加速土壤盐渍化，用作建筑用水会降低混凝土强度，用作锅炉水则易产生水垢。

电渗析法：利用电能来进行膜分离，离子交换膜是电渗析器的重要组成部分，分为阳膜和阴膜两类。电渗析法存在运行能耗较大，膜寿命短且运行不稳定的缺点。而且虽能去除钙、镁、氯化物等溶解性无机盐类，但对其他离子去除率低且无法去除有机物和细菌。

离子交换法：该方法主要用于化学脱盐，原理为利用阴阳离子交换剂去除水中离子。需要注意的是，当进水含盐量低于500mg/L时，该方法才比较经济，因此多用于高矿化度水膜法分离后的进一步除盐工序。

反渗透法：以大于溶质渗透压的压力推动力溶液通过半透膜，最终达到溶剂和溶质分离的目的。目前反渗透膜已有高于99%的脱盐率，而且随着工艺研发中在逐渐增加透水通量、抗污染抗氧化能力以及越来越低的运行能耗，该技术已应用在多个领域。但反渗透法深层次的发展需要进一步优化其水质适用性和污染源抵抗能力，提高装置使用性能，加强装置的耐磨损性，这样才能促使该技术应用发挥更大能效[2]。

双膜法：采用双层超滤膜或超滤膜与反渗透结合的方法对工业水进行处理。其主要用于污染程度较高，较难处理的工业水处理当中，可以有效解决含盐量较高、污染较严重等工业用水问题[3]。

1.3 酸性矿井水

酸性矿井水是在采煤过程中，水与煤共生的硫铁矿发生氧化反应而生成硫酸，最终使水体的pH值小于5.5。酸性矿井水容易造成地表水酸度上升、导致土壤酸化并危害水生生物，另外，该类水体还会造成管道的腐蚀。

中和法：通过投加碱性药剂或以石灰石、白云石为滤料进行过滤中和，但该方法中和反应速度慢，且需对药剂投加量进行计算，否则容易造成二次污染。

人工湿地法：该方法是将填料按照一定的坡度填充在浅池内，然后在填料表层土壤中种植一些处理性能好、成活率高、美观及具有经济价值的水生植物，形成一个小型生态系统。人工湿地法近年来在水处理技术发展中比较迅速，具有很好的推广前景。

1.4 含有毒有害元素矿井水

该类水体主要含有氟、铁、锰、铜、锌、铅及铀、镭等有毒有害元素的水，长期饮用放射性超标的饮用水，可诱发癌症、白血病等严重疾病。

含铁、锰废水目前主要采用天然锰砂作为除铁、锰的滤料，但出水无法满足回用水水质要求，因此对高铁高锰矿井水的处理工艺和净化机理还需进行深入研究。目前处理放射性废水多采用反渗透法、活性材料吸附法及石灰软化法等，在中小规模的水处理工程中比较适用，当规模较大时，其设备投资和运行费用非常高，大部分煤矿无法承受。

2 选煤厂煤泥水

目前大多数选煤厂采用湿法选煤的工艺，因此煤泥水中悬浮有大量细小煤粉颗粒等杂质。

自然沉淀法：该方法多用于处理粒度较大，浓度较低且硬度较高的煤泥水，当煤泥水含有较多微细粒和黏土矿物时，处理效果一般。

重力浓缩沉淀法：首先浓缩机对煤泥水进行浓缩，其次经溢流循环和底流稀释浮选工艺，最后将浮选尾矿排出处置。重力浓缩沉淀法较自然沉淀法有更大的处理能力和更高的效率。

混凝沉淀法：采用化学药剂使煤泥水中悬浮物以较大颗粒或松散絮团的形式得以沉降分离，该方法目前在煤泥水深度澄清中使用较多。由于合成高分子絮凝剂在使用中存在二次污染问题，而天然高分子絮凝剂—淀粉改性絮凝剂具有原料来源广泛、价格低廉、无毒、易于生物降解等特点，应用前景广阔。另外，微生物絮凝剂是由微生物产生的有絮凝活性的次生代谢产物，可对水中不易降解的固体悬浮颗粒和胶体颗粒进行絮凝然后沉淀，属于一种高效、安全、环保的新型水处理剂[4]。

3 生活污水

矿区生活污水主要来自办公楼、锅炉房、职工食堂、澡堂及职工宿舍用水等，其悬浮物、化学需氧量、五日生化需氧量、细菌总数及感官性状均严重超标。

A2/O法：在矿区生活污水处理中比较常见，多用于二级、三级污水处理和中水回用工艺中，其脱氮除磷效果较好。

SBR法：是活性污泥法的一种，采用间歇曝气方式，起关键作用的SBR反应池有均化、初沉、生物降解和二沉等多种功能。与传统活性污泥相比，该法不含污泥回流系统，多用于污水流量变化较大和间歇排放的场合。

CAST法：该工艺是对SBR工艺的优化，增加了生物选择器和污泥回流装置，既能改善活性污泥的絮体负荷，还能阻止污泥膨胀的发生。该工艺脱氮除磷效果好，产泥量少，抵抗水质水量波动效果好，运行费用低，可以很好地适用于矿区污水处理。

生物接触氧化法：主要利用载体中的生物膜，生物可与氧化池中相应浓度的悬浮物进行充分接触，兼顾生物膜去污法与活性污泥法两种特征。生物接触氧化法可处理矿区浓度较低、变化程度较大的污水，其方法使用资金较少，操作与维护相对容易，缺点是对氮磷的清除效果相对较弱[5]。

MBBR法：在曝气和水流的共同作用下，附着生物膜和悬浮的活性污泥逐渐生长并布满整个反应器内部，该污水处理方法新型且高效。MBBR工艺综合了传统流化床以及生物接触氧化法的优点，其适应性很强、运行稳定可靠，并且水头损失小、不堵塞、无须反冲洗，有着良好的抗冲击负荷的能力[6]。

氧化塘法：氧化塘有好氧塘、兼性塘和厌氧塘三种类型，污水处理主要靠天然净化。不同类型塘串联处理污水能高效去除BOD5、COD、氮磷等营养物质以及许多难降解物质。矿区如将荒地和塌陷坑等建造为氧化塘，那么处理后的污水既能灌溉土地，还能发展林业和牧业等产业，具有巨大的经济效益和广阔的发展前景[7]。

人工湿地法：人工湿地主要通过过滤、分解、植物吸收、沉淀等混合作用来去除污水中的悬浮物、有机物、氮、磷和金属离子等污染物，还可以进行矿区大气净化、土地灌溉、涵养水源、保持生物多样性。此外人工湿地还具有景观作用，为后续的矿区资源再开发利用奠定基础。

4 结语

大部分煤矿均建有矿井水和生活污水处理站，但设施運行过程中仍存在出水水质不达标排放或超标回用的现象，为兼顾环境保护和企业成本，煤矿企业在未来的发展中应做到：

（1）煤矿污水的水质往往是复合型的，因此在污水处理站建设前要充分考虑进水水质因素，根据污染物类别选择合适的工艺，精准施治，必要情况下可采用多技术耦合，提高污水处理效率。（2）设施运行管理人员业务能力良莠不齐，多因操作不当导致出水水质不达标。因此，矿方需组织技术单位对设施管理人员培训，必要情况下还可建立分析化验室，进一步保证运行管理的规范性。（3）人工湿地、氧化塘等自然生态处理系统既能充分利用矿区的荒地、塌陷坑等废弃场地，同时又能开展生态修复，未来可成为煤矿企业污水处理新的发展方向。

参考文献

[1]罗延歆.矿井水超磁分离净化技术研究与应用[J].煤炭工程，2017，49（06）：72-74.

[2]李硕.煤矿矿井水处理工程问题及对策研究[D].邯郸：河北工程大学，2013.

[3]张晨.超滤膜技术在环境工程水处理中的应用[J].资源节约与环保，2016（08）：34-35.

[4]张英杰，巩冠群，吴国光.煤泥水处理方法研究[J].洁净煤技术，2014，20（03）：1-4.

[5]王旭艳.矿区煤矿生活污水处理技术探讨[J].山西化工，2018，38（02）：197-198+201.

[6]张恒亮，段亮，姚美辰，等.MBBR-MBR组合工艺处理生活污水效能及膜污染研究[J].环境工程技术学报，2019，9（03）：245-251.

[7]贾锐鱼，李楠，所芳，等.我国煤矿区污水处理技术研究现状与发展[J].水处理技术，2014，40（09）：8-12.

收稿日期：2020-06-18

作者简介：武彦辉（1991-），男，硕士研究生，中级环保工程师，研究方向为环保管理。