李云霞

（山西高河能源有限公司，山西 長治 046000）

引言

我國是一個煤炭大國，煤炭的儲量大、分布廣，特別是在中西部地區(qū)，煤炭儲量占據(jù)了我國總儲量的68%以上，但由于西部地區(qū)多為半干旱和干旱的氣候類型，水資源匱乏、生態(tài)環(huán)境脆弱，因此對礦井水的處理提出了更高的要求。目前多數(shù)煤礦主要采用了混凝、沉淀+過濾的處理工藝，其對礦井水內的氨氮有機物祛除效率低、經(jīng)濟性差，處理后出水水質達到了《煤炭工業(yè)污染物排放標準》（GB20426—2006）的水質標準，但無法滿足新的地表水環(huán)境質量Ⅲ類標準。因此迫切需要對礦井水處理工藝進行優(yōu)化，提高其處理效率和可靠性。

本文對臭氧-生物活性炭深度處理工藝、反滲透膜法工藝、活性炭吸附法工藝進行了對比分析，最終確定采用臭氧-生物活性炭深度處理工藝作為礦井水處理新方案，對其應用情況和技術要點進行了分析，結果表明，新的處理工藝能夠有效除去礦井廢水內的氨氮有機物，使處理后的礦井水達到了地表水環(huán)境質量Ⅲ類標準，對提升礦井水處理效果具有十分重要的意義。

1 臭氧-生物活性炭深度處理工藝

臭氧-生物活性炭深度處理工藝（O3-BAC），主要是指在進行活性炭吸附過濾前首先對礦井水進行臭氧處理，使臭氧和礦井水內的有機物進行充分接觸，在臭氧的作用下發(fā)生化學反應，進行降解，將大分子的有機物分解為容易被活性炭吸收的小分子化合物[1]。

生物活性炭深處理工藝主要是指以生物活性炭為基礎的一種物理處理方法，處理過程中，在活性炭的表面上能夠形成一種活性生物膜，在進行礦井水處理的過程中能夠將活性炭的物理吸附和微生物氧化分解同時作用，從而有效提升對礦井水的凈化效果[2]。利用生物膜和活性炭相結合的方案，能夠適應多種成分的礦井水，改善了凈化脫污效果，不僅提升了活性炭的使用壽命，而且提高了凈化過程中的效率和經(jīng)濟性。生物活性炭法的相互作用原理如圖1所示[3]。

圖1 生物活性炭法相互作用示意圖

2 反滲透膜及活性炭吸附

反滲透膜凈化處理是設置一種具有單向透過性的膜，該膜只允許特定的離子或者小分子化合物選擇性的通過，同時，在薄膜的兩側設置壓力差來提高反滲透的效果，從而提高對混合物的分離效果[4]。反滲透膜的截留尺寸為0.1 nm～1 nm 左右，能夠高效、可靠地除去水中的各類膠體、鹽類等。

活性炭是用木炭在高溫缺氧的條件下活化制成的一種材料，其顯著特點是具有極大的比表面積，在和礦井水接觸的過程中，能夠采用物理吸附的方式來除去水中的污染物[5]。當活性炭顆粒吸附飽和后，可以通過再次加熱的方法進行活性炭再生處理，處理后的活性炭雖然吸附容量會有一定的降低，但其仍具有顯著的吸附效果，從而能夠多次循環(huán)使用，提高了使用的經(jīng)濟性[6]。

3 不同凈化工藝對比

在對3 種凈化工藝原理進行對比分析的基礎上，結合實際對礦井水的凈化需求，對3 種工藝的投資、占地面積、運行成本、管理成本、優(yōu)缺點等進行了對比分析，結果表明，采用臭氧-生物活性炭深度處理工藝（O3-BAC）時具有最佳的經(jīng)濟性，3 種凈化工藝的對比結果如表1 所示。

表1 不同凈化工藝優(yōu)缺點對比分析表

4 臭氧-生物活性炭深度處理工藝設計

為了滿足O3-BAC 的處理工藝流程，本著投資最小、收益最高、凈化效果最優(yōu)的理念，本文設計了O3-BAC 的處理工藝流程，為了提高凈化效果，在處理前加入了超濾功能，該臭氧-生物活性炭深度處理工藝流程如圖2 所示[7]。

圖2 臭氧-生物活性炭深度處理工藝流程圖

在工作過程中，首先對礦井水進行超濾處理，除去水中的大顆粒物和漂浮物，然后將處理過的水抽入到臭氧接觸池，在臭氧池內首先對大分子有機污染物進行化學降解，使其轉換為小分子化學物質，然后再進一步傳送到活性炭池內，進一步對礦井水進行物理吸附處理，最后將處理完成的水排出。

根據(jù)實際監(jiān)測，該礦井水處理工藝，能夠保證處理過的礦井水滿足地表水環(huán)境質量Ⅲ類標準，每年可以減少化學需氧量排放14.6 t，減少懸浮物排放360 t，有效的提升了礦井水處理的效果，降低了環(huán)境污染。

5 結論

針對煤礦上采用傳統(tǒng)的混凝、沉淀+過濾工藝對礦井水內的氨氮有機物除去效率低、經(jīng)濟性差的不足。提出了臭氧-生物活性炭深度處理工藝（O3-BAC）作為礦井水處理方案，對其工藝流程、應用效果進行了分析，結果表明：

1）采用臭氧-生物活性炭深度處理工藝（O3-BAC）時投資少、占地面積小、運行成本低，具有最佳的綜合性能；

2）臭氧-生物活性炭深度處理工藝能夠保證處理過的礦井水滿足地表水環(huán)境質量Ⅲ類標準，能夠有效的提升礦井水處理效果，降低對環(huán)境的污染。