劉瑞凡

（陜西煤業(yè)新型能源科技股份有限公司，陜西 西安 710065）

在礦井作業(yè)開采過程中，由于礦井的開挖深度不斷增加，會使地下水與煤、巖層接觸反應(yīng)，繼而造成地下水的顏色渾濁，主要是因?yàn)楹写罅康膽腋∥锖陀泻υ豙1]。因此，這些礦井廢水必須要進(jìn)行相關(guān)處理和工藝加工合格后再排放。礦井廢水是煤炭行業(yè)具有特點(diǎn)的污染源之一，量大面廣[2]。通常情況下，礦井污水中懸浮物的含量較高，普遍＞50 mg/L，且顏色以黑色為主[3]。目前，我國煤炭系統(tǒng)每年礦井水的排放量約為38億m3[4]，造成了水資源的大量浪費(fèi)。

我國高懸浮物礦井污水處理技術(shù)普遍采用混凝、沉淀、過濾、消毒的處理工藝[5]，經(jīng)處理凈化后的污水可作為生產(chǎn)或生活用水。但由于不同礦井水的原水水質(zhì)不同，故運(yùn)行的工藝條件和運(yùn)行工藝也有所不同[6]。

以某公司兩家礦業(yè)公司A、B兩個(gè)礦井污水處理站為例，其礦井污水處理站通過三級處理工藝凈化后的礦井污水，主要用于礦區(qū)消防、生產(chǎn)用水，其中部分進(jìn)行回用水工段。通過對兩個(gè)礦井污水處理站進(jìn)行連續(xù)14 d的出水水質(zhì)監(jiān)測，對比分析了兩個(gè)礦井污水處理站在不同工藝條件下的濁度去除率。

1 A煤礦礦井污水處理

1.1 設(shè)計(jì)水量、水質(zhì)

井下礦井污水主要污染物為煤雜質(zhì)，A礦井污水處理站設(shè)計(jì)進(jìn)水量為28 800 mm3/d，其原水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)詳見表1。

表1 A煤礦礦井污水處理站原水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

1.2 工藝流程

首先，礦井排水由井下提升泵排至礦井排水處理站預(yù)沉調(diào)節(jié)池，沉降一部分煤粉顆粒后，進(jìn)入斜管沉淀池進(jìn)行絮凝后再進(jìn)行沉降過程；然后，通過無閥濾池處理，再進(jìn)入三級處理工序進(jìn)行超濾、消毒；最后，供消防、生產(chǎn)用水。此處預(yù)處理工藝為預(yù)沉調(diào)節(jié)池，一級處理為斜管沉淀池，二級處理為無閥濾池，三級處理為超濾系統(tǒng)、消毒系統(tǒng)。工藝流程如圖1所示。

圖1 A煤礦礦井污水工藝流程

2 B煤礦礦井污水處理

2.1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水量、水質(zhì)

B煤礦礦井污水處理站設(shè)計(jì)進(jìn)水量為13 000 m3/d，其原水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)詳見表2。

表2 B煤礦礦井污水處理站原水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

2.2 工藝流程

礦區(qū)井下污水經(jīng)配水井進(jìn)行配水后，進(jìn)入星型絮凝和高效斜管沉淀系統(tǒng)進(jìn)行絮凝和泥水分離，分離后水進(jìn)入中間水池；中間水池一部分進(jìn)入壓力過濾器后注入回用水池，再經(jīng)超濾系統(tǒng)出水經(jīng)紫外殺菌后進(jìn)入清水池，其中，清水池的水主要供給井下生產(chǎn)用水，還有一部分用于井下設(shè)備設(shè)施沖洗用水。此處一級處理分別為：星型絮凝池、斜管沉淀池；二級處理為：壓力過濾系統(tǒng)；三級處理為：超濾系統(tǒng)、消毒系統(tǒng)。工藝流程如圖2所示。

圖2 B煤礦礦井污水工藝流程

3 工藝對比

A煤礦礦井污水處理站一級處理工藝前設(shè)有預(yù)處理工藝：預(yù)沉調(diào)節(jié)池主要是用于調(diào)節(jié)水量、均化水質(zhì)的作用。通常，污水處理站普遍設(shè)有調(diào)節(jié)池，能沉降、隔除礦井進(jìn)水中大塊煤泥及浮油，以此為一級處理工藝提供較好的進(jìn)水水質(zhì)基礎(chǔ)。因此，A煤礦井污水處理站較B煤礦礦井污水處理站工藝系統(tǒng)完善。

在二級處理工藝中，A、B煤礦礦井污水處理站分別使用無閥濾池、石英砂過濾系統(tǒng)。無閥濾池對固體懸浮物的處理效果較好，但無閥濾池處理N、P較高的廢水效果較差；石英砂過濾系統(tǒng)主要對泥沙、膠體等進(jìn)行截留，屬于二級處理水質(zhì)要求不高的粗過濾裝置。

在三級處理工藝中，由于A煤礦屬于初運(yùn)營階段，所有相比B煤礦污水處理站三級處理工藝中超濾系統(tǒng)而言，A煤礦采用新型立式設(shè)備，超濾膜通量也可達(dá)到最高去除效率，因此，出水水質(zhì)預(yù)期較好。

4 出水濁度去除率分析

將A、B兩個(gè)煤礦的礦井污水處理站連續(xù)監(jiān)測14 d的出水濁度值進(jìn)行對比，礦井進(jìn)水、二三級處理出水濁度值詳見表3。

表3 礦井污水處理站進(jìn)、出水濁度值

由于A煤礦礦井污水處理站未監(jiān)測礦井進(jìn)水濁度，故將兩個(gè)污水處理站二、三級處理工藝出水濁度數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，并計(jì)算出相應(yīng)的濁度去除率，且將數(shù)據(jù)匯總，用Origin分別繪制出圖3、圖4。

圖3 A煤礦二、三級處理濁度及去除率

圖4 B煤礦二、三級處理濁度及去除率

由圖3可以看出，通過B煤礦礦井污水處理站連續(xù)14 d對二、三級處理的出水濁度進(jìn)行監(jiān)測，二級處理工藝后濁度值基本在0.40～3.00 NTU之間，但在第4 d、5 d的時(shí)，二級處理工藝出水濁度值波動較大，最高達(dá)到了4.72 NTU，超出《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749-2006）中濁度標(biāo)準(zhǔn)值（＜3.00NTU）。相對二級處理而言，三級處理出水濁度值較穩(wěn)定，基本在0.05～0.10 NTU左右波動，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。并且，濁度去除率較高，大約維持在90%以上，但在第12 d、13 d、14 d時(shí)，由于二級處理工藝濁度值較低，三級處理出水濁度去除率有所降低，分別為60.00%、88.00%、74.42%。

由圖4可以看出，通過B煤礦礦井污水處理站連續(xù)14 d對二、三級處理的出水濁度進(jìn)行監(jiān)測，二級處理工藝出水濁度維持在1.00～2.00 NTU左右，在第2 d、10 d時(shí)，濁度分別達(dá)到了4.72 NTU、3.05 NTU，超出濁度標(biāo)準(zhǔn)值。在三級處理中，出水濁度值基本在1.00～-2.00 NTU之間，同時(shí)濁度去除率起伏較大，最高達(dá)到了84.85%，最低為4.59%，不能保持在一定區(qū)域內(nèi)，這說明三級處理工藝對濁度去除率貢獻(xiàn)較小。

通過對比圖3、圖4可以明顯看出，A煤礦礦井污水處理站總體線性走向較B煤礦礦井污水處理站走勢要清晰，其中二級處理出水濁度值較B煤礦二級處理出水濁度值低，可能由于A煤礦處于初運(yùn)營階段礦井進(jìn)水較干凈，出水濁度較低。同時(shí)，A煤礦礦井污水處理站設(shè)有預(yù)沉調(diào)節(jié)池起到了均化水質(zhì)的作用，較B煤礦沉淀池多設(shè)置了一道預(yù)處理工序；兩個(gè)礦井污水處理站三級處理出水濁度值都較穩(wěn)定，均達(dá)到國家排放濁度標(biāo)準(zhǔn)值。因此，通過濁度去除率對比結(jié)果得出，A煤礦礦井污水處理站較B煤礦礦井污水處理站濁度去除率穩(wěn)定，主要原因可能是B煤礦礦井污水處理站運(yùn)營年限較長、礦井進(jìn)水濁度較高，且在三級處理工藝中超濾系統(tǒng)隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，可能存在超濾膜污染、需化學(xué)清洗或再生問題，導(dǎo)致濁度去除率波動較大。

5 結(jié)論

（1）通過比較A、B煤礦礦井污水處理站的工藝流程得出，預(yù)處理工藝對礦井污水的出水水質(zhì)起到了一定作用，可有效降低出水濁度。同時(shí)，由于A煤礦礦井污水處理站處于初運(yùn)營階段，設(shè)備選型、設(shè)備使用度、進(jìn)水量對出水水質(zhì)也有直接的影響。后期可比對待測指標(biāo)：懸浮物、COD、BOD5等出水?dāng)?shù)據(jù)，進(jìn)行工藝分析。

（2）A煤礦礦井污水處理站二級出水濁度波動較大，可能是由于設(shè)備調(diào)試、PAC、PAM藥劑配比、井下進(jìn)水導(dǎo)致；但三級出水濁度值較穩(wěn)定，維持在0.05～0.10 NTU；總體出水濁度去除率較平穩(wěn)，基本趨于90%以上。

（3）B煤礦礦井污水處理站二級出水濁度不穩(wěn)定，最高可達(dá)到4.72 NTU，最低至1.09 NTU；三級出水濁度基本穩(wěn)定保持在1.00～2.00 NTU之間；總體出水濁度去除率走勢不穩(wěn)定，忽高忽低，可能是由于B煤礦礦井污水處理站運(yùn)營時(shí)間較長、設(shè)備老化，特別是二、三級處理工藝出水濁度差值較小，說明三級處理工藝中超濾系統(tǒng)可能存在膜污染、需化學(xué)清洗或再生問題。

（4）關(guān)于礦井污水處理站后期運(yùn)行中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：定期設(shè)備調(diào)試，保證設(shè)備正常運(yùn)行；每日要根據(jù)監(jiān)測的出水水質(zhì)調(diào)節(jié)PAC、PAM藥劑添加量，切勿盲目添加，避免導(dǎo)致出水水質(zhì)不穩(wěn)定。同時(shí)，還要隨時(shí)調(diào)節(jié)藥劑添加量以起到節(jié)約藥劑成本的作用；超濾系統(tǒng)應(yīng)注意膜污染問題，要定期對超濾膜進(jìn)行反洗、化學(xué)浸泡及再生。