高濃度洗煤廢水處理與回用技術研究

高曉亮

（山西省保障性安居工程投資有限公司， 山西 太原 030024）

煤炭在開采和洗選過程中會產生含有大量懸浮物、煤泥、泥砂和重金屬物質的洗煤廢水。洗煤廢水如果處理不達標就進行排放會對周邊水源和生態環境造成無法估量的污染和損失，為此，針對高濃度洗煤廢水處理與回用技術進行研究具有現實意義[1]。

1 高濃度洗煤廢水的處理難度

由于我國大部分選煤廠采用濕法跳汰洗煤技術，在煤炭洗選過程中會產生大量高濃度洗煤廢水，據統計噸煤洗選耗水量約5 m3，同時還需補加清水。煤炭在洗選過程中會產生大量的粒徑約1 mm的細小顆粒物俗稱煤泥水，也叫洗煤廢水。部分顆粒物由于體積和密度大，在處理時會沉淀分離，采用物理濃縮沉淀法分離出的清水還可循環利用；但是在處理過程中部分高濃度、顆粒度小的煤泥顆粒表面含有大量的膠體物質，且表面帶有較強的負電荷，致使大量水分子聚集在煤泥顆粒周圍，大量的水分子具有隔離帶電物質間的相互作用，增強了洗煤廢水的穩定性。同時煤泥顆粒含有大量的電荷，會具有很強的排斥靜電作用力，簡單的壓濾脫水很難達到洗煤廢水的零排放標準，采用技術難度高的污水處理工藝，會增加企業的洗煤廢水處理成本。

2 洗煤廢水的特點

洗煤廢水主要是由水、原生和次生煤泥混合構成的多項體系。洗煤廢水中主要雜質包含粒度在0.5～1.0 mm范圍的粗煤泥，粒度在0～0.5 mm范圍的細煤泥和礦物質及黏土顆粒等。洗煤廢水具有SS、CODcr、BOD5濃度高，ζ電位極負的特點，導致洗煤廢水具有懸濁液和膠體的雙重性質；而細煤泥和黏土顆粒度較小，不易沉淀，增加了煤泥水的處理難度，如果處理不達標會對生態環境造成嚴重污染[2]。

3 洗煤廢水處理工藝的研究

污水處理廠在處理煤泥水時，應在水中添加一定量的混凝劑，來降低洗煤廢水的電位，干擾洗煤廢水中膠質穩定性，加快煤泥水的分離沉淀。

3.1 無機混凝劑的篩選

結合洗煤廢水的特點，選用無機混凝藥劑進行實驗，并對實驗流程和時間以及水的SS濃度、攪拌時間和速度進行嚴格規定。通過選用電石渣和石灰作為混凝劑對煤泥水進行處理，取得了良好的效果，但是石灰的顆粒度小、沉淀慢，增加了后續廢水處理的難度。鑒于石灰和電石渣都屬于工業廢渣，采用石灰和電石渣作為混凝劑，可有效降低企業的生產成本[3]。

3.2 處理方案的確定

通過實驗得出石灰和電石渣易破壞煤泥水的穩定性，加速水中顆粒凝聚沉降，但其沉降速度慢，需要添加絮凝劑來提升顆粒的沉降速度，改變其沉淀性能。實驗表明，采用非離子型PAM作為絮凝劑最合適，選用電石渣和控制PAM的加入量以及攪拌時間、速度都對沉降造成影響。實驗結果得出，PAM的投入取得了良好沉淀效果，電石渣的投入和攪拌時間對實驗效果影響小。最佳的實驗流程是：在100 mL洗煤廢水中添加0.5 g電石渣，充分攪拌混勻，然后再投入2 mL質量分數為0.1%的PAM，攪拌90 s。

3.3 沉降實驗

采用電石渣和PAM聯合使用對洗煤廢水進行處理是可行的，使用該工藝可分離出40%左右的清水，有效降低水中COD和SS濃度，同時，還可改善絮凝體的過濾效果，為后續的洗煤廢水的脫水提供便利。將廢水中的酸堿值降低到8左右的位置[4]。

4 煤炭洗選雙膜法污水回用技術

4.1 工藝流程

煤炭洗選雙膜法污水回用技術工藝流程圖如圖1所示。

圖1 雙膜法污水回用技術工藝流程圖

4.2 雙膜法污水回用技術各環節的主要功能

4.2.1 除油沉淀系統

洗煤廢水預處理后水中含有大量的油脂和懸浮物，如果不經處理會增加后續的水處理系統的運行負荷。為此，使用隔油和混凝沉淀工藝對水中的油脂進行處理，借助高分子絮凝劑的吸附架橋和靜電網捕功能，增強布朗運動，提高顆粒物和膠體的碰撞率，形成體積大、結構牢的絮體，提升絮凝泥水的分離效率。

4.2.2 殺菌系統

經除油沉淀處理后的水中會含有大量的微生物，殘余的微生物群大量滋生還會對水處理膜系統正常運行造成嚴重影響。為此，在處理煤泥水時需在殺菌池中添加殺菌抑制藥劑來抑制微生物的滋生。殺菌池還可作為后續廢水處理系統的供水緩沖池。

4.2.3 過濾系統

煤泥水經過混凝沉淀處理后，水中還會有殘余的懸浮物和油脂，為達到有效去除水中的殘余雜質的目的，可選用砂濾或一體化凈化器進行深度處理。

4.2.4 超濾系統

超濾膜水處理技術是將水處理膜制作成中空纖維式的結構，可有效去除顆粒直徑為0.005～0.100 mm的水中顆粒物質，還可脫除5 000～100 000分子量的雜質。其工作原理是：將分離原水通過外力以一定的水流速度流經超濾膜，水中的可溶解性物質和比超濾膜孔徑小的物質通過高壓作用透過濾膜進入到低壓區，而顆粒度大于超濾膜孔徑的物質則截留下來流到廢水濃縮液中。超濾膜系統可用來截留比過濾膜孔徑大的大分子膠體物質，使小分子顆粒物溶質易透過超濾膜。有效提高反滲透超濾膜的使用壽命，減少針對超濾膜的化學清洗頻率。

4.2.5 反滲透系統

利用反滲透系統對洗煤廢水進行脫鹽處理是目前污水處理的主要技術，由于其具有高效和節能的特點，該系統得到了廣泛應用。雙膜反滲透系統與傳統的水處理分離技術從工藝上具有明顯區別。其脫鹽效率高，在煤炭洗選、煤化工、電力和制藥領域應用廣。隨著我國環境保護壓力的加大以及水資源的短缺，雙膜反滲透污水回用技術成為工業生產中的主要污水處理技術之一。利用反滲透技術對洗煤廢水進行脫鹽可達95%的脫鹽率，經過脫鹽處理后的水還可再循環利用，以達到節能降耗目標。

5 結語

隨著科學技術的不斷發展與進步，將會有更多新的廢水處理與回用技術被研發應用，以提升洗煤廢水處理與回用的比例。實現洗煤廢水的零排放，在保護生態環境的同時也為企業帶來更多的產值和利潤。如果將洗煤廢水中的煤泥等副產品進行回收銷售，既保護了生態環境，還為企業增加了產值和利潤，實現了節能減排的良好效應，推動了煤炭洗選與加工行業的可持續發展。

[1]趙建光，謝青海.雙浮子磁致伸縮傳感器在洗煤污水處理系統中的應用[J].煤炭技術，2012（3）：118-119.

[2]黃廷林，李梅，高曉梅.結團絮凝工藝處理洗煤廢水的研究[J].工業用水與廢水，2002（5）：23-25.

[3]張宏偉.煤礦廢水的處理及回用前景展望[J].科技風，2010（11）：218.

[4]賈楠.高濃度洗煤廢水處理與回用技術研究[J].科技與企業，2012（6）：12-14.