煤礦礦區生產廢水和生活污水處理設計分析

潘煒

【摘? 要】煤炭做為我國主要的能源，煤炭行業在國民經濟中有著非常重要的地位，我國新建和改擴建了一批大型礦井。大型煤礦礦井在開采過程當中會破壞地下含水層，含水層中的水須排出礦井，從而形成了礦井涌水。煤礦礦井排水其實是被污染的地下水，礦井排水經過處理后可以用于礦井的井下消防灑水和地面的綠化。礦井工業場地產生的生活污水不能直接排放，須處理達標后才能排放。

【關鍵詞】礦井排水;生活污水;水處理

引言

水資源是國民經濟發展、社會進步的必不可少的自然資源。我國淡水資源總量較大，但是人均水資源量位于全世界中下等水平，因此水資源節約高效利用對于我國非常重要。我國產煤地區主要集中在北方，但是北方地區多是缺水干旱地區，因此礦井排水復用非常重要。

1.礦井井下排水處理工藝

《煤炭工業污染物排放標準》GB20426-2006規定：“新建煤礦設計中應優先選擇礦井水作為生產水源”。我國礦井井下排水經過處理后，可以滿足煤礦礦井生產用水水質要求。煤礦礦井井下排水污染源主要來自以下幾方面：

（1）礦井井下排水需要流經井下巷道時，很多巷道的遺留的臟雜煤和灰塵進入礦井水中。

（2）隨著礦井井下機械化和自動程度的提高，井下存在很多的機械設備。在機械設備檢修和更換時，有很多的油污集聚在井下巷道中，在礦井排水流經巷道時進入礦井水中。礦井排水水中主要是懸浮物、色度、透明度、漂浮物和細菌學等指標超標，所以需進行凈化處理才能滿足使用要求。

礦井排水水處理的物理化學方法有很多種，主要有混凝、沉淀和澄清、浮選、過濾和氧化還原等處理方法。

混凝處理工藝包括凝聚和絮凝兩個過程，主要采取投加化學藥劑，使水中的懸浮固體和膠體聚集成易沉淀的絮凝體。沉淀和澄清處理工藝主要是利用重力的作用，使水中的懸浮顆粒、絮凝體等物質被分離去除。過濾處理工藝是采用固-液混合物通過多孔材料（過濾介質），從而過濾截留固體并使液體通過。如果懸浮固體顆粒的尺寸大于過濾介質的孔隙，則固體截留在過濾介質的表面，這種類型的過濾稱為表面過濾。膜分離主要是采用膜實現物質的分離，按照分離物質的場尺寸由大到小，可以將膜分離分為微濾、超濾、納濾和反滲透。礦井水水處理預處理工藝主要采用混凝、沉淀、過濾的處理工藝，深度處理工藝采用超濾、反滲透和消毒的處理工藝。

混凝工藝作為作為水處理的前置工藝，非常的重要，因此必須對原水做原水混凝試驗。混凝劑的選擇要采用混凝效果好、對人和動物無毒無害的，并且混凝劑的價格應適中。影響混凝效果主要有以下因素：

①原水水體的溫度對混凝效果有很大的影響。水溫過高或過低都對混凝不利。水溫低時，絮凝體形成緩慢，絮凝顆粒細小，混凝效果差。水溫低時，水的黏度變大，膠體顆粒運動的阻力增大，影響膠體顆粒間的有效碰撞和絮凝。水溫低時，水中膠體顆粒的布朗運動減弱，不利于脫穩膠體顆粒的異向絮凝。水溫過高時，混凝效果也會變差，主要由于水溫高時混凝劑水解反應速度過快，形成的絮凝體水合作用增強、松散不易沉降。

②原水中的PH值對混凝沉淀也有很大影響。水的PH值對混凝劑主要體現在水的PH值直接與水中膠體顆粒的表面電荷和電位有關。

混凝試驗的主要目的是評定原水水質和礦井工業場地水處理車間水處理工藝條件下的混凝過程，指導實際生產運行和管理。混凝試驗通常可分為以下幾個階段，即準備階段、混凝階段、測定與數據記錄和混凝效果的總體評價。

礦井水水處理中經常用到一種過濾設備是無閥濾池。無閥濾池是一種自動控制濾池，其構思非常巧妙，并且工作非常可靠，常用于礦井工業場地水處理車間。重力式無閥濾池由流量分配堰、進水箱、擋水板、濾層、承托層、小阻力配水系統、沖洗水箱、虹吸上升管、抽氣管、排水井和虹吸破壞管組成。

2.礦井工業場地生活污水處理

煤礦礦井工業場地生活污水主要來源是廚房產生的含油污水、辦公樓及浴室排放的糞便污水，鍋爐房廢水和小型車間排放的污水。根據《煤炭工業礦井設計規范》和國家有關的環境保護要求，礦區產生的生活污廢水必須經過處理達標后才能排放。煤礦礦井工業場地產生的生活污水經常采用一體化生活污水處理設施進行處理。

一體化生活污水處理設備是可以處理生活污水的水處理裝置，集去除BOD5、COD、NH3-N于一身，具有技術性能穩定可靠，處理效果好，投資省，自動化運行，維護操作方便，不占地表面積，不需蓋房，不需采暖保溫等優點。一體化生活污水處理設備可設置成地埋式，地面之上可種花種草，不影響周圍環境。

一體化生活污水處理的設計主要是對生活污水的處理，其主要處理手段是采用較為成熟的生化處理技術接觸氧化法，水質設計參數也按一般生活污水水質設計計算。工業場地排放的生活污水水質初步預計為：

BOD5（生化需氧量）=60-150mg/L

CODcr（化學需氧量）=180-400mg/L

SS（固體懸浮物）=120-200mg/L

一體化水處理裝置共有六部分組成：①初沉池②接觸氧化池③二沉池④消毒池，消毒裝置⑤污泥池⑥風機房、風機組成。

一體化生活污水處理裝置具有以下特點：

①兩級生物接觸氧化處理工藝均采用推流式生物接觸氧化，其處理效果優于完全混合式或二級串聯完全混合式生物接觸氧化池。一體化生活污水處理裝置比活性污泥池體積小，對水質的適應性強，耐沖擊負荷性能好，出水水質穩定，不會產生污泥膨脹。池中采用新型彈性立體填料，比表面積大，微生物易掛膜，脫膜，在同樣有機物負荷條件下，對有機物去除率高，能提高空氣中的氧在水中溶解度。

②生化池采用生物接觸氧化法，其填料的體積負荷比較低，微生物處于自身氧化階斷，產泥量少，僅需三個月（90天）以上排一次泥（用糞車抽吸或脫水成泥餅外運）。

③整個設備處理系統配有全自動電氣控制系統和設備故障報警系統，運行安全可靠，平時一般不需要專人管理，只需適時地對設備進行維護和保養。

根據礦井工業場地生活污水排放標準確定污水處理采用以下工藝流程。

工業場地污水→污水調節池→污水處理設備→中水回用水池→復用給水泵→用于工業場地的綠化和灑水。

在工業場地內設置污水處理站，污水通過機械格柵攔污后直接進入一座調節池，調節池內進行預曝氣處理，經污水提升泵提升至初沉池進行初步沉淀水中大部分懸浮物后自流至氧化池，氧化酸化處理后自流至中間水箱，經中間水泵提升至曝氣生物濾池，自流至石英砂過濾器，出水自流至清水池回用。沉淀排泥水、反洗排污水排至污泥濃縮池固液分離后上清液回流至調節沉淀池內進行循環處理，污泥池內污泥濃縮后的污泥定期外運或提升至井下水處理站污泥處理系統合并處理。由于生活污水處理設備室內布置，因此考慮臭味問題，本工藝設計采用臭氣收集除臭裝置。

隨著我國水處理工藝技術的不斷進步，越來越多的新技術、新工藝和材料得到應用，對于提高礦井排水處理能力和水處理標準有很重要的作用。礦井排水和礦井工業場地生活污水處理后回用節約用水和緩解局部地區水資源矛盾有非常重要的意義。

參考文獻

[1]《煤炭工業礦井設計規范》（GB50215-2015）;

[2]《煤炭工業給水排水設計規范》（GB50810-2012）。