煤礦水污染現(xiàn)狀及其治理工藝的優(yōu)化改進(jìn)

褚彥辛

（忻州市環(huán)境保護(hù)研究所，山西 忻州 034000）

近年來，我國(guó)越來越重視生態(tài)文明建設(shè)，在環(huán)境污染治理方面投入了大量資源，也制定了很多政策[1]。煤礦開采過程中不可避免的會(huì)產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水，這些工業(yè)廢水如果不加以處理而直接進(jìn)行排放，必然會(huì)對(duì)周圍的水資源造成一定程度的污染[2-3]，破壞煤礦周邊的生態(tài)環(huán)境，威脅附近居民的身體健康。尤其是我國(guó)很多煤礦都分布在水資源比較匱乏的地區(qū)，這對(duì)煤礦所在地區(qū)水資源的利用更是雪上加霜[4]。為了盡可能減少甚至避免煤礦開采對(duì)周圍水資源造成的污染問題，必須采取相應(yīng)措施，對(duì)煤礦工業(yè)廢水先治理后排放，這也是所有煤礦企業(yè)必須要做的重點(diǎn)工作[5-6]。本文主要針對(duì)某煤礦目前存在的水污染問題進(jìn)行分析，然后對(duì)其煤礦工業(yè)廢水治理工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，取得了很好的應(yīng)用效果。

1 煤礦水污染現(xiàn)狀分析

1.1 煤礦開采中的水污染情況

某煤礦企業(yè)每年可以開采600萬(wàn)t的煤礦資源，為本地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了非常重要的貢獻(xiàn)。但是該煤礦企業(yè)在運(yùn)行過程中也給本地區(qū)的環(huán)境造成了一定程度的污染，比如煤礦開采過程中會(huì)產(chǎn)生大量的工業(yè)污水，平均每天排放的煤礦污水就達(dá)到了3000m3，最高時(shí)每天的污水排放量可達(dá)到5000m3。經(jīng)過深入的調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)煤礦開采過程中產(chǎn)生的工業(yè)污水整體上呈現(xiàn)灰黑色，而出現(xiàn)這種情況的原因在于水體中混入了大量的煤粉和巖粉，這些顆粒狀物質(zhì)混入水體后形成懸浮物使得水體呈灰黑色，且內(nèi)部包含有大量其他污染物。為了對(duì)煤礦生產(chǎn)中產(chǎn)生的污水進(jìn)行綜合治理，因此對(duì)污水中包含的各類污染物進(jìn)行了詳細(xì)的檢測(cè)分析，結(jié)果如圖1所示，圖中還顯示了各類污染物對(duì)應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 煤礦污水中的污染物種類及其含量

從圖中可以看出，煤礦污水中包含的污染物種類主要包括COD、BOD5、石油類、鐵離子、錳離子、總氮、NH3-N，且這些污染物濃度均超過了排放標(biāo)準(zhǔn)。由于煤礦污水中包含有大量的懸浮物，且這些懸浮物需要經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間沉淀才能得以處理，這就給煤礦污水處理工作帶來了很大的困難，增加了污水治理的成本。COD、鐵離子和錳離子的含量（質(zhì)量濃度）嚴(yán)重超標(biāo)，其排放標(biāo)準(zhǔn)分別只有20 mg/L、0.3 mg/L、0.1mg/L，而污水中的實(shí)際含量卻分別達(dá)到了130mg/L、12.85 mg/L、2.15 mg/L。另外，污水中的石油類含量也存在一定程度的超標(biāo)，主要原因在于煤礦機(jī)械裝備在工作時(shí)存在漏油現(xiàn)象，使水體受到了污染。

1.2 原有煤礦污水處理工藝

為了盡可能降低煤礦污水對(duì)附近環(huán)境造成的不良影響，在煤礦井下專門設(shè)置了污水處理車間，整個(gè)車間占用的面積超過了1 500 m2，并且還專門設(shè)置了1個(gè)清水池，體積為900 m3，基于全自動(dòng)凈水工藝對(duì)煤礦污水進(jìn)行處理。煤礦污水首先在預(yù)沉淀池中進(jìn)行自動(dòng)沉淀，再通過水泵將沉淀后的污水提升到全自動(dòng)凈水器中，且在凈水器前端設(shè)置有管道混合器，作用是向內(nèi)部添加PAC和PAM藥劑，藥劑的作用是對(duì)水體中的各類污染物進(jìn)行吸收并沉淀。污水連同藥劑進(jìn)入凈水器后，首先需要經(jīng)過斜板沉淀區(qū)，藥劑與污水中的污染物在該區(qū)域發(fā)生反應(yīng)并進(jìn)行沉淀，然后再利用砂濾對(duì)其進(jìn)行過濾處理。

在以往的工程實(shí)踐中，這種煤礦污水處理工藝取得了很好的應(yīng)用效果，可以有效的將污水中的污染物含量降低到排放標(biāo)準(zhǔn)以下。然而隨著煤礦開采效率的不斷提升，污水的排放量逐漸增大，且污水中的懸浮物、污染物含量也越來越多，使得原有的煤礦污水處理工藝無(wú)法滿足實(shí)際處理需要，經(jīng)該工藝處理得到的水中污染物含量偶爾有超標(biāo)的現(xiàn)象。基于此，有必要對(duì)該處理工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

2 煤礦水污染治理工藝優(yōu)化方案

在充分考慮煤礦污水排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下，針對(duì)原有工藝中存在的缺陷問題進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，優(yōu)化后的煤礦污水處理工藝流程圖如圖2所示。在原有污水處理工藝流程的基礎(chǔ)上，添加的裝置主要包括加藥裝置、高效混凝劑、高效旋流凈化器等。煤礦污水工藝流程可以概述如下：煤礦生產(chǎn)中排放的污水首先在沉淀池中進(jìn)行自行沉淀；再通過凈化器進(jìn)水泵將其注入到高效混凝器中，同時(shí)利用PAC、PAM加藥裝置向內(nèi)部添加藥劑；污水和PAC、PAM藥劑在高效混凝器中充分反應(yīng)后，將其排放到高效旋流凈化器中；在凈化器中通過離心方式和重力方式對(duì)污水中的各類具有不同密度的物質(zhì)進(jìn)行有效分離，由于沉淀物密度較大，可直接沉降到凈化器的底部并流入污泥存儲(chǔ)池中，利用污泥進(jìn)料泵將其輸送到污泥濃縮裝置中進(jìn)行處理，而藥劑密度最小會(huì)浮在最上層，直接進(jìn)行回收再利用，清水則位于中間部位，位于中上部的清水可以直接排放到清水池中，位于中下部的清水進(jìn)行過濾后也可排放到清水池中。優(yōu)化后的方案中對(duì)兩種藥劑分別設(shè)置加藥裝置，目的在于可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)兩種藥劑的投放量進(jìn)行精確控制與調(diào)整，以達(dá)到最優(yōu)的污水處理效果。

圖2 優(yōu)化改進(jìn)后的煤礦污水處理工藝流程圖

3 煤礦水污染治理效果分析

將優(yōu)化改進(jìn)后的煤礦污水工藝流程應(yīng)用到實(shí)踐中，取得了很好的應(yīng)用效果。如圖3所示為煤礦污水處理前后內(nèi)部包含的污染物含量情況，圖中還顯示了各類污染物的去除率。從圖中可以看出，煤礦污水在處理前各類污染物含量均相對(duì)較高，但是通過污水處理工藝進(jìn)行優(yōu)化治理后，各類污染物的含量均降低到了排放標(biāo)準(zhǔn)以下。其中，污染物質(zhì)去除率最高的為石油類、鐵離子和錳離子，其去除率分別達(dá)到了98.97%、97.67%和95.35%，其次為COD、BOD5和總氮，對(duì)應(yīng)的去除率分別達(dá)到了86.15%、78.29%和70.04%，去除率最低的是NH3-N，為44.83%。

圖3 煤礦污水處理效果統(tǒng)計(jì)分析圖

通過對(duì)煤礦污水處理工藝的優(yōu)化改進(jìn)，使得污水中包含的各類污染物濃度均降低到了排放標(biāo)準(zhǔn)以下。處理后的水可以直接排放到環(huán)境中，并不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，有效保障了周圍的生態(tài)環(huán)境和附近居民的身體健康。另一方面，采用了優(yōu)化后的污水處理方案后，使得污水處理能力有了顯著提升，最高時(shí)可以達(dá)到5 000 m3/d，完全能夠滿足煤礦實(shí)際生產(chǎn)中的污水排放量。

4 結(jié)論

通過對(duì)煤礦生產(chǎn)中產(chǎn)生的水污染情況進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，并對(duì)污水處理工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，所得結(jié)論主要如下：

1）煤礦污水中包含的污染物種類主要包括COD、BOD5、石油類、鐵離子、錳離子、總氮、NH3-N，且這些污染物濃度均超過了排放標(biāo)準(zhǔn)，必須進(jìn)行處理。

2）原有的煤礦污水處理工藝已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)在的處理需要，導(dǎo)致排放的污水中偶爾會(huì)出現(xiàn)污染物超標(biāo)的情況，急需對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

3）根據(jù)煤礦生產(chǎn)的實(shí)際情況和污水排放標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)了污水處理方案，將該方案應(yīng)用到工程實(shí)踐中，使得排放的污水中各類污染物濃度均控制在排放標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，取得了很好的應(yīng)用效果，獲得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，并得到了煤礦企業(yè)和社會(huì)人員的一致認(rèn)可。