煤矿污水处理
       矿井污水既是一种具有行业特点的污染源,又是一种宝贵的水资源。我国矿井污水处理技术起始于上世纪70年代末,大多污水治理工作都只停留在为排放而治理。目前我国很多煤矿一方面严重缺水,另一方面未经处理直接外排,造成大量水资源的浪费,并且污染环境,在相当程度上制约了煤炭生产和矿区经济的可持续发展。因此,将矿井水处理后作为煤矿用水或生活用水,不仅解决了矿区缺水问题,而且充分利用了矿井水水资源,节省了地下水资源,具有明显经济、环境和社会效益。
1、废水来源
       矿井污水主要来源于地下水,是在煤矿开采过程中,地下水与煤、岩层接触,发生一系列物理、化学和生化反应而形成。矿井水的特性取决于成煤的地质环境和煤系地层矿物化学成分,其中矿区水文地质条件及充水因素对矿井水的水量、水质有决定性的影响。矿井水的主要污染物为SS,而且SS中的煤粉是构成矿井水COD的主要成分;无论是去除废水中的COD还是SS,归根到底是能够有效去除废水中的SS。
矿井污水有以下特点:
(1)矿井污水的悬浮物含量很不稳定,悬浮物浓度差异很大,且大部分的悬浮物含量远远高于地表水,感官性状差;
(2)矿井污水的悬浮物粒度小、比重轻、稳定性好,不易脱稳沉降;
(3)矿井污水含有少量的机污染物;
(4)矿井污水的色度较高;
(5)混凝过程中矾花形成困难,混凝沉降比地表水系中泥砂颗粒的效果差一些。
2、水量 水质
2.1 水量
       采煤初期矿井涌水不断增加。采煤初期,一般矿井涌水主要来自煤层自身和疏干上层潜水,因而涌水量较小。随着累积产量的不断增加,采空区逐渐扩大,以及回采放顶、放炮震动、地表洪水冲刷,造成上覆岩土发生破裂,甚至塌陷,相应地煤层以上含水层地下水、地表水和坡面径流及河道水流沿着塌裂区下渗补给,矿井的水量也随之不断地增多,矿井涌水量越来越大。
废水水量由业主提供。
2.2 水质
1)煤矿矿井水的水质通常为:
悬浮物(SS):一般在300~600mg/L,每月有几天高峰值1000~3000mg/L。进水SS按上限值,即以600mg/L计;
油类:1-120mg/L;
COD、BOD含量很低,可不考虑,其它污染物要根据具体的矿井来确定,一般不会有很高含量的污染物。
2)排放和回用标准
工艺处理后出水的悬浮物和油的指标根据业主需要,可以满足《煤矿工业矿井设计规范》(GB50215-94)中防尘洒水水质标准(见表1)和《污水再生利用工程设计规范》(GB50335—2002)中城镇杂用水水质控制指标(见表2)。
表1 防尘洒水用水水质标准
序号
项目
标准
1
悬浮物含量
不超过150mg/L
2
悬浮物粒度
不大于0.3mm
3
PH值
6-9
4
大肠菌群
不超过3个/L
表2 城镇杂用水水质控制指标
项目
冲厕
道路清扫和消防
城市绿化
车辆冲洗
建筑施工
pH
6.0-9.0
色/度≤
30
无不快感
浊度/NTU≤
5
10
10
5
20
溶解性总固体(mg/L)≤
1500
1500
1000
1000
 
BOD5(mg/L)≤
10
10
20
10
15
氨氮(mg/L)≤
10
10
20
10
20
阴离子表面活性剂(mg/L)≤
1
1
1
0.5
1
铁(mg/L)≤
0.3
-
-
0.3
-
锰(mg/L)≤
0.1
-
-
0.1
-
溶解氧(mg/L)≤
1
总余氯(mg/L)
接触30min后≥1.0,管网末端≥0.2
总大肠杆菌(个/L)≥
3
       另外,由于处理后出水要回用于井下液压设备,根据液压支柱用水水质要求:SS≤10~200mg/L,粒径d<0.15mm;硬度(碳酸盐)2~7mg/L;pH值为6.5~9;浊度<20。
综合上述标准,处理后出水的设计排放标准为:SS≤10mg/L,油≤1mg/L。
3、工艺流程

工艺特点:
(1)该工艺设置了独立的调节池和沉淀池,而不是采用调节预沉池。这就充分发挥了调节池和沉淀池各自的功能。从而保证了系统对来水水质和水量的波动有较强的抗冲击能力,使得系统的运行更为稳定、安全和可靠。
(2)该工艺充分考虑了矿井涌水量的变化特点,通过水泵的合理组合,有效的降低了运行管理成本,使得设备的维修更为简便,系统运行的稳定性也更有保障。
(3)针对矿井水混凝过程中矾花形成困难的特点,我们采取P1泵前投加PAC,泵后投加PAM的加药方式。与单独投加PAC或PAM的加药方式相比,二次投药不仅投药量要小的多,而且混凝沉淀的效果也要好的多。
(4)针对部分矿井水含油较多的特点,我们采用溶气气浮的方法,很有效的保证了系统对于油类的去除效果。同时,它还可以去除较轻一些的在沉淀池中未能去除的悬浮物。
(5)普通快滤池采用全自动反冲洗,既提高了污水站的自动化程度,也减轻了污水站操作工人的劳动强度。
(6)这里消毒采用二氧化氯消毒,由于二氧化氯消毒不会产生有机氯化物(THMs)等致癌物质,即使排入外界水体,也不会对受纳水体的安全性造成危害。
(7)设计中充分考虑采用自动控制,加药设备中的加药泵采用可以调节的计量泵,根据进水的流量计显示的流量进行调节,快滤池采用自动控制。整个系统由PLC控制,自动化程度较高,大大降低员工的劳动强度,便于今后运行管理。
4、常用工艺方法
       根据矿井废水的水质污染物成分不同的情况,常用的矿井废水处理方法有:气浮+过滤工艺、混凝沉淀+过滤+消毒工艺、一体化净水装置+过滤+消毒工艺等方法。处理后直接排放的矿井水,通常采用沉淀或混凝沉淀处理技术;处理后作为生产用水或其它用水的,通常采用混凝沉淀过滤处理技术;处理后作为生活用水,过滤后必须再经过除酚等对人体有害物质及消毒处理;有些含悬浮物的矿井水含盐量较高,处理后作为生活饮用水还必须在净化后再经过淡化处理。
二级生物接触氧化法
优点:能适应矿区低浓度、变化大的废水,同时投资省,操作维护也比活性污泥法简单;处理效果较好。
缺点:脱氮除磷效果较差。
A2/O 工艺
       该工艺是厌氧、缺氧、好氧生物脱氮除磷工艺的简称,是70年代由美国专家在厌氧-好氧除磷工艺(A/O)的基础上开发的。
SBR 工艺
       该工艺是序列间歇式活性污泥法的简称,是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥废水处理技术。将可变容积活性污泥法过程和生物选择器原理进行有机结合,成为改良型的SBR工艺。
BAF工艺
       曝气生物滤池工艺的简称。它综合了过滤、吸附和生物代谢等多种净化作用。废水从滤池底部进入滤料层,滤料层下部设有供氧的曝气系统进行曝气,气水为同向流。在滤池中,有机物被微生物氧化分解,NH3-N被氧化成NO3-N;另外,由于废水在堆积的滤料层内和微生物膜的内部存在厌氧/缺氧环境,在硝化的同时实现部分反硝化,从滤池上部的出水可直接排出系统。
       曝气生物滤池工艺具有体积小、占地省、效率高、出水水质好、流程简单、操作管理方便等特点,实际运行中可以实现中央集中控制和现场手动自动控制,其出水经消毒处理后可以达到中水回用的标准。
5、公司工程业绩
5.1 山西东江煤业大沟煤矿矿井水处理工程
设计水量:2600m3/d
进水水质:SS=300-600mg/L
出水水质:SS≤10mg/L
处理工艺:预调节池+旋流澄清池+机械过滤器+消毒
工程图片:

机械过滤器

旋流澄清池
5.2 山西胜利焦煤公司矿井水处理工程
设计水量:1800m3/d
进水水质:SS=300-1000mg/L
出水水质:SS≤10mg/L
处理工艺:调节池+旋流澄清池+无阀滤池+清水池+中水回用
工程图片:

无阀滤池

旋流澄清池内部构造
5.3 山西蒲县宏源集团富家凹煤矿矿井水处理工程
设计水量:5000m3/d
进水水质:SS=300-800mg/L
出水水质:SS≤10mg/L
处理工艺:调节池+高密度斜板沉淀池+无阀滤池+多介质过滤器+活性碳过滤器+RO系统+消毒+饮用水回用
工程图片:

高密度迷宫斜板沉淀池

RO设备
5.4 山西柳林碾焉煤矿矿井水处理工程
设计水量:3600m3/d
进水水质:SS=300-800mg/L
出水水质:SS≤10mg/L
处理工艺:调节池+高密度斜板沉淀池+无阀滤池+多介质过滤器+活性碳过滤器+RO系统+消毒+饮用水回用
5.5 山西柳林大庄煤业矿井水处理工程
设计水量:1800m3/d
进水水质:SS=300-800mg/L;OIL=1-120mg/L
出水水质:SS≤10mg/L;OIL≤10mg/L
处理工艺:调节池+旋流沉清池+无阀滤池+中水回用
5.6 内蒙伊泰集团苏家豪矿生活污水处理工程
设计水量:100m3/d
进水水质:COD=450mg/L;SS=200mg/L
出水水质:COD≤50mg/L;其它指标满足一级A排放标准
处理工艺:格栅+调节池+水解酸化池+接触氧化池+MBR池+达标排放
5.7 内蒙伊泰集团宏景塔矿生活污水处理工程
设计水量:1200m3/d
进水水质:SS=300-800mg/L;OIL=1-120mg/L
出水水质:SS≤10mg/L;OIL≤10mg/L
处理工艺:预沉调节池+隔油池+平流沉淀池+一体化净水器+消毒+达标排放