煤礦污水處理

1、煤礦污水處理煤礦污水水質(zhì)與一般城市污水性質(zhì)類似，但不同于城市污水（城市污水中常包括部分工業(yè)廢水）。其特征可概括為：水質(zhì)水量變化較大，污染物濃度偏低，污水可生化性好，處理難度小。煤礦污水處理設計在80年代采用活性污泥法處理工藝的較多，由于污水中有機物含量太低，在運轉(zhuǎn)過程中微生物得不到最低限度的營養(yǎng)物質(zhì)，形不成活性污泥，運轉(zhuǎn)不起來。氧化溝污水處理工藝，也存在同樣的問題，回流活性污泥回流不起來，致使原氧化溝系統(tǒng)變成了附加曝氣的帶狀平流沉淀池，達不到要求的處理目標。90年代許多礦井采用二級生物接觸氧化法處理煤礦生活污水，效果很好。此工藝的特點是能適應礦區(qū)低濃度、變化大的污水，同時投資省，操作維護也比活

2、性污泥法簡單，但該法對脫氮除磷效果較差。90年代以來污水生物處理新工藝、新技術的研究開發(fā)應用取得了很大成就，許多新工藝應運而生，這些新工藝的共同特點是：高效、穩(wěn)定、節(jié)能，并具有脫氮除磷等多功能。較典型的工藝有：（1）A2/O工藝該工藝是厭氧,缺氧,好氧生物脫氮除磷工藝的簡稱，是70年代由美國專家在厭氧-好氧除磷工藝（A/O）的基礎上開發(fā)的。（2）SBR工藝序列間歇式活性污泥法的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術，又稱序批式活性污泥法。SBR實際上是出現(xiàn)最早的活性污泥法，70年代出現(xiàn)于美國，經(jīng)過20年的研究開發(fā)革新，將可變?nèi)莘e活性污泥法過程和生物選擇器原理進行有機結合，成為改

3、良型的SBR工藝。（3）BAF工藝即曝氣生物濾池工藝，是90年代初開發(fā)的新型微生物附著型污水處理技術，能同時完成生物處理與固液分離，通過調(diào)整濾池結構形式而成為具有脫氮除磷功能的組合工藝。一、 煤礦礦井廢水處理技術方案1、煤礦礦井廢水來源：通常是來源于煤炭開采過程中所有滲入井下采掘空間的水。2、廢水的原水水質(zhì)礦井水本身的成分主要受地質(zhì)年代、地質(zhì)構造、煤系伴生礦物成分、環(huán)境條件等因素的影響。一般情況主要污染物為懸浮物。一般SS5000mg/L；個別廠家SS10000mg/L。3、廢水處理后的出水水質(zhì)標準SS5-10mg/L4、廢水處理基本工藝 5、工藝介紹污水處理系統(tǒng)選用DH高效（旋流）污水凈化器

4、，井下礦井廢水首先匯入調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池污水經(jīng)泵提升，在泵后管道上設置混凝混合器，在混凝混合器前后分別投加絮凝劑、助凝劑，然后進入凈化器中，經(jīng)離心分離、重力分離、動態(tài)把關過濾及污泥濃縮等過程從凈化器頂部排出經(jīng)處理后的清水送入清水池，再用回用或排放。從凈化器底部排出的濃縮煤泥等排至污泥池中，定期清理或用干化設備干化處理。二、 生物接觸氧化法處理含硫礦井廢水的試驗研究用生物接觸氧化法對某煤礦含硫礦井廢水的處理試驗流程如圖：接種污泥取自處理生活污水的SBR反應器，接種污泥量為7L，污泥濃度為4500-4600mg/L。加入10L接種污泥，靜置12h后，將反應器內(nèi)的接種污泥排掉，用自來水將反應器內(nèi)殘余的污

5、泥沖洗干凈；然后，用生活污水加入一定量的硫化鈉進行掛膜培養(yǎng)，經(jīng)過一周的培養(yǎng)，填料表面已經(jīng)完全被生物膜包裹，掛膜成功?？刂七M水硫化物濃度為100-300mg/L，并逐漸增加進水中的硫化物濃度，同時逐漸減少水力停留時間，從3h逐漸減到1.3h，并適當調(diào)節(jié)空氣量。第九天發(fā)現(xiàn)填料下部約10cm高度長出白色菌膜。以后隨著時間推移，白色菌膜逐漸從下部向上部延伸。經(jīng)過10天的馴化，進水硫化物濃度為200mg/L時，硫化物的去除率為97%，出水色度低，無明顯臭味，生物膜生長良好。脫硫能力反應器的硫化物去除能力是分階段完成的。第一階段將進水硫化物濃度穩(wěn)定在100-200mg/L，考察水力停留時間對硫化物去除率影

6、響；第二階段，穩(wěn)定水力停留時間為30min，逐漸升高硫化物進水硫化物進水濃度而增大硫化物容積負荷率，考察進水濃度對硫化物去除率的影響，并進行不同負荷條件下最佳溶解氧水平的測試。每次改變硫化物進水濃度，經(jīng)過足夠長的適應期（3-5天）。第三階段，穩(wěn)定水力停留時間為1h，進水濃度為100-300mg/L，通過在配水中加入一定量的葡萄糖，維持進水中COD濃度為100-1000mg/L，探討有機物存在對脫硫效果的影響，在整個試驗過程中，反應器進水的pH值保持在7.5。試驗結果表面：進水硫化物的濃度在74-600mg/L，出水硫化物小于100mg/L，去除率在100%-87%之間。有很好的去除效果。

7、60;三、 高懸浮物酸性煤礦污水處理與工程應用礦井污水自井下水倉抽出或經(jīng)排水平洞排出地面，取樣分析表明，污水pH值多在3.05.0之間，少數(shù)礦井因煤層含硫量高、井下存在火區(qū)或采空區(qū)積水等原因，pH值高達22.5，屬強酸性污水。同時，由于大多數(shù)煤礦采用爆破采煤技術，生產(chǎn)過程中將產(chǎn)生大量微小煤塵，這些煤粉塵進入污水形成濁度極高的高懸浮物污水。SS（懸浮物）從3001500mg/L不等，有的甚至高達3000mg/L以上。上述情況表明，對于煤礦污水的處理，重點在于以下幾個方面：1）降低懸浮物含量；2）中和污水酸度，去除SO42-；3）去除污水中鐵、錳。在實際處理中，對于高懸浮物的強酸性廢水，處理工藝顯

8、得較為欠缺。常規(guī)的“重力沉淀+石灰（或石灰石）”中和的方法常常難以達標排放，處理后的污水仍將對周圍環(huán)境產(chǎn)生較大污染。因此，對礦井高懸浮物酸性污水處理工藝的實驗研究具有重要的應用價值和現(xiàn)實意義。1、實驗方法及工藝1.1實驗方法為保障實驗結果對實際應用的指導性，實驗選擇在煤礦現(xiàn)場進行，直接使用礦井排出的高懸浮物酸性污水進行實驗。實驗目的在于研究各工藝環(huán)節(jié)對污水SS、pH值調(diào)整的效果，以制定實際的應用處理方案。實驗在貴州省兩煤礦現(xiàn)場進行，每個煤礦選取不同時間測試5次，取平均值作為結果進行研究。1.2水質(zhì)檢測原水、中間取樣等的水質(zhì)按照國家標準規(guī)定方法進行檢測。原水水質(zhì)（單位：mg/L）取樣點位置：污水

9、地面排出口 pHSSCODCrFeMnSO42-礦井A2.576095320322280礦井B3.81220120802.54801.3工藝流程及說明實驗設計工藝流程：重力沉淀中和處理混凝沉降過濾工藝流程圖（1）重力沉淀酸性污水自井下水倉或水源點排至地面貯水池，自然沉淀4h以去除大顆粒懸浮物。取上部澄清液作為監(jiān)測點A樣品。（2）中和處理使用化工雜質(zhì)泵將地面貯水池上部澄清液送入升流中和濾池，與濾池中CaCO3及MgCO3發(fā)生反應：CaCO3+H2SO4CaSO4+H2CO3MgCO3+H2SO4MgSO4+H2CO3出水流入曝氣池經(jīng)曝氣后發(fā)生以下反應：H2CO3H2O+CO2以上反應使

10、污水酸性得以中和處理并實現(xiàn)有效除Fe。取曝氣處理后水樣作為監(jiān)測點B樣品。（3）混凝沉降取中和處理后的水200L進入混凝反應池，按比例加入PAC（5mg/L）+PAM（0.2mg/L）,啟動攪拌器以200r/min的攪拌速度攪拌3min，靜置20min。取上部澄清液水樣作為監(jiān)測點C樣品。（4）過濾上部澄清液（取點C）自上而下進入無煙煤-石英砂過濾池過濾后排出清水。取清水水樣作為監(jiān)測點D樣品。1.4主要實驗設備1）中和濾池：直徑500mm，高1000mm。填料層厚度如下：卵石200mm，石灰石500mm（粒徑0.53mm，分為兩級）。2）曝氣池/混凝反應池：直徑500mm，高1000mm。3）過濾

11、池：直徑500mm，高1000mm。采用無煙煤-石英砂濾料，無煙煤層厚度350mm，石英砂層厚度400mm。4）水泵：化工雜質(zhì)泵15-80型。5）風機：KL-350型。6）實驗污水處理量：0.5m3/h2、實驗結果及分析2.1實驗結果表原水水質(zhì)及處理結果（單位：mg/L）  pHSSCODCrFeMnSO42礦井A原水2.5076095320322280取樣A2.5022090320322280取樣B6.3018054111.81174取樣C6.3055323.60.841170取樣D6.303150.650.241170礦井B原水3.8012201201202.5480取

12、樣A3.804301171202.5480取樣B6.75350740.20.04346取樣C6.759043-346取樣D6.75422-3462.2實驗過程分析（1）重力沉淀重力沉淀主要是利用重力作用將污水中比水密度大的懸浮物顆粒沉降分離，但當懸浮物濃度過高（如SS500mg/L）的情況下，顆粒的沉降將受到其周圍顆粒的影響，將發(fā)生分層沉淀、壓縮沉淀等受阻沉淀現(xiàn)象2，沉淀速度降低，至使系統(tǒng)在規(guī)定處理時間內(nèi)難以達到良好的沉淀效果。而且在爆破采煤過程中產(chǎn)生的大量微塵（10m）進入污水，也難以通過重力沉淀方式去除。（2）石灰石中和濾池+曝氣常見的煤礦酸性污水處理中常使用加石灰乳液的方法進行中和，該方

13、法反應速度快，但需配置一套復雜的消化及投配系統(tǒng)，且對于強酸性、高鐵含量污水的處理產(chǎn)生的渣量大，清渣工作頻繁。曾有學者采用石灰石曝氣流化床對煤礦酸性污水處理進行研究，取得了較好的實驗效果，但實際應用較為復雜。本實驗采用升流中和濾池進行處理，升流中和濾池具有濾速高（5070m/h）,結構簡單，處理寬容度大（H2SO420003000mg/L），處理水量大（1.550m3/h）等特點。實驗在控制濾速的同時使用小粒徑濾料（0.53mm），廢水自下而上通過石灰石濾層，小粒徑濾料加速了中和反應速度，有效的濾速控制既保障了充足的反應時間，又不致使濾料表面形成CaSO4顆粒發(fā)生反應速度減慢或阻塞濾層的情況。經(jīng)

14、多次實驗表明，通過濾池處理后的污水PH值4.55.5，經(jīng)曝氣吹脫CO2后PH值66.5，能充分滿足中和處理的要求。同時，曝氣過程使空氣中O2更多地溶于水中，加快了Fe2+氧化為Fe3+的速度，隨著PH值的升高，F(xiàn)e2+、Fe3+絕大部分被去除。（3）混凝沉淀、過濾煤礦污水中含有大量微小懸浮物煤粉及膠體微粒，常規(guī)方法難以有效去除。高分子有機混凝劑PAM具有較強的吸附架橋作用及網(wǎng)捕作用，與污水充分混合后，其高分子鏈能迅速形成“膠體-高分子-膠體”的絮凝體，在水中形成表面能及吸附能力強的網(wǎng)狀結構。這些網(wǎng)狀物在自身沉淀的過程中能夠網(wǎng)捕水中的膠體、泥沙和煤粉的微小顆粒、甚至有機物，形成較大的沉淀去除。同

15、時，高分子絮凝沉淀較無機混凝劑產(chǎn)生的沉淀比較，具有絮體緊密、污泥含水率低的特點。由實驗可知，加入高分子混凝劑PAC+PAM后，SS除去效果明顯?；炷两岛蟮乃ㄟ^“無煙煤-石英砂”雙濾料濾層的主要作用在于：1）去除混凝沉淀過程中未能去除的細小化學絮體；2）提高SS、濁度、BOD、COD、重金屬等的去除率。通過實驗可以看出，本環(huán)節(jié)工藝極大提高了SS的去除率，且對于COD的降低貢獻明顯。3、結論1)高懸浮物酸性礦井污水通過“重力沉淀石灰石中和濾池+曝氣混凝沉淀過濾”的工藝處理后PH值、SS、總硫、總錳、CODCr等指標已達到我國污水綜合排放標準（GB8978-1996）一級標準的要求；2)該工藝Fe2+、Fe3+均有較高的去除率（99%）；3)該工藝對SS去除率高，尤其是對于高濁度污水（SS5002500mg/L）的處理效果明顯；4)該工藝流程簡單、操作管理簡便、運行穩(wěn)定可靠，出水清澈透明，能廣泛回用于煤礦生產(chǎn)過程，具有較大的實用推廣價值。4、工程應用在實驗基礎上，該工藝已在貴州省某煤礦應用成功，正在進行廣泛推廣。實際應用中，為節(jié)省場地，提高處理效率，便于管理，對工藝進行了如下改進：1)中和濾池設置反沖洗管道，防止因污水流速減緩時造成的濾池堵