煤炭污水利用的处理方法

0 引言煤炭在我国能源结构中占70以上，煤炭开采过程中排放大量废水，若不经处理直接排放，势必对环境造成严重污染，同时造成水资源的大量浪费，无法实现循环经济的目标。据统计我国40的矿区严重缺水，已制约了煤炭生产的发展。宁夏气候干旱，降雨稀少，水资源匮乏，人均和亩均占有量只分别占全国平均值的1/12 和1/28。尽管近几年当地通过水权转换方式，实现了水资源总体短缺下宁东基地用水的短暂平衡，可是从长远看缺水依然是发展的最大瓶颈。因此，开发、管理、利用好煤矿水资源，对煤炭工业可持续发展具有重要意义。矿井废水经治理后综合利用，对矿区及该地区乃至宁夏经济的发展起到至关重要的作用。1 研究现状11 膜处理法钟常明（2007）考察了两种超低压反渗透膜+纳滤膜（ULPRO+NF）耦合工艺对矿山酸性废水处理的水质以及重金属离子截留率的影响。试验发现，ULPRO、ULPRO+NF 耦合工艺的水回收率有明显的提升，而NF+ULPRO 却明显降低。耦合工艺也提高了重金属离子和其它盐类的截留率，出水水质均有明显的提高1。12 混凝法田永淑（1999）阐述了用聚合硫酸铁处理煤矿的矿井污水、选煤污水和生活污水的试验工艺流程、混凝剂用量及处理结果。试验结果表明，用聚合硫酸铁作为混凝剂处理煤矿“三水”是可行的,工艺过程简单2。王海峰（2008）等介绍了一体化净水器处理煤矿高悬浮物酸性矿坑污水的工艺。该处理系统将传统污水处理中的中和反应、絮凝反应、斜管沉淀、多介质过滤等工艺有机组合为一个整体。该系统对高悬浮物酸性煤矿矿井污水处理效果良好，可达到污水综合排放标准（GB 8978-96）一级的要求3。付万军（2009）等为高效处理并循环利用矿井污水，对舒兰矿区三号煤矿部分废弃巷道进行了改造，该系统由絮凝池与沉淀澄清池、高效纤维滤池、清水池等组成。试验结果表明，处理后的污水完全达到了生产用水标准，进一步深度处理后可以满足生活饮用要求4。13 生物膜法顾平（1998）等研究了膜生物反应器处理生活污水。研究结果表明，出水中几乎无悬浮物和浊度，对有机物和含氮化合物的去除效率很高。并研究了膜通量与工作压力、冲击负荷、曝气强度等运行条件之间的关系及膜生物反应器的能耗问题5。1.4 SBR 法陈磊（2006）等比较了几种常用的生化法在处理煤矿生活污水中的应用，认为采用SBR 法作为处理煤矿生活污水的工艺，具有其实用性和先进性。平煤十三矿污水处理采用SBR 法，反应池出水各项指标均达到GB8978-96污水综合排放标准中一级排放标准要求，满足中水回用水质标准要求6。王文庆等（2007）介绍了SBR 污水处理工艺及伯方煤矿生活污水处理站采用SBR 法全地埋式结构及安装方式，不需要地面建筑、采暖保温，处理时没有噪音，可靠性好。其次，该处理工艺无剩余污泥悬浮型生物填料，在曝气条件下脱氮、除磷和去除有机物等功能同时实现，且剩余污泥少。再次，采用一体化的整体结构，设备自动化程度高，日常操作管理简便7。1.5 生物氧化法成志强（2000）根据煤矿生活污水的特点，论述了生物接触氧化法的工艺流程。它是生物膜法的一种，其原理是在池内设置填料，并浸没于充氧的污水中，污水以一定的速度流经填料。填料上长有生物膜，污水与生物膜相接触，在生物膜上的微生物的作用下，污水得到净化8。高爱英（2003）介绍了河南神火煤电股份有限公司新庄煤矿采用生物接触氧化法处理生活污水的案例9。该生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理技术，也可以认为是具有活性污泥法的生物膜法，且兼具二者优点，用该法处理污水是较先进的方法之一。李松（2005）等根据山东七五生建煤矿许楼矿区生活污水水质特点和山东省环保局对南四湖水质保护的要求，矿区生活污水处理采用生化法即厌氧、好氧与物化法相结合，处理后水质达到中水水质要求，可作为生产用水回用，实现废水综合利用和零排放10。耿慧平（2005）等分析了煤矿生活污水污染程度，提出了接触氧化法净化污水工艺在实际应用中存在的问题，细菌总数及大肠菌群均超过污水处理设计要求的标准，超标倍数227 倍及93 倍。通过对工艺的改造，定期清洗工艺设备，增大鼓风量，延长药、水反应时间等达到了处理效果。1. 6 氧化沟法周如禄（2004）等介绍了兴隆庄煤矿采用卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟法。该法能适应兴隆庄煤矿生活污水水量和水质特点，在去除污水中有机污染物的同时，还能有效地降低氨氮和磷的含量，避免地表水体产生富营养化。该处理工艺构筑物简单、运行管理方便、维修量很少、处理效果稳定可靠。张爱青（2005） 分析了大同矿区生活污水和部分工业废水对地表水污染严重的现状，利用A/A/O法和氧化沟法处理生活污水，在技术上可行，生活污水处理后回用于农业灌溉。李广恩（2008）等针对南屯煤矿生活污水处理厂污_水水质氨氮指标超标因素，选用了具有脱氮除磷功能的Carrousel 氧化沟工艺，使二期工程与一期工程有机地结合一体，完善了一期工程的不足。处理后的水质远远优于地表水环境质量标准(GB3838-2002)中的类水质标准和山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准(DB37/599 -17 混合法第5 期闫新房，等：煤矿污水处理及污水资源化综述5王海峰（2006）等以煤矿生产过程中产生的高悬浮物酸性矿井污水为实验对象，研究了“重力沉淀-中和滤池-曝气-混凝-过滤”污水处理工艺。实验证明该工艺在中和酸性矿井污水时具有较高的SS、Fe、Mn、SO42-去除效果。王成瑞(2009)等通过实验研究确定了“化学氧化-混凝沉淀-过滤”作为徐庄煤矿生活污水深度处理工艺的设计参数。先进行混凝实验，研究了混凝药剂的选择、投加量和混凝反应时间对生活污水处理效果的影响。再对进水单独投加高锰酸钾进行化学氧化实验。最后对高锰酸钾和混凝剂配合投加的处理效果进行了实验。结果表明:本工艺适合煤矿生活污水的深度处理，COD、Mn 和浊度的去除率可达70%和50%以上。18 生态湿地处理法贺锋（2003）等介绍了水生植物在污水治理中的应用。分别阐述了低等植物藻类及高等水生植物净化污水的应用类型、方式，应用范围及净化机理，还对高等水生植物的选取标准作了描述，指出了该方法使用的可行性，并对其应用前景作出了展望。万玉山（2003）等论述了利用煤矿塌陷盆地作为氧化塘和土地处理系统处理煤矿井下水和矿区生活污水的工艺原理、特点、工程设计及其产生的社会和环境效益。处理水可灌溉农田，氮磷的去除及其资源化利用，改善了土壤的理化性质。该法基建投资低，运行管理简单经济，而且能实现污水资源化。武素玲(2008)利用生态湿地系统处理矿区生活污水，湿地通过土壤渗透、植物吸收、水生动物群落修复、微生物分解等共同作用，再经历物理化学吸附、化学分解、沉淀及氧化，降解诸多复杂的过程后，使有毒有害物质转化为无毒无害甚至有益的物质，对生活污水中的污染物如有机物、悬浮物、氮、磷等有较高去除效果。通过建立水草水生动物微生物生态湿地共生体系，具有较高的生物多样性，对生活污水进行有效净化，系统运行有较高稳定性。该法有效利用了塌陷坑资源又不占用耕地，投资少、运行费用低，维护简便易行。19 其它方法郭中权等（2007）以钛酸醋作偶联剂，用聚丙烯多面球负载TiO2 制备纳米光触媒并处理模拟煤矿生活污水，实验讨论了光触媒制备及其处理模拟煤矿生活污水的影响因素。2 发展趋势（1）土地-植物生态处理是煤矿企业处理污水发展方向之一。煤矿污水主要为井下排水、生活污水和洗澡废水，而且大多数煤矿地处偏远山区，当地资源环境比较差，水土流失比较严重，采用土地植物生态处理，通过建立水草水生动物微生物生态湿地共生体系，即处理了污水，保持_了当地水土流失，又美化了当地的环境，处理过的水还可以用于农业灌溉。而且有效利用了塌陷坑资源又不占用耕地，投资少，运行费用低，维护简便易行。（2）深度氧化技术、电化学氧化技术、光化学技术、光催化技术、光电协同催化氧化技术等新技术理论的提出和应用，为煤矿污水处理有害有机物及难降解的废水提供了方向。（3）新技术、新方法的使用，使煤矿企业大量处理污水更加集约化、简单化，给各种规模的煤矿企业处理污水带来了可能。大多数煤矿地处偏远山区，生产规模大小不一，难于统一模式处理。随着煤炭污水处理的新技术、新材料的出现，污水处理的方法越来越简单，占地面积、投资规模越来越小。对煤炭企业处理污水也带来了可行性。（4）逐步建立“按质论价”的水资源价格体系，培育污水资源化的动力机制。进一步增强全社会的节水减污意识，引导用水单位积极利用再生水。污水处理厂的投资，