时间：2022-04-10 10:48:58
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摘要：介绍了污水、废水处理资源化的最新技术和工艺，分析比较了三种工艺方案处理煤矿矿井废水的系统投资和运行成本，并探讨了反渗透水处理技术在煤矿矿井废水处理中应用的技术经济可行性.煤矿矿井废水处理回用的综合运行费用为：2.185-2.465元/吨。其中膜法的处理费用最低为:2.185元/吨。这样的价格对干旱缺水的西北地区是很有吸引力的。对矿井废水进行回收再利用，不但可以减少废水排放量，又可以使废水资源化，应该说，它是一种水资源再生的希望方法，也是我国实现水资源可持续利用的有效途径之一。
关键词：反渗透 电镀废水处理 回收利用
我国人口众多，淡水资源时空分布不均匀，水资源和社会经济发展不均衡；人口的不断增长又使水资源需求量逐年上升，工业的快速发展使水污染愈加严重，因此造成水资源缺短和水环境污染现象日趋严峻。目前，我国水资源供需矛盾比较突出，全国有300多个城市缺水，其中有114个城市严重缺水。21世纪我国水资源供需形势非常严峻，水资源危机将成为所有资源问题中最为严惩的问题。要解决这一难题，除水资源的科学管理和优化配量之外，充分发挥高新科技手段在水资源利用中的作用也是十分关键的。
近年来，我国每年排污水量约400-500亿M3，经处理后排放的仅15-25%，由于污水到处横流，使我国各大水源都产生不同程度的污染，水环境严重恶化[4]。所以，加强污水深度治理，使之不仅达标排放而且还可大量回用，非常必要，这对改善水环境、缓解水资源的不足，节约宝贵的水资源都是十分重要的。城市及工业污水经过深度处理后可用于农业灌溉、工业生产、城市景观、市政绿化、生活杂用、地下水回灌和补充地表水等方面的应用[8]。传统水处理技术能够消除部分污染物，将COD、BOD以及重金融等污染物指标降到安全排放标准或杂用（中水）标准，但无法完全消除排水中所含的微量溶解性污染物。采用反渗透膜技术可彻底去除这些污染物，实现严格意义下的污水再生。用传统处理工艺和膜技术集成，可将污水或废水变成不同水质标准的回用水，或使之循环回用，这样即缓解了供求矛盾，又减少了污染，还可促进环保产业的发展[6]。
1 污水废水资源化技术及应用简介
水环境质量的严重恶化和经济的高速发展，迫切要求有相应的污水废水资源化的技术。在这一领域中膜分离技术占有重要的位置和作用。膜分离作为一项高新技术在近40年来迅速发展成为产业化的高效节能分离技术过程。40多年，电渗析、反渗透、微滤、超滤、纳滤、渗透汽化，膜接触和膜反应过程相继发展起来，在能源、电子、石化、医药卫生、化工、轻工、食品、饮料行业和日常生活及环保领域等均获得广泛的应用，产生了显著的经济和社会效益。社会的需求使膜技术应允而生，也是社会的需求促使膜技术迅速发展，使膜技术不断创新、技术进步，完善，成为单元操作，成为集成过程中的关键[1] [9]。
1．1连续膜过滤技术（CMC）
中空纤维膜由于比表面积大，膜组件的装填密度大，所以设备紧凑；这种膜因纺制而成，工艺简单，所以生产成本一般低于其它的膜：由于没有支撑层均可以反向清洗，特别是一些耐污染性好，对氧化性清洗剂耐受性好的膜的出现，使得在大规模的污水处理工程中，中空纤维膜的应用有独特的优势[1] [7]。
CMF技术的核心是高抗污染膜以及与之相配合的膜清洗技术，可以实现对膜的不停机在线清洗清洗，从而做到对料液不间断连续处理，保证设备的连续高效运行。
CMF目前主要用于大型城市污水处理厂二沉池生水的深度处理回用，海水淡化或大型反渗透系统的预处理。地表水地下水净化、饮料澄清除浊等。
1．2膜生物反应器（MBR）
膜生物反应器是膜分离技术和生物技术结合的新工艺。用在污水废水处理领域，利用膜件进行固液分离，截留的污泥或杂质回流至（或保留）在生物反应器中，处理的清水透过膜排水，构成了污水处理的膜生物反应器系统，膜组件的作用相当于传统污水生物处理系统中的二沉池[4]。
MBR中使用的膜有平板膜、管式膜和中空纤维膜，目前主要以中空纤维膜为主。
生活污水经MBR处理后，生水水源已达到很高的水标准。此方法不仅限于处理生活污水，MBR技术也广泛地用于染色废水，洗毛废水、肉类加工污水等水处理系统。MBR系统的另一个特点是规模可大可小，小装置可用于一个家庭，大型装置日处理量可达数万立方米。
1．3反渗透技术（RO）
反渗透技术是20世纪60年代初发展起来的以压力为驱动力的膜分离技术。该技术是从海水、苦咸水淡化而发展起来的，通常称为“淡化技术”。由于反渗透技术具有无相变，组件化、流程简单，操作方便，占面积小、投资少，耗能低等优点，发展十分迅速。RO技术已广泛用于海水、苦咸水淡化，纯水、超纯水制备，化工分离、浓缩、提纯，废水资源化等领域。工程遍布电力、电子、化工、轻工、煤炭、环保、医药、食品等行业。
废水资源化是有开发增量淡水资源与保护环境双重目的。无机系列废水处理与海水苦咸水淡化采用同类装并具有较多共性工艺技术。RO可使废液中的铜、铅、汞、镍、锑、铍、砷、铬、硒、铵、锌等离子脱除除90-99%。
目前，反渗透技术在城市污水深度处理，一些工业废水深度处理方面的应用受到了高度重视，包括中水回用，污水处理厂二级出水的深度处理，经初级处理后的工业废水深度处理制取优质淡水。中东不少缺水国家，在大量采用反渗透海水淡化技术的同时，引入反渗透技技术处理二级污水，出水水质可达TDS ≤80mg/L，扩大了淡水资源。如中东地区、澳大利亚、新加坡等国都有这方面的大型工程实例[9]。
1．4集成膜过程污水深度处理方法
集成膜过程是将超滤/微滤与反渗透（或纳滤）结合使用，形成能够满足各咱回用目的的污水深度处理工艺。超滤、微滤可以作为独立的高级三级处理方法，也是反渗透过程理想的预处理工艺，抗污染能力强、性能优越的超滤、微滤单元代替了复杂的传统处理工艺，而且出水品质远高于三级出水指标，不但完全可以去除污水中的细菌和悬浮物，对COD、BOD也有一定的却除效果。在超滤、微滤之后使用的反渗透膜，其清洗周期由采用传统预处理工艺的3-4周增加到半年以上，膜寿命可延长到达-6年。膜集成污水再生工艺具有系统稳定、维护少、占地小、化学品用量少、流程简单和运行费用低等优点。
新一代中空纤维超滤（微滤）膜与传统产品相比，具有机械强度高、抗氧化、抗污染、高通量等特点，在运行工艺上，采用了低压操作、反冲清洗、气水冲洗等新技术，使得超滤膜装置能够在污染倾向极强的污水介质中保持稳定的性能，超滤膜的使用范围因此扩展到了能适应于多种复杂的介质环境，同时大大扩展了反渗透技术的应用范围，新一代的超滤膜及其系统应用技术的应用范围，新一代的超滤膜及其系统应用技术将膜技术带到了一个全新的时代，彻底改变了膜法水处理技术必须依托于复杂、精细的预处理系统的形象，使膜技术应用于二级出水、三级出水以及多种原废水等许多复杂的水质体系的深度处理。
1．5 传统处理方法
传统污水三级处理工艺，主要的工艺单元有石灰澄清、重碳酸化、絮凝、沉降、过滤和气浮等。根据具体污水排入物质的成分的不同，处理方式有所差异。传统处理工艺存在着工艺复杂、水利用率低、化学品消耗量大的弊病，而且由于无法彻底去除生物絮体及胶体物质，致使清洗频繁，影响了出水水质。
2结论
（1） 煤矿矿井废水处理回用的综合运行费用为：2.185-2.465元/吨。其中膜法的处理费用最低为:2.185元/吨。这样的价格对干旱缺水的西北地区是很有吸引力的。 （2）用膜法处理煤矿矿井废水并回用在技术上是完全可靠的，国内外都有成功经验。
（3）随着工业的快速发展，水资源的污染日益严重，缺水现象会越来越严重，工业废水的回收利用将会提到议事日程。
（4）从环境保护方面讲，对矿井废水进行回收再利用具有非常重要的环境意义。
（5）对矿井废水进行回收再利用，不但可以减少废水排放量，又可以使废水资源化，应该说，它是一种水资源再生的希望方法，也是我国实现水资源可持续利用的有效途径之一。
（6）膜法处理煤矿矿井废水并回用，不但在技术上和经济上都是可行的，经济和环境效益都非常显著。
1煤矿污废水处理
1.1矿井水处理
煤矿矿井废水主要指煤炭井工开采或露天开采过程中涌出的地下水，以及采煤生产过程中洒水、降尘、灭火灌浆、消防及液压设备产生的含煤尘废水。矿井水主要分为含悬浮物矿井水、酸性矿井水、高矿化度矿井水、含铁锰矿井水四类。含悬浮物矿井水指悬浮物（煤粉、岩粉）≥50mg/L的矿井水，这类矿井水中含有较多煤粒（粉）、岩（石）粉等悬浮物,一般呈黑色,但其总硬度和矿化度并不高；酸性矿井水指pH≤6的矿井水；高矿化度矿井水是指矿化度无机盐总含量大于1000mg/L的矿井水，也称为苦咸水。含悬浮物矿井水的主要处理工艺为混凝沉淀（澄清）、过滤、消毒工艺，根据处理后矿井水的回用途径，后续工艺可选用超滤、反渗透工艺。磁悬浮矿井水净化技术、微砂技术属于科技创新技术，近年来逐渐开始应用于部分煤矿。酸性矿井水的处理方法主要包括人工湿地法、微生物法、中和法，其中人工湿地法与微生物法在国内应用极少，目前应用最广泛、技术最成熟的中和法为石灰乳中和法，基本工艺流程为中和、曝气预沉、混凝沉淀（澄清）、过滤消毒。高矿化度矿井水处理工艺分为净化处理和深度处理两个部分，净化处理技术与含悬浮物矿井水处理技术相同，主要采用混凝沉淀（澄清）过滤工艺，深度处理主要指反渗透脱盐处理。为防止反渗透膜降解和膜污堵，进水中的悬浮固体、尖锐颗粒、微溶盐类、微生物、氧化剂、有机物、油脂等污染物必须进行预处理。除铁方法主要有空气氧化法、化学氧化法和接触氧化法，除锰方法宜采用化学氧化剂氧化法，同时除铁除锰可采用化学氧化法或接触氧化法。井下采空区过滤净化技术指充分利用采空区矸石作为过滤、净化污水的载体,将井下排水直接注入采空区净化处理后，复用于井下生产，减轻了地面矿井水处理设施的处理压力，提高了矿井水处理水质，节约了污水处理费用。
1.2生活污水
煤矿生活污水主要来自矿区食堂、冲厕、洗浴等，污染物成分与市政污水类似，以洗浴水为主。矿区生活污水的有效处理方法主要是活性污泥法，包括CASS工艺、SBR工艺等。SBR法与传统活性污泥法相比：工艺简单,调节池体积小或不设,无二沉池和污泥回流,运行方式灵活，结构紧凑,占地少,基建、运行费用低;反应过程浓度梯度大,不易发生污泥膨胀;抗负荷冲击能力强,厌氧(缺氧)和好氧交替发生,同时脱氮除磷而不需额外增加反应器。CASS工艺的特点如下:CASS池对水量水质变化的适应性和操作的灵活性较高;系统运行的稳定性较高;周期内反应器以厌氧—缺氧—好氧—缺氧—厌氧的方式运行,有比较理想的脱氮除磷效果。针对矿区生活污水的水质和水量特点，选用以上两种方法均有较好的处理效果。2.3洗煤废水《清洁生产标准-煤炭采选业》（HJ446-2008）要求煤矿选煤水闭路循环，即洗煤水中的煤泥全部厂内机械回收，洗水全部复用。偶发排放要求执行《煤炭工业污染物排放标准》（GB20426-2006）。煤矿洗选厂根据洗选煤量建设煤泥浓缩池，通常一备两用，煤泥水进入浓缩池浓缩沉淀后，上清液复用于洗选车间，沉淀煤泥由压滤机压滤。
2煤矿污废水综合利用
提高煤矿污废水综合利用率，减少煤矿外排水量、或实现污废水零排放，是解决矿区水资源缺乏、水环境污染问题的关键。煤矿污废水综合利用途径主要包括煤炭洗选、井下生产用水、消防用水、绿化、防尘等用水；煤矿污废水经处理符合相关标准后，可以用于灌溉周边农田，进一步通过反渗透深度处理后，可用作居民生活用水。企业间用水优化协调工程是提高矿井水综合利用水平的重要途径之一。矿井水处理后作为矿区周边企业的工业补充用水，能够有效缓解整个区域水资源供需矛盾，减少水源水与地下水开采使用。
3存在问题
3.1矿井水处理工艺设计、设备选型问题。
部分煤矿矿井水处理工程在设计阶段对矿井涌水量及水质分析不足、设计参数直接参考地表水水质参数；设备选型不当，集中体现在煤泥压滤设备压滤能力不足、故障频繁；过滤设备过滤材质多采用塑料滤珠，容易吸附油脂结团堵塞，造成滤料更换频繁，运行成本高。
3.2生活污水处理工艺采用生物膜法（生物接触氧化法）的处理工艺运行效果欠佳。
煤矿生活污水以工人沐浴冲洗水为主，生活污水中COD浓度较低，约在100mg/l～150mg/l,有时甚至低于100mg/l，因此微生物经常出现养料不足，生物膜脱落的情况，出水水质达不到设计要求。
3.3污废水综合利用率偏低。
《清洁生产标准煤炭采选业》（环境保护部HJ446-2008）中对矿井水的回用率有明确要求，在水资源短缺矿区，清洁生产一级标准要求100%回用，二级标准要求≥95%，三级标准要求≥90%，目前很多矿区污废水回用水平偏低于清洁生产三级标准。尤其是部分煤矿矿井涌水量较大（超过10000m3/d），仅靠矿区自身用水无法提高污废水综合利用率。区域内企业间水资源协调利用较少，主要受限于周边企业分布距离，用水水质等原因。
作者：王莉娜 谢震震 单位：中国神华能源股份有限公司 山东山大能源环境有限公司
摘要:对煤矿各类废水的处理以及综合利用的工作主要包括矿井废水以及生活废水等几个方面。本文阐明煤矿各类废水处理与综合利用的方法以及在工作期间所存在的问题，以加强煤矿各类废水治理和再利用的水平。
关键词:煤矿;废水处理;综合利用
我国水资源匮乏的地区也是煤矿的主要聚集地，据统计，我国86个重要煤矿区有70%的煤矿处于缺水状态。长时间以来，水资源得不到保障，矿水没有有效的利用一直是困扰煤炭行业的难题。因此，加强煤矿各类废水处理及综合利用途径便成为一项非常重要的工作任务。
1煤矿废水处理
1．1矿井水处理
煤矿开采期间，容易出现矿井废水，或者因使用灭火灌浆、降尘等设备所形成的煤尘废水。其中，含悬浮矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水等是矿井水的主要类型。通常情况下，含悬浮物矿井水中具有很多的煤粒、岩粉，而且它们的含量均≥50mg/L，颜色以黑色为主，硬度及矿化度较低;而pH值≤6的矿井水，则为酸性矿井水;高矿化度矿井水也被叫作苦咸水，通常无机盐含量不会低于1000mg/L。1．1．1含悬浮物矿井水在进行废水处理的时候通常采用混凝沉淀工艺，通过对矿井水处理结束后所使用的回收形式，随后采用反渗透工艺。其中微砂、磁悬浮矿井水净化等相关技术是近年来普遍采用的净化技术。1．1．2高矿化度矿井水净化以及深化处理是高矿化度矿井水处理的最主要方式。前者所采用的处理技术和上面所提到的含悬浮物矿井水一样，也是利用混凝沉淀工艺，同时进行反渗透脱盐处理。而若想避免膜污堵的情况发生，就一定要对悬浮固体、氧化剂等能够造成污染的生物采取预处理的方法。1．1．3酸性矿井水的处理方法人工湿地法、中和法等是此类矿井水的重要处理形式，人工湿地法在我国较少使用，当前使用比较普遍的废水处理方式主要是中和法，它的工艺流程则是曝气预沉、过滤消毒等。1．1．4其他处理方法空气、化学以及接触等氧化法是除铁普遍所使用的方法。在除锰的时候，主要使用化学氧化剂氧化法，该方法同样适用于除铁工作。
1．2生活污水
通常，矿区食堂、洗浴等地方容易形成生活污水，污染物构成和市政污水相同，都是主要来自于洗浴水。活性污泥法是煤矿生活污水的主要处理形式，主要有CASS工艺以及SBR工艺两种。和过去活性污泥法所采用的工艺不一样，SBR法显得更为简单，不用对调节池进行设置，无须很大的占地面积以及过高的运行经费;由于浓度梯度较大的原因，因此很难出现污泥膨胀的情况;另外，还具有较强的抗负荷功能。CASS工艺的特点为:水质变化适应能力强;操作系统非常稳定;脱氮除磷功能较强。
1．3洗煤废水
在有关煤炭清洁生产标准的条文中，明确规定了煤矿选煤的时候要采取闭路循环，也就是说用于洗煤的水要进行回收，然后经过处理后再进行复用。如果一些用水不得不进行排放，那么则要参照相关的排放标准合理排放。在创建煤泥浓缩池的时候，一定要通过洗选煤量的具体情况来做出决定，不过一般情况下，会采用一备两用的策略。在煤泥水经过浓缩池的沉淀之后，要用上清液进行清洗，沉淀煤泥则由压滤机进行压滤。
2存在的问题
2．1矿井水处理工艺设计、设备选型的问题
一些矿井水在被处理的时候，相关人员对水质情况不是很了解，设计参数主要来自地表水水质参数;没有选择合适的设备类型，在使用煤泥压滤设备工作期间，没有形成良好的压滤效果;在过滤工作中，塑料滤珠是主要被使用的材料，这种材料很有可能会对吸附油脂结团造成堵塞的情况，导致滤料经常需要更换，最终造成运行经费过高。
2．2生活废水处理工艺存在的问题
利用生物膜法处理生活废水很难取得理想的效果。通常情况下，沐浴水是煤矿生活污水形成的最主要原因。由于COD浓度在整个生活废水中的比例不高，造成微生物养料不够充足的情况，直接影响出水水质无法满足设计需求。
3煤矿废水的综合利用
加强煤矿废水的综合利用效果，降低煤矿的排水量，能够使矿区水资源匮乏以及水污染现象得到极大的缓解。其中，对煤炭进行清洗、在井下进行水生产、对用水进行绿化等工作是煤矿废水进行利用的最有效方式;煤矿废水的处理情况如果能够满足标准要求，那么就可以将它们使用到农田的灌溉工作当中，如果再进行更深层次的处理，就能够用作生活用水。每个单位之间如果能够做好协调工作，就能够加强煤矿废水的综合利用效果。在矿井水得到完善的处理以后，可以将它们作为周围企业的工业用水，解决煤矿区水资源匮乏的情况，同时还能够降低地下水的过度利用。对矿井水的综合利用，一定要从源头抓起，制定科学合理的保护水资源政策，降低矿井的涌水量;大力推行废水沉淀过滤方法，在矿井水经过处理后再用回到井下生产。另外，在工作期间，还要降低矿井水的地面处理量。在对矿井水进行处理的时候，一定要意识到里面含有的悬浮物粒径差别较大，沉降速度并不快，因此一定要正确的设置沉淀池的停留时间参数。在处理矿井水的工作中，处理煤泥水始终都是工作的难点，如果条件允许，最好把煤泥水放入洗煤厂的废水处理系统，然后和其他废水一起进行处理。而在使用板框压滤机的时候，一定要对煤泥水的特点和煤泥量有充分的了解，并且优化设备选型。充分利用所能用到的全部用水，并与煤矿废水的综合利用相结合，在需要的时候要充分的根据所处的地理位置的特点，合理地进行废水利用。在进行利用期间，不但要确保矿区能够得到用水，同时也要确保附近的企业也能够得到经过处理后的用水，这样就能够完成矿井水代替地表水的工作目标，企业还可以利用矿井水改善当地水资源的状况。
4结束语
目前对煤矿废水的处理以及综合利用的工作还存在一定的问题，想要更好地做好这方面的工作，就一定要降低煤矿的排水量，制定出科学合理的保护水资源的政策，充分利用所能用到的全部用水，与煤矿废水的综合利用相结合。在今后的工作中，相关工作者要积极努力，认真探索，争取制定出更为完善的方案，从而让煤矿废水的处理以及综合利用的水平迈向一个新的高度。
作者：林昊 陈晓艳 单位：内蒙古自治区环境科学研究院
我国是采煤大国，能源的发展依赖于煤炭的利用。采煤过程中会产生一定量的废水，这些废水中含有许多化学物质，没有得到妥善处理会造成水资源的污染，环境污染更加严重。如何在平衡环境的过程中，妥善处理煤炭开发与废水处理问题，实现可持续发展，是我国面临的一个重大问题。
1煤矿企业问题的发生和分析
1.1采煤企业的环境状况
我国能源主要依赖于煤炭的开发，煤炭作为一种资源对于环境有许多方面的影响，如气体、废水、噪声、废石等方面的影响。我国作为一个采煤大国，煤炭成为我们的主要能源，煤炭产生的环境也是令我们较为头痛的一个重要问题。煤炭在生产、运输、利用等各个环节之中都产生了许多废水、废气，如SO2等问题，这些废水、废气排放到河流之中、大气之中，造成环境污染，也会造成我国环境的恶化，这种恶化很难逆转，所以对于煤炭的开采和处理之中，环境保护一直是个重大的命题。
1.2煤矿地表水的分析
我国煤矿企业中70%都缺水，其中40%严重缺水。我国煤矿主要集中在西北部地区，这里煤矿资源丰富，同时水资源缺乏。对于如何在不破坏水资源的基础上发展煤矿企业是一个迫在眉睫的问题，这种严重缺水的现象能够导致水资源的缺乏，也能够促使水资源在一定情况下都不能得到有效改善。在选择挖掘场地上，一般选择地势较高的地方，因为地势较高，水资源的采集较为便利。因为水资源得不到良好的利用，加剧了西北部地区水资源的进一步匮乏，这种趋势不能够使中国环境得到进一步改善，反而走向了恶性循环，造成环境进一步被破坏。
1.3煤矿地下水的分析
煤矿地下水问题，主要包括井下水污染，这种井下水污染造成的环境问题以及环境影响自不必说。因为许多井下水都会流经地下水，井下水会带走许多煤矿中的化学物质，这些化学物质给井下水带来了严重的污染，也污染了地下水，并且这种污染由于地下水治理的困难，非常容易对周围的环境产生严重影响。
2煤矿废水处理技术的价值
中国作为一个能源大国，煤炭是一个不可或缺的能源，但是煤炭产生的环境问题也是不容忽略的。而且煤矿开采的过程中会产生许多废水，对于废水的处理是一个棘手而且紧迫的问题，如果不能改善废水处理技术，造成带有有毒有害物质的废水流经河流，污染了饮用水，对于环境来说是一个致命的打击。煤炭开采过程中需要水资源，但是煤矿丰富的地区位于我国西北地区，煤矿的开采如果对于矿井水没有有效利用，对于矿井中产生的废水没有及时加以处理，对于环境来说是一种致命打击，也会造成环境的污染和严重破坏。合理有效利用矿井水，对于煤矿中产生的废水及时处理，不让这些废水流向河流，污染环境，可以提高矿井水资源的利用率，也能提高矿井的资源利用率。合理利用矿井水嫩巩固减少水资源的浪费和污染，为矿区经济发展提供良好的环境作为支撑，也能够让这些矿井中的水资源得到有效利用。水资源的利用率得到提高，水环境得到净化，实现了良性循环，对于中国环境治理问题有着极大的作用和意义，所以煤矿废水处理技术有着极高价值。
3探究矿井水处理技术的步骤
为了有效提高水资源的利用和环境的保护，我们应当选择合适的矿井水净化处理系统。例如应当对于矿井水采用曝气系统，由于矿井水有别于其他水，矿井水具有有机物质，所以采用曝气系统能够使矿井水中的有机物质发生氧化作用，能够将这些物质及时进行氧化，避免进入河流系统。还有采用混凝沉淀法，矿井水中拥有许多沉淀物，这些沉淀物都是一些固体物质，采用混凝沉淀法，能够让这些物质沉淀出来，避免污染河流。并且我们还可以进行消毒处理，对于矿井水中含有的有毒物质进行一定程序的消毒处理，这种消毒处理能够让有毒物质沉淀出来，才能保证矿井水的净化。出于对环境的重视，我国一直在提倡对于煤矿问题应当开发与保护同时并重，才能共同治理环境问题。所以对于煤矿企业的治理问题已经和环境保护同时并重，共同重视来保护环境。采用可持续发展的手段，并且逐渐开发和使用清洁能源，都是解决煤矿环境污染的重要举措。对于这些举措，我们应当不遗余力的支持，因为水资源污染不可逆转，一旦被污染，将会造成严重的经济问题，所以我们应当重视煤矿企业中的废水处理问题，才能促进环境的进一步发展，促进煤矿环境的改善，促进采煤企业的良性发展。
4结语
煤炭问题是一个不容忽视的问题，因为煤炭是我国能源的重要来源，对于煤炭问题而言，应当及时加以改善，否则，对于环境的破坏逐渐增大，这也会造成我国环境污染更加严重。所以，为了促进我国经济的可持续发展，为了促进环境友好型经济的发展，我国改善能源结构，改善煤矿企业的环境保护措施，促进我国环境的发展。
作者：高宏峰 单位：晋中职业技术学院
摘要：本文简述了煤矿矿井废水污染因子和高密度沉淀池工艺的特点，分析了用高密度沉淀池工艺处理煤矿矿井废水的优点。采用高密度沉淀池工艺处理E矿区矿井废水工程实践表明，在PAC投加量20mg/l和PAM投加量1 mg/l条件下，处理后废水稳定达到悬浮物（SS）
关键词：煤矿矿井废水；高密度沉淀池
1煤矿矿井废水特点
煤矿矿井废水包括煤炭开采过程中地下地质性涌渗水、巷道为安全生产而排出的自然地下水，井下采煤生产过程中洒水、降尘、灭火灌浆、消防及液压设备产生的含煤尘废水等。矿井废水的特性取决于成煤的地质环境和煤系低层的矿物化学成分，其中井田水文地质条件及充水因素对于矿井开采过程矿井废水的水质、水量有决定性的影响。[1][2][3][4]
煤矿矿井水主要有以下特点：
（1）悬浮物浓度高：通常高达200mg/l以上，若井底预沉降处理不好，可高达1000mg/l以上；
（2）矿化度高：一般在1000mg/l以上，含有硫酸盐、重碳酸盐等；
（3）硬度大：一般在25德国度以上，总硬度中永久硬度大于暂时硬度；
（4）含有一定量COD。
几个典型矿井废水特性如表1：
表1煤矿矿井水水质特性表
从表1可知，煤矿矿井水主要特征污染物为悬浮物、COD和pH值。
2煤矿矿井废水处理工艺
因煤矿矿井废水主要特征污染物为悬浮物、COD和pH值，对煤矿矿井水的处理为对上述特征污染物的处理。
煤矿矿井废水中的COD主要由其悬浮物中的煤屑中碳分子的有机还原性所致，可以随悬浮物一起去除，不需要进行生化处理。构成矿井水悬浮物的主要成份是粒径极为细小的煤粉和岩尘，其特点是：含量不稳定，波动大，且悬浮物粒度小、比重轻、沉降速度慢，矾花形成困难，混凝沉降效果差，难以靠自然沉淀去除。
煤矿矿井废水处理目前主要采用沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀+过滤和微絮凝过滤等工艺。一般处理后达标排排放时，采用沉淀或混凝沉淀工艺；处理后回用作生产用水或景观水时，多采用混凝、沉淀、过滤或微絮凝过滤工艺。
微絮凝只适用于悬浮物小于50mg/L的极少数矿井废水处理，当悬浮物含量大于50mg/L时，即会产生处理效率下降和出水不达标的情况。采用混凝、沉淀、过滤工艺处理矿井水时，混凝反应设施有涡流反应池、 穿孔旋流反应池、机械搅拌反应池等；沉淀设施常用的有平流式沉淀池、斜管沉淀池以及将混凝反应与沉淀结合在一起的机械加速澄清池、高效澄清池、一体化净水器等。
各种处理工艺均有其优缺点。“反应池+沉淀池”具有运行能耗低，设计灵活，操作管理简单等优点，但占地面积大，沉淀污泥易堵塞、耐冲击负荷小。机械加速澄清池出水水质较稳定、占地面积小、并能自动定时排泥的优点，但运行能耗高、机械设施多、设备维护量大。一体化净水器集沉淀和过滤为一体，具有设备体积小，安装方便等优点，但设备沉淀区容积小，单体处理量小，日常维护量大，设备寿命短，耐冲击负荷小，难以满足大水量矿井废水处理要求。
3高密度沉淀池废水处理工艺
高密度沉淀工艺是在传统的平流沉淀池的基础上，充分利用了动态混凝、加速絮凝原理和浅池理论，把混凝、强化絮凝、斜管沉淀三个过程进行优化，从而达到常规混凝沉淀技术无法比拟的性能。
加速絮凝技术是高密度沉淀池核心技术，其原理是在混凝阶段投加高密度的不溶介质颗粒(如细砂)，利用介质的重力沉降及载体的吸附作用加快絮体的“生长”及沉淀，故又叫该技术为载体絮凝技术。加速絮凝技术通过向水中投加混凝剂(如PAC)，使水中的悬浮物及胶体颗粒脱稳，然后投加高分子助凝剂和密度较大的载体颗粒，使脱稳后的杂质颗粒以载体为絮核，通过高分子链的架桥吸附作用以及微砂颗粒的沉积网捕作用，快速生成密度较大的矾花，从而大大缩短沉降时间，提高澄清池的处理能力，并有效应对高冲击负荷。
典型的高密度沉淀工艺有OTV―Kruger公司(威立雅水务集团的工程子公司)开发的Actiflo®高密度沉淀池和法国Degremont（得利满）公司开发的DensaDeg®高密度沉淀池。
Actiflo®高密度沉淀池工艺原理见图1。
图1Actiflo®高密度沉淀池工艺原理图
DensaDeg®高密度沉淀池工艺原理见图2。
图2DensaDeg®高密度沉淀池工艺原理图
4用高密度沉淀池处理煤矿矿井废水
煤矿矿井废水的特性决定了其处理关键为混凝沉淀工艺的选择。各种沉淀工艺用于煤矿矿井废水处理的优缺点对比见表2。
表2煤矿矿井废水处理各种沉淀工艺对比表
从表2比较中可见，从处理效率、造价、占地等方面综合比较，高密度沉淀池用于煤矿矿井废水处理有着最大优势。因煤矿矿井废水中含有高密度煤粒，高密度沉淀池用于煤矿矿井废水处理无需额外投加高密度的不溶介质颗粒，因此高密度沉淀池用于煤矿矿井废水处理比用于其它废水处理流程更简单、运行和维护成本更低。
5高密度沉淀池处理煤矿矿井废水实例
用高密度沉淀池处理表1中E矿区废水，处理前后各项指标对照见表3。
表3E矿区废水处理前后指标对照表
用高密度沉淀池处理E矿区废水主要技术经济指标：
（1）处理水量300m3/h，采用2座钢制DensaDeg®高密度沉淀池；
（2）反应区容积40 m3，停留时间15min；
（3）沉淀分离区设备尺寸ø5100×5000，沉淀分离区水力表面负荷7.5m3/m2.h；
（4）PAC投加量20mg/l，PAM投加量1 mg/l；
（5）吨水处理成本0.28元。
调试运行过程存在主要问题及解决方案：
①矿井废水进水悬浮物浓度对处理效果影响大，进水悬浮物浓度小于100mg/l和大于1800mg/l时，出水悬浮物浓度均变大，主要原因是进水悬浮物浓度影响废水处理过程絮体的形成与沉淀，进水悬浮物浓度过高时可通过增设初沉来解决，过低时可通过回流部分污泥来解决；
②应根据废水进水悬浮物浓度调节PAC和PAM的加药量，尽可能地降低药耗，获得较好的沉降絮体；
③反应区的搅拌效果对出水水质影响大[5]，吨水搅拌功率小于2KW时处理效果无法保证。
④流量突变对出水悬浮物浓度影响较大，应尽量在合适的水流量下工作。应缓慢调整流量，以防止流量突变可能造成的污泥上浮。
6结论
煤矿矿井废水的特征污染因子为悬浮物、COD和pH值。悬浮物浓度高及部分悬浮物密度大的特点决定了高密度沉淀池特别适用于处理煤矿矿井废水。工程实践表明，采用该工艺处理E矿区矿井废水，在PAC投加量20mg/l和PAM投加量1 mg/l条件下，处理后废水稳定达到悬浮物（SS）
[摘 要] 目前国内主要能源煤炭在开采过程中产生的大量废水，主要运用聚偏氟乙烯复合膜加以治理。本文主要针对聚偏氟乙烯疏水性加以改进，通过在PVDF铸膜液加添加纳米Al2O3，对其作用机理加以研究，发现复合膜的水通量、截留率等均得到提高，从而拓宽了PVDF复合膜在煤炭废水中的应用。
[关键词] 煤矿废水； 聚偏氟乙烯； 复合膜； 制备； 机理
在我国目前的能源结构中煤炭仍然占到70%以上。而煤炭开采过程中排放大量废水，多半以上的煤矿未对产生废水进行有效处理就直接排放，对环境、尤其是水环境造成严重污染。上世纪90年代以来对煤炭废水治理尤为重视，许多新型处理技术应运而生，尤其是膜生物反应器。膜生物反应器是膜分离技术和生物技术结合的新工艺，在废水处理中得到广泛应用。膜生物器中要用到各种材质和形状的膜，聚偏氟乙烯（PVDF）是一种性能优良的高分子材料，具有良好的化学稳定性，因此，PVDF膜的研制受到国内外研究机构的关注。对于其他膜材料，PVDF膜的一个显著特征是疏水性强，是膜蒸馏[3，4]和膜吸收[5]等分离过程的理想材料。但是，也正因为其强疏水性而导致两个问题，一是分离过程需要较大的驱动力；二是容易受到蛋白质的污染而使膜通量快速下降。为了降低膜污染，延长寿命和提高通量，使其得到更广泛应用，PVDF膜的亲水化已成为其改性的主要内容。PVDF膜亲水化改性方法可概括地分为表面改性、共混改性和化学改性等。
本文报道在聚偏氟乙烯制膜液中添加纳米氧化铝对所制PVDF 中空纤维膜机理研究。
1 实验部分
1.1 试剂
聚偏氟乙烯，上海三爱富新材料股份有限公司。N，N-二甲基甲酰胺，中国联试化工试剂有限公司。聚乙二醇，分子量6000，中国福利企业华东公司。纳米氧化铝，浙江舟山明日纳米材料有限公司。牛血清白蛋白，分子量67000，中国医药集团上海化学试剂公司。
1.2 分析测试
采用紫外-可见分光光度计（美国VARIAN公司，型号CARY 100）对Al2O3/PVDF复合中空纤维膜和纯PVDF膜进行牛血清白蛋白的截留率的测定；用扫描电子显微镜（日本电子公司，型号JSM-6300）对复合膜的微观结构进行表征；用 等温氮气吸附仪（美国Coulter公司，型号SA3100）对膜孔径及其分布进行，利用泡压法测定膜的最大孔径；用傅立叶红外光谱仪（天津港东科技，型号FTIR）对纯PVDF膜和Al2O3/PVDF复合膜进行分析。
1.3 中空纤维膜的制备
将60克Al2O3添加到1000ml二甲基甲酰胺（DMF）中，加入一定量的聚乙二醇，经超声波分散，加入PVDF溶解后，得到铸膜液。经静置脱泡，制膜液经过滤后， 由计量泵注入喷丝头，在芯液的作用下，经喷丝头挤出的中空纤维膜在凝胶浴中固化成型。用水浸泡一定时间，经适当后处理，取出晾干待用。将所制得的Al2O3 / PVDF复合中空纤维膜记为样品A，采用相同的纺丝和后处理条件制备纯PVDF中空纤维膜，记为样品B。将所得的中空纤维制成膜组件，进行膜性能测试。
2 添加无机粒子对膜性能的影响
2.1 无机粒子对膜性能的影响
添加无机粒子对膜性能的影响。
表1为Al2O3/PVDF复合膜和纯PVDF膜的性能指标。可以看出，复合膜的最大孔径几乎是纯PVDF膜的最大孔径一半，而孔隙率却比纯PVDF膜低。这主要跟制备过程中在铸膜液中添加的无机纳米粒子Al2O3有关。采用干-湿纺丝法制备聚偏氟乙烯中空纤维膜时，微孔的形成是由于铸膜液中的溶剂和凝胶浴中的水进行交换时产生的应力引起，而Al2O3粒子的加入会有助于应力的消除，从而避免了大孔和缺陷的产生，因而表现为最大孔径减小，孔隙率下降，进而使复合膜的截留率提高。同时将Al2O3粒子引入到PVDF体系中，由于粒子表面富含羟基，会改变中空纤维膜的亲水性能，因而表现为水通量的显著提高。
2.2 Al2O3 / PVDF复合膜的微观结构
从图a可以看出，Al2O3 / PVDF复合膜的结构是由外表面和内表面的两层指状孔和夹在中间的一层海绵孔组成，在膜的内表面上还覆盖了两层极薄的皮层。厚度约为1um。外表面的指状比较疏松，而且，内外两层指状孔的厚度也不一样，原因是在成膜的过程中，膜的外表面首先和空气接触，然后进入凝胶浴，铸膜液中的溶剂有了一个挥发的过程，而内表面却没有这样一个过程，溶剂直接和芯液进行交换，导致了内外孔结构的不同。从图b可以看到氧化铝粒子的痕迹，分散状态良好。在成膜的过程中，当溶剂进行交换时，在膜的内部会产生应力。由于添加了Al2O3纳米粒子，所产生的应力可以在未完全固化以前得到减小或消除，从而改变膜的孔结构，导致了膜的孔隙率变大，力学性能得到了提高。
2.3 纯PVDF及Al2O3 / PVDF复合中空纤维膜的FTIR分析
为考察氧化铝在聚偏氟乙烯基体中的存在状态，采用傅立叶红外光谱对纯PVDF及添加氧化铝的纳米颗粒的平板膜进行分析。
图2.1为纯PVDF膜的红外谱图，1073cm-1处的谱带为C-F键引起的，1177cm-1处的谱带归属于F-C-F键的振动，1275cm-1为CFn的吸收峰。而且它们都是发生了C-F伸缩振动。
图2.2为Al2O3 / PVDF复合膜的红外谱图，查Al2O3的标准谱图可知，585.27为Al2O3的吸收峰值。同样可以看出其它的吸收峰值都为PVDF的，这说明在该复合膜中氧化铝和聚偏氟乙烯也只是通过物理作用结合在了一起，没有发生任何化学作用。因此，我们所制备的复合膜既具备PVDF耐高温、耐腐蚀等优点，又可以提高其亲水性能。
3 结论
在采用相转化法制备聚偏氟乙烯微孔膜的过程中，由于在铸膜液中添加了氧化铝无机粒子，对膜孔的结构有了较明显的影响，其各项性能指标与纯PVDF膜相比有了显著的改善。最大孔径从0.75um减小到0.35um，截留率从3.36%提高到93.89%。复合膜的孔径分布窄、分离效率高。此外亲水性氧化铝粒子的引入，对于改善膜表面的抗污染性能。改性后的PVDF复合膜处理煤炭废水中的铜、铅、汞等重金属效果极佳，这样不仅拓宽该复合膜在煤矿废水处理
中的应用，更是给我国水资源保护提供宝贵的技术手段[6]。
【摘 要】本文分析了煤矿废水处理的现状，并就煤矿污水处理工艺特点、设备工作原理及污水处理设备在煤矿废水处理中的应用情况进行了比较详细的论述。
【关键词】煤矿；废水处理；污水处理设备
引言
煤炭是我国重要的基础能源和原料，在国民经济中具有重要的战略地位，在我国一次能源结构中，煤炭占到70%以上。在煤炭开采过程中，要排放大量的煤矿废水。在排放过程中，由于受到煤粉、岩粉、有害物质及其它杂物等的污染，而成为煤矿废水。如果直接排放，会污染矿区环境。在煤矿水资源极为匮乏的条件下，矿井水直接排放，也是水资源的极大浪费。结合沃力环保在高悬浮物、酸性煤矿废水的回用技术优点，为煤炭开采行业量身定做煤矿废水回用解决方案。
1 煤矿废水处理的现状
一般来说，不同煤矿对出水的要求差异较大，应根据我国环保部门的要求确定处理程度，以确保出水水质。煤矿污水水质与一般城市污水性质类似，但不同于城市污水（城市污水中常包括部分工业废水）。其特征可概括为：水质水量变化较大，污染物浓度偏低，污水可生化性好，处理难度小。
煤矿污水处理厂设计时在80年代采用活性污泥法处理工艺的较多，由于污水中有机物含量太低，在运转过程中微生物得不到最低限度的营养物质，形不成活性污泥，运转不起来。氧化沟污水处理工艺，也存在同样的问题，回流活性污泥回流不起来，致使原氧化沟系统变成了附加曝气的带状平流沉淀池，达不到要求的处理目标。
（1）目前部分煤矿工业场地和居住区各建一座污水处理厂，两处征地，重复建设，投资增加，运行能耗高，管理费用高，技术力量分散，吨水处理成本高。一般来说，矿井工业场地和居住区相距不是很远，合建一座一定规模的污水处理厂更合理，考虑从居住区向工业场地排水，管道埋设太深，可在中间设置污水提升泵站，或者在工业场地与居住区中间地段征地建设污水处理厂。采取合建方式，不但可节省投资，且可大大降低运行成本。
（2）目前许多新建矿井设计中根据规范及全员效率，劳动定员数量较少，而实际建成后煤矿招聘大量的劳务人员，以及随着煤矿的发展，涌进大批的外来人员，使得煤矿的用水量增加，污水量也随之增大。因此，对于新建煤矿污水处理厂的设计，在建设规模时应考虑予留系数。
（3）由于煤矿污水水质水量变化较大，合理地确定设计的污水水量和污水水质，直接涉及工程的投资、运行费用和费用效益。生产污水与生活污水通盘考虑，不使留余地过大，避免增加投资、使设备闲置或低效运行。
2 煤矿污水处理设备在煤矿废水处理中的应用
2.1 工艺特点
煤矿废水设备运行稳定：对于矿产生产企业来说，生产设备都是24小时连续运行的。而作为与生产相配套的水处理设备，这点极其重要。本系统设备均采用PLC控制，减少人为干预因素。使设备故障率降到最低，保障生产设备的连续运行。
出水水质优：针对煤矿废水的特质。本系统出水浊度低，悬浮物含量少，色度低，出水都能达到回用的要求。完全满足生产和生活用水的要求，感官可与自来水相媲美。
运行费用低：平均吨煤矿废水处理费用为：0.40～0.5元，远远低于自来水的取水费。
占地面积小：是传统的加药混凝沉淀工艺占地面积的1/3。
操作简单：本设备采用集成化控制系统，避免异地操作的发生，操作简便易行。
2.2 煤矿废水处理设备工作原理
转鼓与螺旋以一定差速同向高速旋转，物料由进料管连续引入输料螺旋内筒，加速后进入转鼓，在离心力场作用下，较重的固相物沉积在转鼓壁上形成沉渣层。输料螺旋将沉积的固相物连续不断地推至转鼓锥端，经排渣口排出机外。较轻的液相物则形成内层液环，由转鼓大端溢流口连续溢出转鼓，经排液口排出机外。本机能在全速运转下，连续进料、分离、洗涤和卸料。具有结构紧凑、连续操作、运转平稳、适应性强、生产能力大、维修方便等特点。适合分离含固相物粒度大于0.005mm，浓度范围为2-40%的悬浮液。
煤矿废水处理工艺特点：（1）卧螺离心机利用离心沉降原理，使煤矿废水固液分离，由于没有滤网，不会引起堵塞；（2）离心机适用各类煤矿废水污泥的浓缩和脱水；（3）离心机在脱水过程中当进料浓度变化时，转鼓和螺旋的转差和扭矩会自动跟踪调整，所以可不设专人操作；（4）在离心机内，细小的污泥也能与煤矿废水分离，所以絮凝剂的投加量较少，一般混合污泥脱水时的加药量为：1.5kg/t（干泥），污泥回收率为95%以上，脱水后泥饼的含水率为40%以下；（5）离心机每立方米污泥脱水耗电为1kw/m3，运行时噪音为小于85db，全天24h连续运行除停机外，运行中不需清洗水；（6）离心机占用空间小，安装调试简单，配套设备仅有加药和进出料输送机，整机全密封操作，车间环境好；（7）离心机易损件为轴承和密封件，卸料螺旋推料器的维修周期一般在3年以上，进口名牌轴承和密封件可保证设备长时间高强度运行，正常的保养后可大大延长维修周期。
2.3 煤矿废水处理专用脱水机：
煤矿废水处理分离专用离心机，主机有柱-锥转鼓，螺旋卸料器、差速系统、轴承座、机座、罩壳、主付电机及电器系统构成。在离心机高速旋转而产生强大离心力的作用下，使得煤矿废水进行每天24小时的连续脱水。主电机通过三角皮带转动转鼓，通过行星齿轮差速器与付电机产生转鼓与螺旋差速实现煤矿废水分离和推料功能。离心机具有二种自动控制功能，即差转速控制和力矩控制，由于煤矿废水进料含固率可能会有波动，采用差转速控制系统是保证差转速稳定，达到泥浆干度恒定，采用恒力矩控制使离心机负荷处于稳定状态，使得分离效果或同絮凝剂使用时处于最佳状态，很好地保证离心机可靠安全运行。离心机具备优良的密封性能，煤矿废水分离处于全密封状态下工作，使得环境清洁干净。
2.4 离心分离法处理煤泥水
转鼓与螺旋以一定差速同向高速旋转，物料由进料管连续引入输料螺旋内筒，加速后进入转鼓，在离心力场作用下，较重的固相物沉积在转鼓壁上形成沉渣层。输料螺旋将沉积的固相物连续不断地推至转鼓锥端，经排渣口排出机外。较轻的液相物则形成内层液环，由转鼓大端溢流口连续溢出转鼓，经排液口排出机外。本机能在全速运转下，连续进料、分离、洗涤和卸料。具有结构紧凑、连续操作、运转平稳、适应性强、生产能力大、维修方便等特点。适合分离含固相物粒度大于0.005mm，浓度范围为2-40%的悬浮液。
摘 要：阐述煤矿矿井废水处理回用的必要性及处理技术，重点介绍了某矿区矿井水处理技术的工艺流程及其特点。通过进行工艺及效益分析，认为该矿矿井水净化处理技术具有一定的推广应用前景。
关键词：矿井废水 过滤技术 回用
我国矿井水净化处理技术起始于上世纪70年代末，在煤矿矿井水处理工艺主要有：沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀-过滤（混凝澄清过滤）等。构筑物有预沉调节池、反应沉淀池（或澄清池）、过滤池等。净化处理后出水可作工业用水或生活用水，通常出水直接排放的采用沉淀或混凝沉淀处理技术；出水做生产其它回用的采用混凝沉淀-过滤（混凝澄清过滤）处理技术；出水作为生活用水则过滤后须经过消毒处理。有些矿井水含盐量较高，处理后作为生活饮用水必须增加淡化处理。
1 工程概况
某矿区投资建设矿井水处理厂一座，主要处理煤炭行业的采煤废水，总处理水量52800 m3/d，工程总投资2318.342万元。设计悬浮物浓度：1000～2000mg/L，实际运行浓度：1000～1500 mg/L。
设计要求：总处理水量2200m3/h ，其中：900m3/h废水经处理后达到《煤炭工业污染物排放标准》（GB20426-2006）后直接排放；1300m3/h废水经处理后进行深度处理达到《生活饮用水标准》（GB5749-2006）作为当地生活饮用水。
2 工艺流程
本工程的主要处理对象是采区矿井涌水，主要污染物是悬浮物，这些悬浮物在一般自然澄清条件下无法实现固液分离，应选用物理化学处理工艺，采用物化处理也是最有效和最经济的。物化处理一般均采用混合、反应、沉淀、过滤处理工艺。
矿井通过明渠自流进入格栅井，在格栅井内去除水中大块漂浮物，再进入预沉调节池内进行预沉淀。预沉后的矿井水通过提升泵提升进入高效斜管沉淀池反应区，投加絮凝剂和混凝剂后，通过一级混合、两级絮凝反应后经过沉淀区沉降，使污泥沉降于池底，通过桁车式吸泥机输送至污泥浓缩池，出水（900m3/h）直接达标排放，其余（1300m3/h）进入中间水池待进行深度处理。
深度处理部分：将可达标排放的矿井水提升进入无阀滤池内进行过滤处理，出水经消毒后储存在清水池，作为生活饮用水供水水源。这样经过“絮凝—沉淀—过滤—消毒”的工艺处理后的出水达到生活饮用水要求。滤池反冲洗后水返回预沉调节池内进行再处理。
工艺流程框图如下：
3 项目的难点及解决办法
存在问题：
(1)水量大，污染物浓度高。每天处理水量达52800m3/d，峰水季节每天处理量高达64000 m3/d，在煤矿行业也不多见，SS浓度达2000mg/L。
(2)污泥量大，污泥易板结，污泥的抽排及输送困难。污染物主要成分为细碎的煤矸石和煤粉，流动性差，稍微沉淀后即可板结，板结后污泥层可以载人。
(3)投药量大，加药点多。
(4)排泥点多，设计、管理困难。
解决方法：
(1)矿井水主要水量为井下排出的地下水和消防、降尘洒水，来水流量主要随季节变化而变化，时变化系数低。设计中尽量减小预沉调节池的水力停留时间，并采用边刮边排泥的方式，尽量减少污泥在预沉调节池内沉降时间，沉降的污泥通过连续的刮泥机刮入污泥斗并通过渣浆泵及时抽走，保证污泥在高效斜管沉淀池反应区内进行污泥改性后在沉淀区沉降，防治污泥板结。排泥泵采用矿山宜采用专用渣浆泵，吸水和出水管路须加设高压水冲洗系统，防止管道堵塞。
(2)混凝系统宜采用三级机械搅拌反应池，可根据来水量和浓度调整水力反应强调，增强混凝效果，节省加药量，运行管理方便、灵活。
(3)药剂消耗量大，宜建立集中溶药系统，便于操作和药剂贮存。加药泵宜与对应加药点的供水泵联动，自动调整加药量，实现精确投加，节省能耗和保障运行效果。
(4)沉淀池宜采用高效斜板（管）沉淀池，减少占地面积。由于污泥量大，必须采取稳固的支撑措施，防止填料坍塌或变形。出水宜采用均布出水，增加沉淀效果。同时采用桁车式吸泥机排泥系统，通过虹吸和排泥泵两种方式排泥，虹吸连续运行，排泥泵定时开启，保证沉淀池不积泥，便于工程管理，节省电耗，降低运行成本。
(5)宜采用无阀滤池作为过滤系统，利用水力原理自动运行，降低操作管理和自动控制要求，并无需设立反冲洗水泵，出水水质好。
(6)必须防止预沉调节池和斜管沉淀池积泥，因此排泥量大，污泥浓度低。宜设立污泥浓缩措施，有效减少污泥量，可大幅度减少污泥脱水设施，达到降低工程造价或日常运行成本，降低操作管理难度。
(7)消毒剂宜采用二氧化氯，现制现用，高效快捷。余氯检测仪表自动控制消毒剂加药量，保障用水安全。
4 运行中应注意的问题
混凝剂的投加计量设备宜采用电磁流量计，可以随时调节投加量。混凝剂的投加量过大，混凝剂粘度大，不利于胶粒相互絮凝，影响混凝剂的混凝效果。
5 运行情况
该项目于2008年4月批准建设，2008年8月破土动工，2009年6月完成工程建设并投产，2009年12月份通过工程验收，运行情况良好。
验收监测结果：2009年7月1日～2日，环境保护局监测站对该项目验收监测，2009年12月15日监测报告结果表明：悬浮物、化学需氧量、硫化物类等指标均达到《煤炭工业污染物排放标准》（GB20426-2006）。2009年12月2日，省疾病控制中心对生活饮用水进行检测，于12月11日出具HJ2009-0295检测报告，检测报告结果表明：达到《生活饮用水标准》（GB5749-2006）。
6 效益分析
运行成本：排放水单位运行成本为0.21元/m3，生活饮用水单位运行成本为0.35元/m3。
年实现水资源回收利用1140万吨/年，按当地水价2.0元/吨计，年节约水费约2280万元；年回收煤泥约3.5万吨（含水率约80％），要以煤粉为主，返回矿区洗煤厂进行回收，可年创造收约450万元。
水资源的回收再利用，对改善当地及下游地区的生态环境和社会环境起着重要作用，对当地经济的可持续发展有着重要意义。此举，不但实现了环境保护、节能减排的重大突破，而且从根本上解决了矿区职工生活用水的困难。在2010年云贵川桂特大干旱的磨难中，该矿井水处理厂提供的饮用水成为了矿区及周边群众的基本用水保障。
7 结语
煤矿矿井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。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和环境污染，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，将煤矿矿井水处理后作为煤矿工业用水或生活用水，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。
【摘 要】人类的文明和进步是伴随着对煤炭的开发和利用开始的，煤炭对人类起着不可磨灭的作用。伴随着人类社会不断的发展，人们对煤炭的需求日益加大，这也给矿区带来严重的生态问题。在开采煤炭时采取怎样的措施对环境的伤害减到最小，是我们需要思考的问题。清洁开采是新型的开采煤扩的方式，本文就着重对矿井水处理技术的工艺流程进行介绍，通过具体剖析，努力推广新的采矿技术。
【关键词】煤炭；环境；污染
随着全球环境的日益恶化，保护环境已成为全世界的职责，同时保护环境也是我国的基本国策之一，这符合我国的国情。保护环境是我国实行可持续发展的重要保障。众所周知，煤炭是不可再生能源也是不清洁能源，煤炭的开发和使用都会对环境造成污染。
1、煤炭的开采和利用对环境造成的污染
1.1废石污染。开采煤矿时煤矿生产的固体废弃物主要有半煤岩排出的矸石、煤矿筛选过程的洗矸等，但有些矿物质在露天时会散发出大量的烟尘、或者有害的气体，不仅对环境造成污染，对人体也有着极大的危害。有些矸石甚至会放射出重金属和放射性元素，不仅对矿区土表造成污染，还对矿区周围的水系污染。由于对矿区没有完善的保护措施，泥石流的地址灾害时有发生，不仅对矿区，还对人类的生命财产造成损害。
1.2气体污染。在新闻报道中我们不时会听到瓦斯爆炸的消息，我国瓦斯矿井占矿井总数一半左右，在矿井下作业过程中会有部分气体产生；井下机械作业时柴油动力机械也会排放尾气；以及煤炭本身释放的气体。总的来说井下混合着许多气体，这对矿井而言是不安全因素的来源。通常是将矿井下的气体排出井外，但即便如此，这些气体对大气环境也是有着严重污染的。井下的气体会有随时爆炸的危险，这样会造成矿工生命和财产安全。而排入大气中的气体会对环境造成严重污染，因此对井下的气体治理是迫切需要处理的问题。
1.3废水污染。煤炭开采由于是在地下进行，就避免不了有地下水的渗透，矿井水主要由地表水、地下水层中疏放水及为了避免开采煤矿产生粉尘使用的水等。这些矿井水都地表水系产生很大的威胁，由于煤炭本省含有矿物质，所以矿井下的水也含有有毒物质。再有矿井水在开采过程中，煤尘、粉尘等杂质混入矿井水中，致使矿井水不仅有害物质而且还很污浊。
1.4地表塌陷。煤炭事故发生的原因不止是瓦斯爆炸，还有一个常见原因就是地表塌陷。我国重点煤炭开采矿区主要就是长臂式开采，基本上是采用顶板支撑，以巩固地面。但开采煤炭会改变地质的构造，地表会有位移的可能，一旦地表受到大的变动就很容易造成地表塌陷的危险。据有关数据显示，一旦地表塌陷，煤矿区在深度和广度上都会有很大的危害。
1.5粉尘污染。煤炭开采挖掘工作都会产生许多粉尘，在矿井下这些粉尘有气体混合不仅有着极高的危险性，随时有爆炸的可能，还会污染井下的环境，影响工人的生存环境。如果将这些粉尘排出地面，也会对大气造成直接的污染。
2、处理矿井水的主要技术
我国是个依赖煤矿的大国，我国的能源主要使用煤炭，对煤炭的开采已有一段历史，对于煤炭开采过程产生的废水，如没有有效的处理废水的技术必定会对环境造成危害，也会浪费宝贵的水资源。其实开采煤矿会有大量的水，但这些水却不能直接使用，因此在我国有近半矿区是属于严重缺水的地区。这不仅影响了我国矿区人民的生活，也制约着煤炭的生产。随着经济不断发展，对煤炭的需求越来越大，开采煤炭的量也在不断加大，因此矿区地下水被人为过度开采。但是这些水在开采之后并没有很好的进行开发和管理，这对水资源是种严重的浪费行为。如果能采取措施对这些矿井水加以回收做净化处理，那么不仅节约了水资源同时也是走可持续发展的重要意义。
然而我国对矿井水处理的意识比较晚，由于对矿井水处理的意识不强，我国矿井水处理仍停留在初级阶段，没有对矿井水进行全面的治理。然而如果对水资源还不加以保护，那么势必会对经济的发展造成影响，因此治理矿井水已成为当务之急。目前我国对矿井水的主要处理方式就是沉淀处理，处理之后的水按用途分，还需要其他后续处理方法加工。如果是作为日常生活用水，那么还要经过化学处理，祛除有害的矿物质，只有这样才会合理利用水资源。
3、矿井水回收处理的前提
矿井水的形成特点可分为几类，包括煤矿开采过程地下水渗透到矿井中，为采矿而排出地面的地下水；也有机械生产时用于液压生产的煤尘废水等。矿井水水体复杂，不仅有原生态的地下水也有人们开采煤矿而使用过的废水，因此矿井水回收利用的难度也很大，由于本身水体含有的矿物质，矿井水的水量，所含的污染物性质等都影响着对矿井水的处理方式。其中混凝沉淀过滤技术是应用最广泛的技术。
4、矿井水处理技术的主要步骤
（1）曝气。由于矿井水含有复杂的杂质，其中有少许的有机物质，通过与空气接触，氧化有机物质。
（2）混凝沉淀。矿井水由于收到人为污染，会有一些悬浮的物质，这些悬浮物质需要使用化学物质综合反应，使之沉淀。废水沉淀通常在管道容器进行，使用化学物质产生沉淀后，将水进一步过滤，从而得到清水。
（3）活性炭吸附。之所以只用活性炭吸附是因为矿井废水复杂的成分决定的，有一种物质叫酚，它可以通过皮肤、口腔进入人体，只要少量便可危害人是健康，人一旦长期接触此类物质导致中毒，因此需要活性炭吸附。
（4）消毒。矿石废水虽经过多道工序处理，但如果是回收作为生活用水，必须要经过消毒，因为水中含有大量的细菌，只有经过消毒杀菌，水才不会对人体造成危害。
综上所述，开采煤炭虽然事关经济的发展，但开采煤炭过程产生的废水是必须采取措施进行处理的，这不仅是经济可持续发展的需要，也是环境保护的需要。
摘要：煤炭的生产与利用在给人类文明和社会进步作出巨大贡献的同时，也给矿区带来了严重的环境问题。清洁开采就是在生产高质量煤炭的同时，采取综合治理措施，使煤炭开采过程中对环境的污染和破坏减小到最低程度。本文着重介绍了矿井水处理技术的工艺流程及其特点。通过进行工艺及效益分析，认为该矿矿井水处理技术具有一定的推广应用前景。
关键词：环境；污染
保护环境是我国的一项基本国策，是实现经济、社会和资源环境可持续发展战略的重要组成部分。煤炭是我国的主要能源，但煤炭又是“不清洁能源”，在开发过程中对环境产生严重污染。
1 煤炭开采对环境造成的污染与破坏主要有以下几个方面
1.1 废石污染。煤矿生产产生的固体废弃物主要是井下开掘岩巷、半煤岩巷排出的矸石、露天矿剥离物以及原煤洗选过程中的洗矸等。有些矸石山在自燃过程中排放大量的烟尘、S02、CO、H2S等有害气体，对矿区环境造成严重污染；个别地区矸石中还含有重金属以及放射性元素，污染了周围土壤和地表水系及地下水；有些地区因暴雨导致矸石山滑坡，甚至矸石山爆炸等事故，严重危害人民的生命财产安全，造成环境污染，矿区生态系统破坏严重。
1.2 气体污染。我国高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井约占40%左右，在井下作业过程中还产生部分有害气体，如井下使用的硝胺炸药在放炮过程中还产生CO、NO和NO2；柴油动力机械排放的废气中含有大量的NO和NO2；煤炭自燃产生CO、CO2等。为了井下安全，通常采用通风方式将井下的有害气体抽出矿井排入大气中。CH4及CO、CO2、NO、NO2、H2S等是造成大气污染和温室效应的有害源，严重影响地球的气候和生态环境，它们同时还是煤矿井下开采的灾害因素，由它引起造成人员伤亡的事故占矿井事故的1/3左右。因此，无论是从环境保护方面，还是从煤矿安全生产的角度，都迫切需要解决井下有害气体的治理问题。
1.3 废水污染。矿井水是煤矿排放量最大的一种废水，它对地表河流等水资源产生较大的污染。大部分矿区吨煤排水量为2-4m3，少数矿区吨煤排水量达数10m3，矿井水主要来自地表渗水、岩石孔隙水、地下含水层疏放水以及煤矿生产中防尘、灌浆、充填污水等。矿井水由于受开采、运输过程中散落的煤粉、岩粉、支架乳化液等杂物的混入以及煤中伴生物的分解氧化等，导致水体混浊。
1.4 地表塌陷。我国煤炭开采以井工开采为主，国有重点煤矿采用的采煤方法基本都是长壁式开采，全部用跨落法管理顶板，由于采动造成上覆岩层移动、变形、跨落，直至地表塌陷。据测定，缓倾斜、倾斜煤层开采，地表塌陷最大深度一般为煤层开采总厚度的0.7倍，塌陷面积是煤层开采面积的1.2倍左右。
1.5 噪声污染。我国矿井生产中普遍使用局部扇风机、风动或电动凿岩机、地面空气压缩机和矿井主扇等。这些设备都是矿山的主要噪声源，其噪声级达90dB以上，有的高达120dB，远远超过国家工业卫生标准，这不仅污染井下工作环境，而且易造成事故，地面噪声则污染周围的生活环境。
1.6 粉尘污染。井下掘进工作面、采煤工作面及运输转载点和卸载点产生的粉尘，不仅污染井下工作环境，而且给井下安全带来威胁，同时粉尘排至地面后对大气环境造成严重污染，极大地影响了矿区周围的生活环境。
2 矿井废水主要处理技术
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。随着矿区对煤炭资源大规模的开发，地下水严重超采，地下水为大幅下降，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，不仅能起到一定的经济效益，也保护有限的水资源。
我国煤矿矿井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。然而回用才是当今污水治理发展的必然趋势，将防治污染和回用结合起来，既可缓解水源供需矛盾，又可减轻地表水体受到污染。现国内使用的处理技术主要有：沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀过滤等。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。
3 矿井水处理回用的条件
矿井废水的产生及特点:煤矿矿井废水包括：煤炭开采过程中地下地质性涌渗水到巷道为安全生产而排出的自然地下水，井下采煤生产过程中洒水、降尘、灭火灌浆、消防及液压设备产生的含煤尘废水。因此，它既具有地下水特征，但又受到人为污染。矿井废水的特性取决于成煤的地质环境和煤系低层的矿物化学成分，其中井田水文地质条件及充水因素对于矿井开采过程矿井废水的水质、水量有决定性的影响。因此，对矿井废水处理要考虑开采过程中水质、水量的变化。以下介绍煤矿矿井废水处理中混凝沉淀过滤技术的应用。
4 矿井水处理技术主要处理单元
4.1 预沉池曝气
矿井废水中含有少量的有机物，通过曝气接触氧化去除废水中的有机物。另外，井下液压支柱等设备产生少量油类，通过气浮除油，使废水中油类达标。
4.2 混凝沉淀
煤矿矿井水主要污染物为悬浮物，处理悬浮物主要采用混凝沉淀法，用铝盐或铁盐做混凝剂，混凝剂混合方式采用管道混合器混合。混凝沉淀装置采用倒喇叭口作为反应区，水流在反应区中流速逐渐降低，使废水和混凝剂药液的反应在反应器中逐渐全部完成。完全反应的废水流出反应区后开始形成混凝状物质，经过布水区进入斜管填料，由于斜管填料采用PVC六角峰窝状填料，利用多层多格浅层沉淀，提高了沉淀效率。将絮状物沉淀到底部而被去除，清水从上部溢流排出。
4.3 砂滤净化
矿井废水经混凝沉淀后，水中还含有较小颗粒的悬浮物和胶体，利用砂滤设备将悬浮颗粒和胶体截留在滤料的表面和内部空隙中，它是混凝沉淀装置的后处理过程，同时也是活性炭吸附深度处理过程的预处理。砂滤罐为重力式无阀滤池，采用自动虹吸原理达到反冲洗，不需要人工单独管理，操作简便，管理和维护方便。砂滤罐通常采用不同等级的石英砂多层滤料。
4.4 活性炭吸附
该煤矿矿井废水主要含有挥发酚，酚类属于高毒物质，它可以通过皮肤、粘膜、口腔进入人体内，低浓度可使细胞蛋白变性，高浓度可使蛋白质沉淀。长期饮用被酚污染的水源，会引起蛋白质变性和凝固，引起头晕、出疹、贫血及各种神经症状，甚至中毒。处理中水用作生活饮用水，必须用活性炭吸附装置处理。活性炭的比表面积可达800～2000m2/g，具有很强的吸附能力。该装置采用连续式固定床吸附操作方式，活性炭吸附剂总厚度达3.5m，废水从上向下过滤，过滤速度在4～15m/h，接触时间一般不大于30～60min。随着运行时间的推移，活性炭吸附了大量的吸附质，达到饱和丧失吸附能力，活性炭需更换或再生。
4.5 消毒
废水中含有一定的病菌、大肠菌群，处理后回用于洗浴时，若不经过消毒，对人体皮肤伤害严重。所以矿井废水处理后作为生活用水必须经过消毒处理，本工艺采用二氧化氯消毒，现场用盐酸和氯酸钠反应产生二氧化氯，二氧化氯无毒、稳定、高效、杀菌能力是氯的5倍以上。
摘要：煤矿井下废水含有较高的悬浮物，采用水力循环澄清池+无阀滤池组合工艺，能有效的降低悬浮物，达到出水标准。
关键词：煤矿井下废水；悬浮物；水力循环澄清池；无阀滤池
1．概述
陕西某煤矿每天排放的废水量最大为9600 m³（每小时400m³）。原有的处理系统仅有一座集水池，有效容积为1254m³，作为沉淀池使用。池内也无排泥系统，日积月累，池内沉积大量煤粉后，集水池沉淀区域逐渐缩小，达不到沉淀效果，排放的废水严重污染周边了环境。
该公司为保护周边环境，响应国家环保节能的政策，决定对原有的污水处理系统进行改造，使排放废水达到环保要求。
2．进出水水质
根据环保要求，改造后的废水，执行《煤炭工业污染物排放标准》GB20426-2006排放标准，考虑到《渭河水系（陕西段）污水综合排放标准》DB61/224-2006中的污水排放要求，具体标准如下：
表1进水浓度及出水标准
检测指标 CODcr(mg/L) SS(mg/L) 石油类(mg/L) PH
进水浓度
出水标准 ≤100
≤80 ≤1200
≤50 ≤18
≤5 6～9
6～9
3．改造工艺流程及简述
利用原有的集水池，将其改造成初沉池，初步去除废水中的部分煤粉，增加刮吸泥机，加强排泥措施，并回收煤泥；采用水力循环澄清池+无阀滤池的组合工艺，使废水最终达标。
图1改造后的工艺流程图
煤矿井下废水进入初沉池，大颗粒的煤粒沉淀至池底，上清液自流进入絮凝反应池；在絮凝反应池中加入混凝剂，通过机械搅拌使药剂和废水混合均匀；然后在提升泵的出口加入助凝剂，让废水中的细小煤粉絮凝成团，再通过高效沉淀池、无阀滤池，让废水澄清、过滤后，最后达标排放。
无阀滤池的反洗水收集至絮凝反应池，做循环处理；
初沉池煤泥通过刮吸泥机，将池底沉泥排至煤泥浓缩池；高效沉淀池沉淀的沉泥，通过静压排泥至煤泥浓缩池；最后煤泥由板框脱水机脱水后，煤泥回收利用，滤液回流至絮凝反应池，做循环处理。
4．主要构筑物及设备设计参数
（1）初沉池。原有集水池改建，尺寸：19.6m×16.0m×4.5m，分2格；增加排泥渠；增加刮吸泥机2台，跨度8米，行走功率：0.75kW；泵吸泥功率0.75kW。
（2）絮凝反应池。新建，钢筋混凝土结构。尺寸：6.0m×6.0m×3.5 m；有效水深3.0m；停留时间16分钟；潜水搅拌机1台，功率:1.5kW；叶片转速980r/min；叶片直径260mm。
（3）水力循环澄清池。新建，钢筋混凝土结构。尺寸：Φ12.0m×8.2m；2座；静压排泥系统每池各2套。
（4）无阀滤池。新建，钢筋混凝土结构。尺寸：4.0m×4.0m×4.85m；4座；承托层200mm；石英砂400mm；无烟煤300mm；长柄滤头2600个；现浇滤板4套。虹吸反冲洗装置4套。
（5）清水池。新建，钢筋混凝土结构，与絮凝反应池合建。尺寸：6.0m×6.0m×3.5m；有效容积108m³。池中设回用泵2台，1用1备；供无阀滤池强制反洗、脱水机房、加药间等地方用水。
（6）煤泥浓缩池。新建，钢筋混凝土结构。尺寸：Φ8.0m×5.0m；浓缩机1台，功率：0.55kW，周边线速度，2～3m/min；污泥泵2台，1用1备。
（7）泵房。新建，框架结构。尺寸：6.0m×3.0m；H=3.5m；卧式离心泵3台，2用1备。
（8）加药间及仓库。新建，框架结构。尺寸：6.0 m×6.0 m；H=3.5m；PAC、PAM加药系统各2套。
（9）控制室及值班室。新建，框架结构。尺寸：6.0 m×6.0 m；H=3.5m。
（10）脱水间。新建，框架结构。尺寸：9.0 m×6.0 m；H=5.0m；板框压滤机2台，过滤面积80；功率：2.2kW；房间内设置冲洗管。
5.系统调试及运行
5.1系统的调试主要在以下几个方面：
（1）药剂的投加
控制好药剂投加量及加药点，既可以达到较好的运行效果，也能节省运行费用。在试验小试的基础上，通过实际运行，调节加药量。PAC加入絮凝反应池，通过搅拌机和废水混合均匀；PAM则加在提升泵的出口；
（2）水力循环澄清池喉管的调节及排泥
水力循环澄清池调试前应注意喉管调节是否灵活，其喉管与喷嘴间距一般为2倍的喷嘴直径。
水力循环澄清池排泥方式为重力静压自动排泥，由泥位计反馈信号，控制电动阀门启闭；在调试中，通过在不同水位的取样管取样检测，确定合适的排泥泥位；每次的排泥时间控制在3min左右。
（3）无阀滤池
无阀滤池在调试运行过程中，主要通过监测水质，观察反洗系统是否正常；观察虹吸系统管道气密性是否完好。
5.2 系统运行
5.3 经过长时间运行后，发现系统存在一些不足：
（1）初沉池
初沉池的泥由刮吸泥机排至排泥渠，然后通过管道流至煤泥浓缩池。但是污泥渠的污泥并不能完全的排净，部分煤泥沉积在渠中。因此在排泥渠中增加了冲洗装置，不定时的冲洗下排泥渠，会改善排泥效果。
（2）无阀滤池
无阀滤池的虹吸系统有时并不能很好的完成反洗功能，系统中的强制冲洗系统此时就应该启动；否则就会影响出水效果。
（3）煤泥浓缩池
煤泥浓缩池的煤泥要及时的进行脱水处理。不能因为板框压滤机的操作强度比较大，而减少煤泥浓缩池中煤泥的干化处理，从而造成回流的上清液悬浮物增加，增大了处理成本。
5.4 运行成本分析
该系统的运行成本主要为电费、药剂费、人工费；其系统的的用量在1230kW /天，电费按0.6元/kW计；药剂费按981元/天；人工费按60元/人.天（共按6人计算）；其运行成本为：0.22元/吨。
6. 小结
（1）该工程总投资583万。系统利用原有的构筑物进行改造，并利用地形条件，使水流自上而下，减少提升次数，节省建造费用及运行费用。
（2）该工艺的主体系统为水力循环澄清池、无阀滤池，工艺成熟可靠，其结构形式也可参考标准图集进行建设；无阀滤池的滤板安装质量要求较高，可选择成套设备，由专业人员进行安装。
（3）经过调试和运行后，在水量稳定的情况下，PAC、PAM的加药量分别控制在34.5mg/l、1.2mg/l左右,出水效果较好。
（4）对于该系统的运行管理相当重要，特别是初沉池、水力循环澄清池和无阀滤池的运行管理；要经常检查无阀滤池的虹吸管道是否严密；时常检测出水水质，确保出水正常。
（5）对于重要部分的仪表，像泥位计等，尽量选用质量较好、精度较高的产品，以保证系统正常运行。
（6）煤矿井下废水悬浮物含量较多，污泥量很大。在污泥脱水上，采用板框压滤机，劳动强度较大，建议采用其他的劳动强度较小的设备。
（7）该工程运行正常后，出水达到排放标准，不仅保护了周边环境，而且回收了大量煤炭，也创造了一定经济效益。
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摘要：
本文详细论述了煤矿矿井废水污染因子和高密度沉淀池工艺的特点，分析了用高密度沉淀池工艺处理煤矿矿井废水的优点。采用高密度沉淀池工艺处理E矿区矿井废水工程实践表明，在PAC投加量20mg/l和PAM投加量1 mg/l条件下，处理后废水稳定达到悬浮物（SS）
关键词：煤矿矿井废水，高密度沉淀池
1煤矿矿井废水特点
煤矿矿井废水包括煤炭开采过程中地下地质性涌渗水、巷道为安全生产而排出的自然地下水，井下采煤生产过程中洒水、降尘、灭火灌浆、消防及液压设备产生的含煤尘废水等。矿井废水的特性取决于成煤的地质环境和煤系低层的矿物化学成分，其中井田水文地质条件及充水因素对于矿井开采过程矿井废水的水质、水量有决定性的影响。[1][2][3][4]
煤矿矿井水主要有以下特点：
（1） 悬浮物浓度高：通常高达200mg/l以上，若井底预沉降处理不好，可高达1000mg/l以上；
（2） 矿化度高：一般在1000mg/l以上，含有硫酸盐、重碳酸盐等；
（3） 硬度大：一般在25德国度以上，总硬度中永久硬度大于暂时硬度；
（4） 含有一定量COD。
几个典型矿井废水特性如表1：
2煤矿矿井废水处理工艺
因煤矿矿井废水主要特征污染物为悬浮物、COD和pH值，对煤矿矿井水的处理为对上述特征污染物的处理。
煤矿矿井废水中的COD主要由其悬浮物中的煤屑中碳分子的有机还原性所致，可以随悬浮物一起去除，不需要进行生化处理。构成矿井水悬浮物的主要成份是粒径极为细小的煤粉和岩尘，其特点是：含量不稳定，波动大，且悬浮物粒度小、比重轻、沉降速度慢，矾花形成困难，混凝沉降效果差，难以靠自然沉淀去除。
煤矿矿井废水处理目前主要采用沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀+过滤和微絮凝过滤等工艺。一般处理后达标排排放时，采用沉淀或混凝沉淀工艺；处理后回用作生产用水或景观水时，多采用混凝、沉淀、过滤或微絮凝过滤工艺。
微絮凝只适用于悬浮物小于50mg/L的极少数矿井废水处理，当悬浮物含量大于50mg/L时，即会产生处理效率下降和出水不达标的情况。采用混凝、沉淀、过滤工艺处理矿井水时，混凝反应设施有涡流反应池、 穿孔旋流反应池、机械搅拌反应池等；沉淀设施常用的有平流式沉淀池、斜管沉淀池以及将混凝反应与沉淀结合在一起的机械加速澄清池、高效澄清池、一体化净水器等。
各种处理工艺均有其优缺点。“反应池+沉淀池”具有运行能耗低，设计灵活，操作管理简单等优点，但占地面积大，沉淀污泥易堵塞、耐冲击负荷小。机械加速澄清池出水水质较稳定、占地面积小、并能自动定时排泥的优点，但运行能耗高、机械设施多、设备维护量大。一体化净水器集沉淀和过滤为一体，具有设备体积小，安装方便等优点，但设备沉淀区容积小，单体处理量小，日常维护量大，设备寿命短，耐冲击负荷小，难以满足大水量矿井废水处理要求。
3高密度沉淀池废水处理工艺
高密度沉淀工艺是在传统的平流沉淀池的基础上，充分利用了动态混凝、加速絮凝原理和浅池理论，把混凝、强化絮凝、斜管沉淀三个过程进行优化，从而达到常规混凝沉淀技术无法比拟的性能。
加速絮凝技术是高密度沉淀池核心技术，其原理是在混凝阶段投加高密度的不溶介质颗粒(如细砂)，利用介质的重力沉降及载体的吸附作用加快絮体的“生长”及沉淀，故又叫该技术为载体絮凝技术。加速絮凝技术通过向水中投加混凝剂(如PAC)，使水中的悬浮物及胶体颗粒脱稳，然后投加高分子助凝剂和密度较大的载体颗粒，使脱稳后的杂质颗粒以载体为絮核，通过高分子链的架桥吸附作用以及微砂颗粒的沉积网捕作用，快速生成密度较大的矾花，从而大大缩短沉降时间，提高澄清池的处理能力，并有效应对高冲击负荷。
典型的高密度沉淀工艺有OTV―Kruger公司(威立雅水务集团的工程子公司)开发的Actiflo®高密度沉淀池和法国Degremont（得利满）公司开发的DensaDeg®高密度沉淀池。
Actiflo®高密度沉淀池工艺原理见图1。
图2DensaDeg®高密度沉淀池工艺原理图
4用高密度沉淀池处理煤矿矿井废水
煤矿矿井废水的特性决定了其处理关键为混凝沉淀工艺的选择。各种沉淀工艺用于煤矿矿井废水处理的优缺点对比见表2。
从表2比较中可见，从处理效率、造价、占地等方面综合比较，高密度沉淀池用于煤矿矿井废水处理有着最大优势。因煤矿矿井废水中含有高密度煤粒，高密度沉淀池用于煤矿矿井废水处理无需额外投加高密度的不溶介质颗粒，因此高密度沉淀池用于煤矿矿井废水处理比用于其它废水处理流程更简单、运行和维护成本更低。
5高密度沉淀池处理煤矿矿井废水实例
用高密度沉淀池处理表1中E矿区废水，处理前后各项指标对照见表3。
用高密度沉淀池处理E矿区废水主要技术经济指标：
（1） 处理水量300m3/h，采用2座钢制DensaDeg®高密度沉淀池；
（2） 反应区容积40 m3，停留时间15min；
（3） 沉淀分离区设备尺寸ø5100×5000，沉淀分离区水力表面负荷7.5m3/m2.h；
（4） PAC投加量20mg/l，PAM投加量1 mg/l；
（5） 吨水处理成本0.28元。
调试运行过程存在主要问题及解决方案：
①矿井废水进水悬浮物浓度对处理效果影响大，进水悬浮物浓度小于100mg/l和大于1800mg/l时，出水悬浮物浓度均变大，主要原因是进水悬浮物浓度影响废水处理过程絮体的形成与沉淀，进水悬浮物浓度过高时可通过增设初沉来解决，过低时可通过回流部分污泥来解决；
②应根据废水进水悬浮物浓度调节PAC和PAM的加药量，尽可能地降低药耗，获得较好的沉降絮体；
③反应区的搅拌效果对出水水质影响大[5]，吨水搅拌功率小于2KW时处理效果无法保证。
④流量突变对出水悬浮物浓度影响较大，应尽量在合适的水流量下工作。应缓慢调整流量，以防止流量突变可能造成的污泥上浮。
6结论
煤矿矿井废水的特征污染因子为悬浮物、COD和pH值。悬浮物浓度高及部分悬浮物密度大的特点决定了高密度沉淀池特别适用于处理煤矿矿井废水。工程实践表明，采用该工艺处理E矿区矿井废水，在PAC投加量20mg/l和PAM投加量1 mg/l条件下，处理后废水稳定达到悬浮物（SS）
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
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