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
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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
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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 |
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|
色/度≤ |
30 |
||||
|
嗅 |
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 |
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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。
