1我国煤炭污水的源头
煤炭是我国最常用的能源之一,在我国整体能源结构当中,煤炭占到了其中的75%,为我国工业生产和经济发展做出了巨大的贡献。煤矿企业是煤矿开采的主要单位,我国山西和河南等省煤矿资源较为丰富。煤矿污水伴随煤矿井下开采大量出现,这些煤矿污水不可能长时间留在煤矿开采井中,需要定时排放才能够保证井下开采作业的进度。但是,由于煤矿污水本身就含有大量的有害矿物质,如果不经过处理就直接排放,那么势必会对周围环境造成污染,尤其是煤矿周围的山林、农田和河流,所造成的污染是长期的。此外,我们知道水资源是无可替代的,如果水资源出现短缺,那么煤矿开采的规模和工程布局也会受到制约,我国山西、河南等地区虽然煤矿资源比较丰富,但是山西、河南地区都是我国的缺水大省,因此,当地的煤矿开采形势也不容乐观。为了保障矿区的正常运作,有些开采地段不得不使用定时供水作业,以保证煤矿开采的最低限作用。如果煤矿废水直接排放到河流或者土壤当中,那么不仅会造成环境的破坏,还会浪费煤矿开采中的水资源,无法有效实现经济循环利用。据不完全统计,全国煤矿矿井排水量约为47亿m3,约占整个采矿业的85%,但是水资源的利用率却只有21%。此外,根据国家地质部门的相关调查,我国已有37%的煤矿区域处于缺水状态,有20%的煤矿区处于严重缺少状态。如果不能够有效运用煤炭污水处理技术的话,那么矿区缺水状态将会一直持续下去,致使周围的生态环境持续恶化,从而影响周围居民的生活环境和身体健康。
2煤矿污水处理技术发展以及现状的分析
煤矿污水内所含物质较多,各类化学成分互相干扰变化。在同一煤矿井里,煤矿污水中可能含有铁、锰等金属物质,同时也可能会含有硫、氯等非金属有机物或气体。有些矿井废水呈现的是弱酸性,即便是同一矿井的废水,由于所处层级不一样,那么水的性质也会有所差别,甚至差别较大。正是由于煤矿污水中的物质结构较为复杂,因此,污水处理的难度也随之加大。根据煤矿污水的主要成分来分,我国的煤矿污水可以被分为高浊矿井污水、高矿化度矿井污水和酸性矿井污水。
2.1高浊矿井污水
高浊矿井污水主要含有以下几点特征:(1)高浊煤矿矿井污水的悬浮物较多,水质感官性较差。(2)高浊煤矿矿井污水在混凝过程中较难成型,有机物沉降效果比较差。(3)悬浮物的颗粒小、相对比重较轻。在通常情况下是使用混凝剂来处理高浊矿井污水,污水处理混凝剂可以通过水泵来混合形成,此外还可以使用机械混合和管道混合两种方式来生产混凝剂。沉淀池和澄清池是高浊矿井污水处理的主要场所。沉淀池中一般采用平流式沉淀和斜管板沉淀的方式,这两种沉淀方式的沉淀能耗较低,但是设施占地面积较大,并且非常容易造成堵塞;澄清池中一般采用水流循环澄清和机械加速澄清两种方式,水流循环澄清具有操作简单、能耗低、易于维护和符合冲击能力较强等优点,机械加速澄清虽然占地面积相对较小,但是在污水澄清过程中所需的能耗较大,一些机械设备的后期维护成本被比较高,所具备的优点远远没有水流循环澄清多,在实际中也没有得到多次的应用。
2.2高矿化度矿井污水
由于某些煤矿开采层处于碳酸盐类岩层和硫酸盐类岩层之间,所以在煤矿开采的时候难免会融入一些化学有机物或多种矿物质,从而就形成了高矿化度矿井污水。在过去,污水处理人员往往会采用电渗析法来处理高度矿化矿井污水,这种方法虽然具备一些优点,但是不能够完全去除污水中的化学有机物和矿物质,而且在处理过程中需要极大的能耗,因此这种方法被后来的反渗透装置处理技术所取代了。反渗透装置污水处理技术需要使用反渗透膜,而反渗透膜污染问题也是急需得到解决的问题之一。
2.3酸性矿井污水
酸性矿井污水很好理解,从字面上来看就是煤矿污水的性质呈酸性。酸性矿井污水的PH值一般都比较低,通常情况下是在2到5之间,而酸性矿井污水中的Fe和SO2-4的浓度相对较高。通常情况下是采用化学处理法来处理酸性矿井污水,向矿井内部投放碱性化学药片和石灰石来降低污水的酸性,但是化学处理法的设备噪音较大,容易让污水产生二次污染,处理结果不稳定。
3煤矿污水问题处理措施的分析
通过对我国煤矿污水处理工艺和现状的全面分析,笔者了解到了煤矿污水处理的大致方式和现状,针对现状当中的问题,提出了相应的完善措施。这里我们举例分析,某煤炭污水处理厂的污水处理能力为130m3/h,主要的处理场所是煤堆场、煤矿码头作业区降雨所形成的煤矿污水。首先要配置出相关的污水处理药剂。在配制时,采取人工投药、自动搅拌的方式。配制污水处理药剂的方法主要有以下三种:(1)无机混凝剂配置法:配制浓度在3%到7%之间的药剂。(2)有机混凝剂配置法:配制浓度在0.03%到0.2%之间的药剂。(3)酸剂配置法:使用水来稀释硝酸,配制浓度在12%左右的硝酸溶液。煤矿污水在经过格栏过滤后进入沉淀池,然后在通过手电两用启闭机利用位差自流让其进入加压井当中,经潜水排污泵处理加压之后,按照污水处理厂130m3/h的污水处理能力,将煤矿污水与预先调制的混凝剂充分混合后,送入高效旋流净水器当中,并且在净水器的进水管之前设置电磁流量计和调节混凝剂,同时进行污水浊度检验工作,将污水的浊度送往污水处理控制室,检验合格之后打开电动阀门DF1,同时关闭DF2,然后将SS指和PH值检验合格的污水排入清水池当中。若检验不合格,那么则打开DF2,关闭DF1,将污水排入加压井当中,进行二次处理。若在无污水处理状态下,那么所有的电动阀门均处于关闭状态。该套系统能够有效处理煤矿污水中的物理与化学污染物,从而提升了煤矿污水处理的质量。
4结束语
总而言之,我国目前的煤矿污水处理还存在着很多急需解决的漏洞。对于煤矿污水处理的新工艺也在不断的研发当中,各种处理技术都将得到进一步的开发和利用。
作者:白茹 岳秀萍 单位:太原理工大学环境科学与工程学院 煤炭工业太原设计研究院