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煤矿生产污水处理资源化利用分析

摘要:文章主要分析了煤矿生产污水的处理技术及资源化利用手段,重点介绍了不同的煤矿生产污水处理工艺以及工艺应用中存在的问题,其具有提高煤矿生产污水处理效果以及减少环境破坏的优点,并提高了水资源的利用效率。通过分析煤矿生产污水处理及资源化利用,不断推进煤矿企业提高生产污水处理水平,减少水资源消耗、保护环境、提高经济效益。

关键词:煤矿生产;生产污水;处理技术;资源化利用

引言

随着我国对于环境重视程度的不断提高,保护环境和可持续发展成为各企业需要在生产中予以关注的重点内容。基于煤矿企业在生产过程中会产生较多污水的情况,推进煤矿生产污水处理技术的应用,提高对于生产污水的资源化利用效果,就需要煤矿企业不断提高煤矿生产污水设备的应用效果。下面对煤矿企业的生产污水处理技术以及资源化利用的情况展开分析。

1煤矿生产污水形成原因

1.1地质原因

以往的煤矿生产更多的注重煤矿产量和质量,甚至有些企业盲目开采,从而有了一系列的问题,其中煤矿生产阶段产生的污水是最为突出的问题。大量的调查与研究发现,地质问题是形成污水的常见原因,因为我国大多数煤层聚集在华北、西北、华南及西南等地区,而且各个地区的地质情况存在一定的差异,因此会选择不同的采矿方法,与此同时也要选择不同的污水处理方法。例如华南地区的煤矿,在进行煤矿生产阶段,不可避免的会产生大量污水,而且会直接向河流中排放,通过河流进入地下水和采煤区中,从而导致矿区污水含量增加。实际上,如果水文地质存在不规则运动状态时,将会导致地下水的运动速度存在无规律的变化,进而使排放到地下水中的污水进入自然区域中,诱发大面积的水污染。

1.2煤矿生产原因

通常情况下,煤炭资源常常会与其他矿石混合在原始地层中,在煤矿生产阶段,更多的是对煤炭资源的挖掘、清洗、筛选和运输。其中,在煤炭资源开采挖掘、清洗筛选阶段,都会有污水产生。同时,在煤矿生产阶段,大型机械开始在矿井巷道中对煤炭资源进行开采和挖掘,此时要借助大量水资源对机械设备降温处理,并冲洗掉机械设备上的废弃物,诱发煤矿生产污水。

2煤矿生产污水处理技术分析分析

据有关调查显示,我国大多数煤矿企业在针对生产污水进行处理的过程中,都是从生物法、混合法、混凝法、双膜法等四种处理方法入手,并逐渐发展延伸成为不同功能的生产工艺:生物除磷工艺、循环间歇曝气工艺、连续循环曝气工艺以及膜生物流化床工艺等形式[1]。具体的煤矿生产污水处理技术的应用模式如下:

2.1生物法的生物除磷工艺

生物法的生物除磷工艺主要是利用一些厌氧消化生物所具有的挥发性以及营养物的特殊性质,将其在煤矿生产污水中进行应用,从而达到除去煤矿生产污水磷物质的效果。这种生物除磷工艺具有生物法与化学法的结合性特点,其利用厌氧消化生物中活性污泥所具有的有机酸挥发性,通过成为聚磷菌生产的营养物质,在活性污泥中快速增加数量,达到增殖的效果。此后,通过这部分活性污泥回流在厌氧消化生物系统当中,并长时间保持造生产污水处理池中完成高效除磷;并在厌氧的条件,利用化学除磷法同步处理污泥所释放的磷物质。对于煤矿生产污水的处理,利用生物除磷工艺,可以将污水中的各种难以清除的金属离子元素进行处理,达到减少污水重金属元素的效果,提高污水净化程度。

2.2循环间歇曝气工艺

循环间歇曝气工艺是利用高负荷氧化沟和序批式活性污泥作为煤矿生产污水处理的主要物质,发挥前者的高效率和后者的高出水效果,提高煤矿生产污水处理的质量,使其不仅能够达到有效去除有机污染物的效果,而且还符合了我国的一级污水排放标准,进而提高水源的再利用程度。循环间歇曝气工艺的核心在于物理学原理的应用,通过在煤矿生产污水蓄水池中增加循环流通设备,让蓄水池的污水长时间保持流动。

2.3连续循环曝气工艺

连续循环曝气工艺是通过将物理和化学处理手段作为煤矿生产污水处理的核心方法,通过在煤矿生产污水处理蓄水池中增设连续进水式曝气设备和反应池,使生产污水转化为净化水,进而达到去污效果。连续循环曝气设备的安装,通常是在蓄水池中设定间隙为15mm的沉砂池或者机械格栅等,实现对污水有机物和悬浮物的降解和处理;同时利用连续式进水曝气达到综合去污、除磷和脱氮的效果。这种连续循环曝气工艺在应用时,可以达到对煤矿生产污水中煤粉和岩粉分层处理的效果,并利用曝气系统的化学反应去除污水中的有害物质。

2.4膜生物流化床工艺

膜生物流化床工艺是通过应用双膜法来达到深度处理污水的效果,其具有净化生产污水各元素、降低污染指标的效果,并通过划分为生物流化床和陶瓷膜分离两个系统,借助不同系统的功能来去除煤矿生产污水中的有害物质、污染成分。经过膜生物流化床工艺的处理,一方面煤矿生产污水可以直接流入循环水系统,进行资源化利用;另一方面可以提前进行RO脱盐预处理,减少原有的过滤流程;并通过降低有机物含量来提高RO膜使用时间,进而提高水资源的利用效率。

2.5混合法和混凝法的应用

混合法作为另一种深度处理煤矿生产污水的技术,其主要是通过在煤矿生产污水池中应用不同种类的混凝剂进行反应,进而提高对污水的处理效果。通常情况下,其会与高锰酸钾进行一定比例的混合,达到净化煤矿生产污水的效果。混凝法与混合法存在的最大差异在于:混凝法是在混凝剂的影响下,与煤矿生产污水中的各种物质发生不同的化学反应,达到中和煤矿生产污水中的有机酸、产生凝固物等,并经过斜管沉淀和介质过滤两个步骤,完成污水处理沉淀,等其流入清水池之后再利用。

3煤矿生产污水处理后的资源化利用

上面已经对煤矿生产污水处理技术和不同的处理工艺进行了大致的分析,可以发现:生物法、化学法以及物理法是进行煤矿生产污水处理的重要手段,通过与不同设备和处理工艺相结合的方式,有效去除煤矿生产污水中的重金属元素、煤粉物质以及其他有害成分,达到净化煤矿生产污水水质的目标[2]。经过煤矿生产污水的处理,不仅可以减少煤矿生产污水的污染元素,使其满足我国的污染排放标准;而且经过反应、沉淀、过滤、净化以及消毒等操作可以成为煤矿生产的二次用水,提高了水资源的利用效率,并减少了煤矿企业生产成本。下面对于煤矿生产污水处理后的资源化利用角度进行详细的分析。

3.1生活用水

基于煤矿生产污水的特殊构成成分,其在污染物上集中在重金属物质、磷元素、氮元素等,并存在较少的有毒有害物质,经过多次的净化、沉淀可以得到较为纯净的水源。这种实际情况就意味着在对煤矿生产污水处理之后,达到国家规定的相应标准,如排放标准、生活用水标准、农业用水标准等,可以应用在除煤矿生产的其他领域,这也就构成了煤矿生产污水处理后的资源化利用体系。将煤矿生产污水处理后作为生活用水进行应用,需要将煤矿生产污水经过预调节、完整沉淀、砂石过滤、煤泥处理以及超级过滤净化等五个流程的处理之后,并在检验达到相应的标准后投入循环应用系统。对于煤矿生产污水的处理也是在多次微电解、搅拌和泥渣分离去除煤矿生产污水的污染物之后,完成初步的污染物去除;并经过后续的过滤撇去悬浮物,超滤净化完整整个煤矿生产污水处理操作。一般而言,经过超滤净化处理的煤矿生产污水,可以满足日常生活基本的水质要求,可以在清水池中再次沉淀净化之后再送到附近的居民区作为非饮用水进行生活化场景的应用,适当满足一些地区的水资源需求。

3.2矿区再生产用水

经过煤矿生产污水处理之后,还可以应用到煤矿的再生产当中,成为煤矿生产的循环用水。一般煤矿企业在设计生产污水处理系统时,都会相应的建立循环水资源系统,将经过处理的生产污水流入到特定的清水池中,通过循环水利用系统将其再次投入到煤矿的生产当中,解决煤矿生产的部分水资源需求[3]。通常这部分可以用作煤矿再生产的污水集中在生活污水和其他废水上,经过沉淀、氧化处理和消毒将其输送到清水池,通过再循环系统作为煤矿生产的洗煤水或者井下洒水。而如果一些煤矿生产污水中含有部分的油物质,则需要多次经过调节池处理、高浊度沉淀以及混合器分离等操作之后,将其作为井下洒水进行应用,并避免出现其他用途。经过将煤矿生产污水进行处理之后再投入到煤矿生产当中,一方面可以实现煤矿生产用水的自我循环,减少对于新水源的取用量,达到资源化利用的目标;另一方面也可以减少煤矿的投资,使其在环境污染治理上的投入大大减少,从而提高煤矿的经济收益。

3.3农业生产用水

在煤矿生产污水处理之后,其可以作为周围地区的农业用水,满足田地农作物的灌溉需求。但是,将煤矿生产污水作为农业用水与作为生活用水存在相似之处:都要满足我国关于用水水质的需求。这就意味着在处理煤矿生产污水的过程中,需要经过多次一级净化或者二级净化去除煤矿生产污水中的各种杂质和污染处置,使其能够达到农业生产用水的灌溉标准,进而在满足农田灌溉需求的同时,提高水资源利用效率,实现煤矿生产污水的资源化利用。然而,农业生产用水不同于生活用水的方面在于其不需要将煤矿生产污水中的所有成分进行去除,对于煤矿生产污水中部分微量的金属元素,如氮元素、磷元素等进行保留,在减少处理成本的同时,由农田内的土壤、生长的作物以及部分微生物完成净化处理。这可以更为高效的实现对于煤矿生产污水的处理,保障其尽快的缓解农业生产用水状况,甚至还可以使得农作物充分利用到有益的金属元素或者将其作为有机肥料,促进农作物的生长发育。

结语

综上所述,通过分析煤矿生产污水处理技术和处理工艺,不仅可以为煤矿企业进行生产污水的处理提供不同的技术手段,而且也为煤矿企业选择多种处理设备提供了借鉴,进而达到提高煤矿企业经济效益的目标。而对于煤矿生产污水处理后的资源化利用分析,则是煤矿企业探索可持续发展之路的重要实践,可以实现水资源的重复利用和高效利用。

参考文献

[1]何薇薇,赫赤.煤矿生产污水处理及资源化利用分析[J].企业文化(下旬刊),2014,(8):214-214.

[2]张亢.煤矿生活污水处理站预处理工艺探讨[J].大科技,2018,(23):329.

[3]李顺云,董昶.基于计算机技术的煤矿绿色开采[J].煤炭技术,2012,31(5):66-68.

作者:孟庆松 单位:山西焦煤集团有限责任公司

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