摘要:由于矿井污水到处横流肆意排放,从而使我国各大水源都产生了不同程度的污染,水环境严重恶化,对生态环境和居民健康造成了不同程度的危害。因此,加强污水的深度处理非常重要,既能达到排放标准,又能大量回用,从而有利于改善水环境、缓解水资源短缺及节约宝贵的水资源。
关键词:矿井污水;特点;处理技术
矿井污水不仅是一种具有行业特点的污染源,还是一种宝贵的水资源。当前,我国许多煤矿企业一方面严重缺水,另一方面又不经处理直接排放,造成了大量水资源的浪费。因此,将矿井污水处理后作为煤矿工业、生活等用水,不但解决了矿井缺水问题,并且充分利用了矿井水资源,节约了地下水资源,具有明显的经济、环境、社会效益。本文对矿井污水污染特点及其污水处理技术进行了详细的探讨。
一、矿井污水污染特点
1、酸碱污染。矿井污水中的酸碱度与开采环境矿物成分、赋存条件、含量、采掘方法及涌水性等有较大关联。矿井污水中的酸碱污染,不仅会改变污水的pH值,还会增加水的硬度。污水中的酸碱污染物与外界环境中的矿物质发生反应,所产生的一些盐类会改变水体的渗透压,从而抑制水体中微生物的生长,不仅妨碍水体本身的自净能力,而且会对机械设备、构筑物等产生腐蚀,并破坏土壤结构,具有较大的危害性。
2、悬浮物污染。相较地表水而言,煤矿矿井污水中含有较高的悬浮物,这些悬浮物的粒度较小,沉降的速度同悬浮物的质量成正比,在水中沉降的速度较慢,沉降时间长,且稳定性强,带有一定的胶粘性,其处理难度较大。
3、金属离子污染。采煤废水属于地下涌出水,通常含有高浓度的二价铁、锰金属离子,此外,还含有大量的铅、铬、镉等重金属化合物,这些物质不仅对生产设备产生腐蚀,进入环境中,通过富集作用和生物链传导,还会对生物产生巨大的毒害作用。
4、油类及有机污染物。油类及有机物污染是矿井污水中较为常见的污染物,其密度通常较水体密度轻,因此一般在水体上部粘附。由于油类及有机物等污染物的存在,不但会造成视觉上的污染,而且当污水中的油膜厚度达到1mm时,会给水面进行的复氧过程带来阻碍,影响大气与水体间正常的物质交换,阻碍水体自然蒸发,从而改变水体的理化性质。有机污染物主要来源于尾矿水体中的有机物,会对水体中的生物正常繁殖起到强烈的抑制作用,并对水体生态环境造成严重影响。
二、矿井污水处理技术
由于矿井污水中含有的污染物类型较为复杂,即便是同一个矿井,由于开采煤层赋存条件的差异,排出的污水也会各不相同,甚至存在较大的差异。这样会给矿井污水的治理带来较大的困难。
1、悬浮物污染处理技术。针对矿井污水中的悬浮物,主要采用的处理措施是絮凝沉淀。絮凝沉淀基本原理是由于有机物中的阴离子在含有絮凝剂的溶液中会出现压缩双电层,从而造成无机悬浮物稳定性降低,发生絮凝沉淀。污水中的悬浮物胶体及其他颗粒物在絮凝剂的作用下,分子力会增加,从而形成絮状物,在重力作用下沉过程中相互出现碰撞、絮凝。随着碰撞、絮凝,悬浮物的质量逐渐增加,下沉速度也较大。
此外,悬浮物的絮凝沉淀需采用助凝剂及絮凝沉淀剂,其中絮凝沉淀剂的主要成分为三氯化铁、硫酸亚铁、碱式氯化铝及聚合氯化铝等。三氯化铁具有较好的水溶解速度,受外界环境温度影响较小,具有杀菌、脱色、除臭及除油作用;硫酸亚铁能实现悬浮物的较快沉降,形成的污泥体积较小、密实度高,能对污染的水体进行去色,有利于水体中微生物的生长;碱式氯化铝主要用于矿井污水呈酸性时,具有较好的脱色效果;聚合氯化铝能加速絮凝成型,具有较好的过滤性,能去除污水中的重金属及放射性物质。
2、酸性污水处理技术。
酸性污水处理最普遍的方法是酸碱中和法,其主要的中和剂有石灰石、大理石、石灰等碱性物质,价格比较便宜,其中尤以石灰石及石灰最为常用。在具体的酸性污水处理过程中,可根据中和剂的价格、运输的便利及中和剂的反应性能来选择合适的中和剂。
酸性污水的处理装置,最简单的有滚筒法,即以滚筒为载体,将酸性水与石灰石进行中和反应,出水经沉淀后可达到排放标准。另外,常用到的还有石灰石升流膨胀过滤中和法。该方法是以小颗粒的石灰石为滤料(小于3mm),待处理的酸性水从滤池底部进入滤池内,使石灰石滤料膨胀,从而使其中和反应沿着流线方向连续不断的进行,其出水经过沉淀处理后便可排放。
3、油类及有机物污染处理技术。矿井污水中油类、有机物污染的处理技术,主要采用气浮工艺,基本原理是在水体中产生数量较多的微气泡,从而形成气相、水相及油(有机物)相的混合物,在形成的气泡悬浮力、界面张力及静水压力差等共同作用下,微气泡在油滴上粘附,由于粘附后的粘合体密度较轻,因此在水体表面悬浮,从而实现将矿井污水中油粒(有机物)分离去除的目的。
4、重金属离子处理技术。重金属离子的处理主要采取吸附、离子交换、膜处理技术等。其中,反渗透技术是一种较为先进的膜处理技术,主要以压力为驱动力,它是在上个世纪六十年代从海水淡化技术发展而来,该项技术具有投资小、占地规模小、操作简便、组件化、无相变等优点,而且能耗也较低,因此在各工矿企业污水资源化等领域具有广泛的应用,它能将污水中的铜、汞、铅、镍、砷、锌、镉等进行有效脱除,其中脱除率能达到90％～99％。
三、矿井污水处理工艺流程
1、调节池。某矿井污水属于工业废水,水量和水质都会随着矿业开采有不同的变化,污水中有机物或煤粉等含量也有较大差异,这就为后续环节中污水处理增加了困难。为了更好的达到污水处理效果,在细格栅之后要设置调节池,让污水能在调节池内有充分的混合时间,确保调节池出水的水质和水量稳定。因此,调节池的作用可归纳为两部分,一是调节水质,使不同时间、不同浓度的污水在调节池内混合,达到均匀水质排出;二是调节水量,使不同时间、不同流量的污水在调节池内混合,达到均匀流量流出。
2、一步净水器。一步净水器相当于竖流式沉淀池,又称立式沉淀池,是池中废水竖向流动的沉淀池。池体平面图形为圆形或方形,水由设在池中心的进水管自上而下进入池内,管下设伞形挡板使废水在池中均匀分布后沿整个过水断面缓慢上升,悬浮物沉降进入池底锥形沉泥斗中,澄清水从池四周沿周边溢流堰流出。堰前设挡板及浮渣槽以截留浮渣保证出水水质。池的一边靠池壁设排泥管靠静水压将泥定期排出。竖流式沉淀池的优点是占地面积小,排泥容易,缺点是深度大,施工困难,造价高。
3、重力式无阀过滤器。钢制重力式无阀过滤器主要应用于矿井中的水体过滤,主要功能和目的在于实现对铁和锰等金属元素的去除,通过这种方式进行处理后的污水,可应用于有机用水中。
4、污泥浓缩脱水一体机。污泥浓缩脱水一体机在实际的使用过程中主要应用的是重力原理,即采用重力脱水方式对水体进行净化,通过这种方式进行污水处理,不但能有效节省污泥浓缩池,还能实现总体污水处理的成本节约。
5、复用水池。复用水池的作用是让过滤后的洁净澄清的滤后水沿着管道流往其内部进行贮存,并在清水中再次投加入液氯进行一段时间消毒,对水体的细菌、大肠杆菌等病菌进行杀灭,以达到灭菌的效果。
综上所述,在我国矿井开采中,水是一个重要的话题。一方面,水资源在矿井施工、生产中有着重要的地位,大部分矿井项目中都存在着不同程度的缺水问题;而另一方面,矿井生产过程中排出的污水,严重污染着周边的环境及地下水资源系统。因此,如何合理利用水资源,减少矿井污水对环境的污染,同时解决企业经营中缺水的问题,是每个矿井企业都需要重视的问题。
参考文献:
[1]卫华.矿井污水污染特点及污水处理技术[J].资源节约与环保,2020(01).
[2]高潇潇.矿井污水污染特点及污水处理技术[J].山西水土保持科技,2019(03).