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摘要：污水资源化又可称之为废水回收，是将废水引入到预先设定的净化系统内，利用生物、物理、化学等方法，促使污水重新达到利用标准的过程。文章以污水资源化为核心主题，结合我国露天矿区污水分布情况，探究了污水处理的方案，并对污水资源化应用的措施进行了进一步总结，希望为我国露天矿区污水处理提供一些参考。
关键词：露天矿区；污水资源化；一级处理
前言：2021年5月14日，国家发展改革委组织开展了污水资源化利用现场会议，对《关于推进污水资源化利用的指导意见》进行了解读，揭示了污水资源化利用的价值，也为我国露天矿区污水处理提供了有效的指导。但是由于我国露天矿区污水成分较为复杂，污水资源化处理仍然面临着较大的阻碍。因此，结合我国露天矿区污水情况，探索污水资源化处理的方案就具有非常重要的意义。
一、我国露天矿区污水分布情况
我国露天煤矿开采覆盖面较广、产量较高，涉及了国计民生多个层面，且在露天煤矿总体规划中已形成以煤炭为依托、以钢铁与电力为龙头的重工业格局。当前陕西省、内蒙古地区是我国大规模露天煤矿主要分布地，上述分布地区具有显著的温带大陆性气候特征，水资源匮乏，对于污水循环化利用需求较为迫切。上述地区露天矿区污水除采掘场疏干排水以及地方井工矿井下排水外，还包括采掘场矿坑排水、工业场地生产生活污水等。
从我国露天矿区工业企业布局来看，皮带运输机是连接露天矿、选煤厂工业场地的工具，矿区居住区与工业场地距离较远，建筑密度小，与工业场地无清晰界限。从水力资源供应与污水输出分布上来看，露天矿是水力资源主要供应对象，用于矿山公路防尘洒水及绿化，水量在1033.00m3/d~5842.00m3/d之间；选煤厂是污水主要输出源头，输出端口为洗煤生产用水，水量在2839.54m3/d~5400.00m3/d之间。其余为一般生产生活用水，水量在1574.20m3/d~4045.25m3/d之间。
二、我国露天矿区污水的处理方案
1、一级处理+污水库处理
污染因子在露天矿区污水中的存在状态为悬浮物质、溶解物质、胶体物质三种，其中颗粒粒径超过10-1μm的悬浮物质、颗粒粒径在10-3μm与10-1μm之间的胶体物质占比在68.00%以上，是污水处理主要用对象。根据胶体表面带有电荷，可以破坏胶体表面电荷结构为目标，在利用机械处理法，将耙齿装配为回转格栅链，将电机减速器安装在回转格栅链上，驱动耙齿链逆水流转动，分离大颗粒杂质。进而设置曝气沉砂池或平流式沉砂池，将大密度无机颗粒从污水中分离，开发污泥作为肥料的价值[1]。在沉砂池后依次设置调节池、沉淀池（竖流式、平流式、斜流式、幅流式），中和酸性污水、碱性污水，平衡高温污水温度，分离污水杂质。
在一级处理后可以进行污水库处理，污水库是一种底部支撑地埋式垃圾库的污水处理系统，包括排污单元、排污处理单元两个部分，两部分可以排污管连接，排污管上设置有离心泵。排污单元活动门板下部设置有安装过滤筛板的排污口，将导流板安装在排污口外部，对应排污口内部地坑则进行污水收集槽设置，污水收集槽与排污管相连接；排污处理单元包括污水处理罐、曝气池两个部分，污水处理罐上部为进水口，与排污管相连接，内部设置有格栅板、布水环，中下部则设置出水口，与曝气池出口相连接。而曝气池底部设置有连接供气管的曝气管，供气管另外一端为储气罐，上部为空气阀，有效解决了露天矿区污水处理中排放问题。
2、二级生化处理+深度处理
露天矿区污水处理又可称之为生物处理，即利用微生物氧化分解、转化功能，以污水中含有的有机物为营养物质，创造微生物繁殖、生长环境[2]。
传统的二级生化处理方法为SBR或CASS。前者是间歇活性污泥法，需要利用若干个曝气反应池，通过周期式进水、反应、沉淀过程，处理污水中含有的总磷等污染因子；后者是一种连续进水式活性污泥曝气系统，包括粗格栅、细格栅、沉砂池、CASS池、加氯消毒池几个部分。经过CASS池处理的污泥可以进入污泥浓缩池，加入絮凝剂后进入污泥脱水间，以干泥的形式外运，去除总氮、总磷效果较为明显。部分情况下，也可以利用MSBR法，设置厌氧池、缺氧池、污泥浓缩池、SBR池、好氧池几个装置，污水可以进行循环流动，处理效果较佳。
在二级生化处理后，露天矿区污水中仍然含有相当数量的污染物质，比如生物需氧量、悬浮物、总氮、总磷、化学需氧量等。因此，可以去除污水中残留悬浮物、除臭、脱色、澄清、降低生物需氧量与化学需氧量、消毒杀菌为目标，利用快滤机+活性炭吸附+金属盐混凝沉淀+超滤方法，为企业工艺用水补充、灌溉绿地、冲洗车道、回灌地下等污水资源化利用提供支持。
三、我国露天矿区污水资源化利用的措施
露天矿区污水处理后产生的浓盐水，进行膜浓缩、分盐、蒸发结晶处理，获得达到GB/T5462-2015《工业盐》精制工业干盐标准的氯化钠结晶盐以及达到GB/T6009-2014《无水硫酸钠》I类标准的无水硫酸钠副产物。污水资源循环化处理过程包括预处理与膜脱盐、分盐与蒸发结晶两个环节。在第一个环节，选择矿井水标段，经软化沉淀设施，在沉淀池内进行絮凝沉淀以及软化处理，将污水中大量碱度、硬度、悬浮物、氟、硅等物质去除。进而利用双膜法，将污水中大量盐分去除，将产品水全部回收。对于有机物富集的反渗透浓水，则需要进行活性炭的进一步处理。与此同时，在煤化工废水标段，先后利用沉淀池内软化沉淀设施、双膜法，将大部分碱度、悬浮物、硬度以及盐去除，并回收产品水[3]。而对于进一步软化后的反渗透浓水，则需要设置高级氧化、生化单元以及过滤器、超滤装置，将化学需氧量、氨氮、悬浮物、浊度去除。
在第二个环节，选择矿井水标段进行膜脱盐处理，收集产出水并进行进一步过滤、树脂软化处理。软化处理后，经过膜分盐装置，分开一价盐、二价盐。在淡水侧设置反渗透膜，继续浓缩减量，配合蒸发结晶处理获得与标准相符的氯化钠；而在浓水侧则设置有机物去除环节，经高压反渗透膜富集化学需氧量，配合进一步的硫酸钠冷冻结晶获得芒硝，对芒硝进行熔融结晶后可以获得无水硫酸钠。整个环节无法回收的杂质可以经过杂盐结晶器，获得杂盐。在煤化工废水标段，经过树脂软化后过滤、浓缩，进入膜分盐装置分开一价盐、二价盐，淡水侧、浓水侧分别经反渗透膜、蒸发结晶（浓水侧为冷冻结晶）获得合格的氯化钠、芒硝，芒硝经过熔融结晶后获得污水硫酸钠。
整个过程中回收的水达到总溶解固体小于500mg/L后，可回用于循环冷却水补充水，总溶解固体超出500mg/L的水则可以用于道路洒水、绿化复用水[4]。
总结：
综上所述，露天煤矿是煤炭开采的主要形式之一，具有产量高、开采规模大的特征，露天矿区污水水质浓度偏低，污水中悬浮物浓度较高，生化需氧量较低，较之城市污水具有更差的可生化性。因此，在污水资源化理念的引导下，应恰当选择一级处理+污水库、二级处理+深度处理工艺，去除露天矿区污水中毒害物质，奠定污水资源化基础。
参考文献：
[1]陈珺.污水一级处理技术发展的新概念与新机遇[J].给水排水,2020(02):25-30.
[2]牙柳丁,王文龙,胡洪营,吴乾元,巫寅虎,陈卓.城市污水二级处理出水中不同种类PPCPs的臭氧氧化效果与机制研究[J].环境科学学报,2020(11):3868-3876.
[3]于文华,赵立荣.井下污水处理循环利用项目简析[J].中国资源综合利用,2019(04):47-49.
[4]胡洪营.聚焦矛盾 精准施策 全面提升污水资源化利用水平[J].给水排水,2021(02):1-3.