论文部分内容阅读
摘要：耿村煤矿由于井下大量使用泡花碱、化肥等各种灭火剂，造成矿井水水质变化波动大，悬浮物无法沉淀，净化站处理后的水质无法满足井下生产要求。该矿通过对矿井废水处理系统进行优化升级改造，使处理后的废水完全满足井下生产要求，余水全部达标排放。
关键词：矿井废水 污染因子 处理系统 改造
耿村煤矿是河南大有能源股份有限公司的骨干矿井之一，核定生产能力达400万吨。矿井生产废水中含有大量高浓度细小煤粉颗粒悬浮物，加上井下大量使用泡花碱、化肥等各种灭火剂，造成矿井水水质变化波动大，废水PH值处于时刻变化中，呈偏碱性状态，悬浮物不易沉淀、去除。老工艺的处理效果已不能满足生产要求，污染因子排放浓度达不到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）和《煤炭工业污染物综合排放标准》（GB20426-2006）的相关要求。外排废水不但会严重污染矿区周边水域环境，同时因为大量煤粉沉积在河流及周边地区，也会危害到下游地区居民生活环境和区域景观环境。耿村煤矿所在地属于缺水区，而井下生产需要消耗大量水资源，因此优化废水处理系统，提高矿井废水的回用率意义重大。
1 老工艺存在的问题
2006年矿井水净化站进行系统改造后，项目一直未升级，处理工艺仍停留在老水平上，出水水质浑浊，悬浮物大部分未能沉淀，老工艺已经无法处理近年来井下添加了灭火剂的废水。1.1 矿井废水PH值呈强碱性
由于生产安全需要，耿村煤矿井下大量使用泡花碱、化肥等各种灭火剂，而灭火剂加量的多少导致水质变化波动大， 即PH值变化大，使废水呈强碱性。由于聚合氯化铝（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）等混凝剂最适宜反应的PH值在中性（7）左右，废水PH值实测值偏碱性，影响混凝剂处理效果。
1.2 废水流经沉淀池的时间短
从图2原工艺基础设施简易图可以看出，由于地理位置的限制，净化站在建造时仅有一个平流式沉淀池，长度仅15m，面积过小，容积仅为120m3，悬浮物沉淀时间不够，影响了出水水质。
1.3 加两药间隔时间短
由于搅拌池中各小部分面积仅为2m2，从搅拌池A进入搅拌池B间隔时间短，PAC混凝作用时间短，反应不充分，流入B池PAM直接把未反应的PAC网捕在一起，影响了PAC对污水的混凝、凝聚作用。
2 废水处理系统优化升级改造的具体实施
通过现场调查、实验分析等方式，在不增加新的土建设施的前提下进行了系统优化升级。将原工艺中的一次沉淀改为二次沉淀，再通过多次的试验，选定了加混凝效果更好的聚合氯化铝铁（PAFC）、PAM，加98%浓硫酸调节废水PH值，吨水加药剂量、酸量标准等等，最终确定了新的处理工艺。
2.1 解决矿井废水偏碱性的问题
从图4可以看出，加酸点设置在原第一调节池入口处。井下生产废水自中央泵房提升进入净化站时，通过PH试纸测试，根据池中废水的PH值，调节入口的加酸量，使废水PH值在7左右。由于井下有时水质波动变化大，采用每隔5分钟检测一次的方式，在连续三次测试的PH值相当时，说明此阶段水质比较稳定，测试频率可适当延长至每10分钟测一次，经过反复检测，动态管理，确保了调节池中废水PH值保持在中性左右。
2.2 解决废水流经沉淀池时间短的问题
为了延长SS的停留时间，按照既让水中悬浮物完全沉淀，又不增加新的土建设施，降低工程造价的原则下，重新设计处理工艺。将原第二调节池改为第一沉淀池，原平流沉淀池变为第二沉淀池。经过优化改造，使沉淀池容积由120m3扩大至435m3，沉淀面积增大3-4倍，处理能力大大提升，处理量由原來的1200m3/d提升至4000m3/d。根据实际需要，新增板框压滤机一台，增大污泥处理能力。同时增加一沉池吸泥机及配套管渠等。通过工艺流程的优化升级，给生产废水处理提供了良好的运行环境，确保了净化后的出水水质。
2.3 解决一次加两药，间隔时间短的问题
对加药方式进行优化，将以往一次加药改为二次加药，即在废水流入第一沉淀池前的A搅拌池时加PAFC，在流入第二沉淀池前的C搅拌池加PAFC、PAM。采取间隔加药法，使药剂在沉淀池内反应更充分，沉淀物在沉淀过程中颗粒粒径和体积变大，重量增加，沉淀更完全。
3 系统优化升级后产生的效果
矿井废水处理系统优化升级改造资金约150万元，处理能力由原来的1200m3/d提升至4000m3/d，重复利用率可以达90%以上。渑池县环境监测站对我矿矿井水水质进行了监测，PH值由处理前的12.1降为6.96，COD浓度由处理前的111.58mg/l降为41.65mg/l，SS浓度由处理前的507.75 mg/l降为42mg/l，NH3-N浓度由18.95mg/l降为6.45mg/l，出水水质中污染因子浓度大大降低，废水不仅满足回用井下生产要求，达到《污水综合排放标准》一级标准，同时也满足《煤炭工业污染物综合排放标准》相关要求，改造效果显著。
3.1 产生的环境效益
废水处理工程的建设，是保护环境的重要措施之一。耿村煤矿所在地属于缺水区，水资源不充足，净化站系统的优化升级，改善了出水水质，提高了废水回用率，即可充分利用废水资源，保护了区域生态，美化了周边环境，又减少了污染因子对涧河流域的污染，具有很好的环境效益。
3.2 产生的经济效益
处理后的水质完全达标，可提供给井下生产使用，节约了大量购水费用。假设购买一吨水按3.5元计，使用量按3000m3/d，一年节约的购水费用：3.5×3000×365=
3832500（元），经济效益十分可观。
4 结语
矿井废水处理系统优化升级改造后，出水水质有了明显改善，在降低污染因子对周边水体环境影响的同时，也减少了新鲜水的投入，节约了大量的水资源。此次废水处理系统优化升级改造的成功，不仅进一步体现了我矿大力开展环保工作的决心和信心，而且为我矿今后的节能减排和环保工作探索了一条新路，提供了无限的发展空间。
参考文献：
[1]刘胜元.煤矿矿井废水处理工程工艺设计[J].山西煤炭管理干部学院学报，2006（04）.
[2]曹江文.浅议煤矿矿井废水的处理[J].环境科学导刊，2007（S1）.
[3]尹晓峰，韩志强，陈现明，马艳玲.煤矿矿井废水处理回用工程实例[J].舰船防化，2009（02）.
作者简介：
陈艳（1985-），女，福建南平人，本科，毕业于河南理工大学环境工程专业，现在河南大有能源股份有限公司耿村煤矿机电科从事环保、机电及技术管理工作。
关键词：矿井废水 污染因子 处理系统 改造
耿村煤矿是河南大有能源股份有限公司的骨干矿井之一，核定生产能力达400万吨。矿井生产废水中含有大量高浓度细小煤粉颗粒悬浮物，加上井下大量使用泡花碱、化肥等各种灭火剂，造成矿井水水质变化波动大，废水PH值处于时刻变化中，呈偏碱性状态，悬浮物不易沉淀、去除。老工艺的处理效果已不能满足生产要求，污染因子排放浓度达不到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）和《煤炭工业污染物综合排放标准》（GB20426-2006）的相关要求。外排废水不但会严重污染矿区周边水域环境，同时因为大量煤粉沉积在河流及周边地区，也会危害到下游地区居民生活环境和区域景观环境。耿村煤矿所在地属于缺水区，而井下生产需要消耗大量水资源，因此优化废水处理系统，提高矿井废水的回用率意义重大。
1 老工艺存在的问题
2006年矿井水净化站进行系统改造后，项目一直未升级，处理工艺仍停留在老水平上，出水水质浑浊，悬浮物大部分未能沉淀，老工艺已经无法处理近年来井下添加了灭火剂的废水。1.1 矿井废水PH值呈强碱性
由于生产安全需要，耿村煤矿井下大量使用泡花碱、化肥等各种灭火剂，而灭火剂加量的多少导致水质变化波动大， 即PH值变化大，使废水呈强碱性。由于聚合氯化铝（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）等混凝剂最适宜反应的PH值在中性（7）左右，废水PH值实测值偏碱性，影响混凝剂处理效果。
1.2 废水流经沉淀池的时间短
从图2原工艺基础设施简易图可以看出，由于地理位置的限制，净化站在建造时仅有一个平流式沉淀池，长度仅15m，面积过小，容积仅为120m3，悬浮物沉淀时间不够，影响了出水水质。
1.3 加两药间隔时间短
由于搅拌池中各小部分面积仅为2m2，从搅拌池A进入搅拌池B间隔时间短，PAC混凝作用时间短，反应不充分，流入B池PAM直接把未反应的PAC网捕在一起，影响了PAC对污水的混凝、凝聚作用。
2 废水处理系统优化升级改造的具体实施
通过现场调查、实验分析等方式，在不增加新的土建设施的前提下进行了系统优化升级。将原工艺中的一次沉淀改为二次沉淀，再通过多次的试验，选定了加混凝效果更好的聚合氯化铝铁（PAFC）、PAM，加98%浓硫酸调节废水PH值，吨水加药剂量、酸量标准等等，最终确定了新的处理工艺。
2.1 解决矿井废水偏碱性的问题
从图4可以看出，加酸点设置在原第一调节池入口处。井下生产废水自中央泵房提升进入净化站时，通过PH试纸测试，根据池中废水的PH值，调节入口的加酸量，使废水PH值在7左右。由于井下有时水质波动变化大，采用每隔5分钟检测一次的方式，在连续三次测试的PH值相当时，说明此阶段水质比较稳定，测试频率可适当延长至每10分钟测一次，经过反复检测，动态管理，确保了调节池中废水PH值保持在中性左右。
2.2 解决废水流经沉淀池时间短的问题
为了延长SS的停留时间，按照既让水中悬浮物完全沉淀，又不增加新的土建设施，降低工程造价的原则下，重新设计处理工艺。将原第二调节池改为第一沉淀池，原平流沉淀池变为第二沉淀池。经过优化改造，使沉淀池容积由120m3扩大至435m3，沉淀面积增大3-4倍，处理能力大大提升，处理量由原來的1200m3/d提升至4000m3/d。根据实际需要，新增板框压滤机一台，增大污泥处理能力。同时增加一沉池吸泥机及配套管渠等。通过工艺流程的优化升级，给生产废水处理提供了良好的运行环境，确保了净化后的出水水质。
2.3 解决一次加两药，间隔时间短的问题
对加药方式进行优化，将以往一次加药改为二次加药，即在废水流入第一沉淀池前的A搅拌池时加PAFC，在流入第二沉淀池前的C搅拌池加PAFC、PAM。采取间隔加药法，使药剂在沉淀池内反应更充分，沉淀物在沉淀过程中颗粒粒径和体积变大，重量增加，沉淀更完全。
3 系统优化升级后产生的效果
矿井废水处理系统优化升级改造资金约150万元，处理能力由原来的1200m3/d提升至4000m3/d，重复利用率可以达90%以上。渑池县环境监测站对我矿矿井水水质进行了监测，PH值由处理前的12.1降为6.96，COD浓度由处理前的111.58mg/l降为41.65mg/l，SS浓度由处理前的507.75 mg/l降为42mg/l，NH3-N浓度由18.95mg/l降为6.45mg/l，出水水质中污染因子浓度大大降低，废水不仅满足回用井下生产要求，达到《污水综合排放标准》一级标准，同时也满足《煤炭工业污染物综合排放标准》相关要求，改造效果显著。
3.1 产生的环境效益
废水处理工程的建设，是保护环境的重要措施之一。耿村煤矿所在地属于缺水区，水资源不充足，净化站系统的优化升级，改善了出水水质，提高了废水回用率，即可充分利用废水资源，保护了区域生态，美化了周边环境，又减少了污染因子对涧河流域的污染，具有很好的环境效益。
3.2 产生的经济效益
处理后的水质完全达标，可提供给井下生产使用，节约了大量购水费用。假设购买一吨水按3.5元计，使用量按3000m3/d，一年节约的购水费用：3.5×3000×365=
3832500（元），经济效益十分可观。
4 结语
矿井废水处理系统优化升级改造后，出水水质有了明显改善，在降低污染因子对周边水体环境影响的同时，也减少了新鲜水的投入，节约了大量的水资源。此次废水处理系统优化升级改造的成功，不仅进一步体现了我矿大力开展环保工作的决心和信心，而且为我矿今后的节能减排和环保工作探索了一条新路，提供了无限的发展空间。
参考文献：
[1]刘胜元.煤矿矿井废水处理工程工艺设计[J].山西煤炭管理干部学院学报，2006（04）.
[2]曹江文.浅议煤矿矿井废水的处理[J].环境科学导刊，2007（S1）.
[3]尹晓峰，韩志强，陈现明，马艳玲.煤矿矿井废水处理回用工程实例[J].舰船防化，2009（02）.
作者简介：
陈艳（1985-），女，福建南平人，本科，毕业于河南理工大学环境工程专业，现在河南大有能源股份有限公司耿村煤矿机电科从事环保、机电及技术管理工作。