高濃度洗煤廢水處理回用技術

　　A礦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的洗煤廢水，其排水量可達4000m3/d。以往對洗煤廢水的處理主要以沉淀池自然沉淀為主，處理凈化效果不佳，排出后對自然環(huán)境造成一定的負面影響。有鑒于此，針對其原有處理工藝進行改造優(yōu)化，確保凈化后水質(zhì)達到CJ25.1―89生活雜用水水質(zhì)標準，以便于回收利用。

　　1、洗煤廢水的構成和特性分析

　　1.1 洗煤廢水的構成分析

　　礦井洗煤廢水的主要構成雜物包括煤泥顆粒(細煤泥粒度0mm～0.5mm，粗煤泥粒度0.5mm～1mm)、黏土顆粒和礦物質(zhì)等。一般情況下，洗煤廢水兼具固體懸浮物(SS)質(zhì)量濃度高、化學需氧量(COD)數(shù)值高、電位極為負的特性，這使得煤泥水不僅具有懸濁液的特性，同時還具有膠體特性，加之黏土顆粒和細煤泥顆粒密度小、難沉淀，進而導致洗煤廢水污染嚴重的同時處理難度極高。經(jīng)測量可知，A礦洗煤廢水固體懸浮物質(zhì)量濃度為1500mg/L，化學需氧量為200mg/L。

　　1.2 廢水水質(zhì)和水量分析

　　該礦廢水設計處理流量為4000m3/d，廢水原水質(zhì)、原工藝處理后水質(zhì)和排放標準如表1所示。

　　2、工藝改良分析

　　2.1 改良工藝選擇分析針對廢水樣本進行對比試驗分析，采取“絮凝沉淀+BAF(曝氣生物濾池)”組合工藝對原工藝進行改良，對原有12個沉淀池的功能進行重新劃分：8個沉淀池進行一級沉淀處理，2個沉淀池進行二級混凝沉淀處理，1個沉淀池充當生物濾池，1個沉淀池充當出水存儲回用池。優(yōu)化改良后的工藝增設了混凝反應池、生物濾池和調(diào)節(jié)儲水池。圖1所示即為改良優(yōu)化后的工藝流程圖。

　　2.2 工藝說明

　　a)廢水部分。

　　先將廢水經(jīng)格柵后導入pH調(diào)整池，完成酸堿度調(diào)整后將其導入混凝池，再加入PAC(聚合氯化鋁)和PAM(聚丙烯酰胺)藥劑完成混凝后引入沉淀池中沉淀，經(jīng)過沉淀后的廢水引入中間調(diào)節(jié)池，并通過提升泵導入分配槽，通過分配槽后分配至8個曝氣生物濾池(BIOFOR濾池)中，經(jīng)生化降解后，再由生物濾池進入貯水池，最后貯水池中存水再由出水池出水，用于正常生產(chǎn)作業(yè)。此外，反沖洗水泵將水漬貯水池中的水導入曝氣生物濾池后再流回沉淀池;

　　b)污泥部分。

　　廢水中的污泥沉淀至沉淀池后通過人工清掏;

　　c)空氣部分。

　　生化反應所需的空氣由3臺工藝曝氣鼓風機在曝氣生物濾池底部連續(xù)鼓入，同時曝氣生物濾池反沖洗空氣則由反沖洗羅茨鼓風機供應;

　　d)藥劑添加。

　　在pH調(diào)整池內(nèi)添加燒堿，在混凝池內(nèi)添加PAC和PAM藥劑；e)輔助設施，主要包括液位控制儀、水泵、風機切換裝置等。

　　3、工藝運行分析

　　3.1 pH調(diào)整

　　作業(yè)時，在pH調(diào)整池中加入燒堿，將廢水pH值調(diào)整至最佳，以便于為后續(xù)混凝反應提供適宜的環(huán)境條件。作業(yè)時采用計量泵與在線pH計聯(lián)動的方式，持續(xù)自動加藥至pH值達到8為止。燒堿添加配比為1∶100，也就是每100kg水中添加1kg燒堿。此外，在作業(yè)前必須對在線pH計進行校準。

　　3.2 混凝池

　　在混凝池中添加PAC和PAM藥劑，使得固體懸浮物混凝沉淀，以降低其在廢水中的質(zhì)量濃度。結合試驗分析，PAC質(zhì)量分數(shù)選定為15%，也就是每100kg水中加入15kgPAC；PAM質(zhì)量分數(shù)選定為0.1%，也就是每100kg水中加入0.1kg的PAM。作業(yè)時通過計量泵進行全天候自動加藥。

　　3.3 曝氣生物濾池

　　3.3.1 濾池掛膜

　　使用兩階段自然掛膜法。在第一階段，將曝氣量控制在50%以內(nèi)，同時對濾池持續(xù)曝氣供氧，依照25%的設計流量泵入廢水后悶曝1d，重復操作3次;隨后間歇曝氣10d，期間每次曝氣周期為6h，接著以20%的設計水力持續(xù)增大進水量，并同步增大曝氣量。在這一階段，應當對曝氣生物濾池進出水的水質(zhì)變化進行持續(xù)觀測，從而判定生物膜生長情況。若出水水質(zhì)穩(wěn)定，則表明掛膜初步完成，此后進入第二階段。在第二階段，需進一步增大進水負荷和曝氣負荷，防止因水力負荷的驟然變化而損壞發(fā)育不成熟的生物膜。當水力負荷持續(xù)增大至滿負荷時，濾池中微生物膜的數(shù)量可以滿足作業(yè)需求。此時，也應當將曝氣負荷調(diào)至滿負荷。

　　3.3.2 濾池運行

　　掛膜作業(yè)完成后，將整個系統(tǒng)調(diào)整至正常運行模式。此時，作業(yè)進水量應結合實際通過配水槽進行調(diào)控;供氣量由曝氣風機供給，并對進出水質(zhì)進行持續(xù)監(jiān)測。當水質(zhì)污染程度較高或流量脈動過大而影響水質(zhì)時，可通過啟動羅茨風機增大O2供給量，從而提升凈化效果。

　　3.3.3 濾池反沖洗

　　在過濾作業(yè)中，隨著時間的推移，濾池生物膜會由于持續(xù)增殖而變厚，加之過濾截留的懸浮物數(shù)量不斷增加，濾層阻力增大，從而降低過濾效果。這時，需要對濾池進行反沖洗作業(yè)，剔除濾池中老化的生物膜和濾床所截留的懸浮物，從而恢復正常處理能力。沖洗作業(yè)時，將時間控制在22min左右，沖洗周期為4d，每次對2個濾池進行反沖洗。

　　4、效果分析

　　4.1 懸浮物去除效果

　　圖2所示為工藝改良后廢水中固體懸浮物變化示意圖。由圖2分析可知，通過pH池調(diào)整并進行混凝沉淀后，固體懸浮物質(zhì)量濃度降低超過90%，隨后再通過曝氣生物濾池中微生物膜的絮凝處理，最終出水固體懸浮物質(zhì)量濃度低于10mg/L，廢水中固體懸浮物整體去除率達到99%以上。

　　4.2 化學需氧量變化

　　圖3所示為工藝改良后廢水中化學需氧量變化示意圖。由圖3分析可知，經(jīng)過兩級沉淀池的處理后，化學需氧量降低率僅27%左右。廢水中化學需氧量的降低主要依靠曝氣生物濾池中微生物的降解，當廢水通過曝氣生物濾池后，其化學需氧量降低可達到90%以上，從而使得出水的化學需氧量不超過30mg/L。

　　5、結語

　　通過對洗煤廢水處理工藝進行改良優(yōu)化，廢水全部達標，均能夠被重新運用至礦井生產(chǎn)作業(yè)中。如此一來，每年可減少超過300t的洗煤廢水流入自然環(huán)境中，減小礦井生產(chǎn)對自然環(huán)境的危害，同時每年可回收涌水近1.4×10⁶t，創(chuàng)造水資源回收效益近1.5×10⁶元。(來源：山西汾河焦煤股份有限公司回坡底礦)