高曉亮

（山西省保障性安居工程投資有限公司， 山西 太原 030024）

煤炭在開(kāi)采和洗選過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生含有大量懸浮物、煤泥、泥砂和重金屬物質(zhì)的洗煤廢水。洗煤廢水如果處理不達(dá)標(biāo)就進(jìn)行排放會(huì)對(duì)周邊水源和生態(tài)環(huán)境造成無(wú)法估量的污染和損失，為此，針對(duì)高濃度洗煤廢水處理與回用技術(shù)進(jìn)行研究具有現(xiàn)實(shí)意義[1]。

1 高濃度洗煤廢水的處理難度

由于我國(guó)大部分選煤廠采用濕法跳汰洗煤技術(shù)，在煤炭洗選過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量高濃度洗煤廢水，據(jù)統(tǒng)計(jì)噸煤洗選耗水量約5 m3，同時(shí)還需補(bǔ)加清水。煤炭在洗選過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的粒徑約1 mm的細(xì)小顆粒物俗稱煤泥水，也叫洗煤廢水。部分顆粒物由于體積和密度大，在處理時(shí)會(huì)沉淀分離，采用物理濃縮沉淀法分離出的清水還可循環(huán)利用；但是在處理過(guò)程中部分高濃度、顆粒度小的煤泥顆粒表面含有大量的膠體物質(zhì)，且表面帶有較強(qiáng)的負(fù)電荷，致使大量水分子聚集在煤泥顆粒周圍，大量的水分子具有隔離帶電物質(zhì)間的相互作用，增強(qiáng)了洗煤廢水的穩(wěn)定性。同時(shí)煤泥顆粒含有大量的電荷，會(huì)具有很強(qiáng)的排斥靜電作用力，簡(jiǎn)單的壓濾脫水很難達(dá)到洗煤廢水的零排放標(biāo)準(zhǔn)，采用技術(shù)難度高的污水處理工藝，會(huì)增加企業(yè)的洗煤廢水處理成本。

2 洗煤廢水的特點(diǎn)

洗煤廢水主要是由水、原生和次生煤泥混合構(gòu)成的多項(xiàng)體系。洗煤廢水中主要雜質(zhì)包含粒度在0.5～1.0 mm范圍的粗煤泥，粒度在0～0.5 mm范圍的細(xì)煤泥和礦物質(zhì)及黏土顆粒等。洗煤廢水具有SS、CODcr、BOD5濃度高，ζ電位極負(fù)的特點(diǎn)，導(dǎo)致洗煤廢水具有懸濁液和膠體的雙重性質(zhì)；而細(xì)煤泥和黏土顆粒度較小，不易沉淀，增加了煤泥水的處理難度，如果處理不達(dá)標(biāo)會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染[2]。

3 洗煤廢水處理工藝的研究

污水處理廠在處理煤泥水時(shí)，應(yīng)在水中添加一定量的混凝劑，來(lái)降低洗煤廢水的電位，干擾洗煤廢水中膠質(zhì)穩(wěn)定性，加快煤泥水的分離沉淀。

3.1 無(wú)機(jī)混凝劑的篩選

結(jié)合洗煤廢水的特點(diǎn)，選用無(wú)機(jī)混凝藥劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)流程和時(shí)間以及水的SS濃度、攪拌時(shí)間和速度進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)定。通過(guò)選用電石渣和石灰作為混凝劑對(duì)煤泥水進(jìn)行處理，取得了良好的效果，但是石灰的顆粒度小、沉淀慢，增加了后續(xù)廢水處理的難度。鑒于石灰和電石渣都屬于工業(yè)廢渣，采用石灰和電石渣作為混凝劑，可有效降低企業(yè)的生產(chǎn)成本[3]。

3.2 處理方案的確定

通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出石灰和電石渣易破壞煤泥水的穩(wěn)定性，加速水中顆粒凝聚沉降，但其沉降速度慢，需要添加絮凝劑來(lái)提升顆粒的沉降速度，改變其沉淀性能。實(shí)驗(yàn)表明，采用非離子型PAM作為絮凝劑最合適，選用電石渣和控制PAM的加入量以及攪拌時(shí)間、速度都對(duì)沉降造成影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，PAM的投入取得了良好沉淀效果，電石渣的投入和攪拌時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)效果影響小。最佳的實(shí)驗(yàn)流程是：在100 mL洗煤廢水中添加0.5 g電石渣，充分?jǐn)嚢杌靹?，然后再投? mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的PAM，攪拌90 s。

3.3 沉降實(shí)驗(yàn)

采用電石渣和PAM聯(lián)合使用對(duì)洗煤廢水進(jìn)行處理是可行的，使用該工藝可分離出40%左右的清水，有效降低水中COD和SS濃度，同時(shí)，還可改善絮凝體的過(guò)濾效果，為后續(xù)的洗煤廢水的脫水提供便利。將廢水中的酸堿值降低到8左右的位置[4]。

4 煤炭洗選雙膜法污水回用技術(shù)

4.1 工藝流程

煤炭洗選雙膜法污水回用技術(shù)工藝流程圖如圖1所示。

圖1 雙膜法污水回用技術(shù)工藝流程圖

4.2 雙膜法污水回用技術(shù)各環(huán)節(jié)的主要功能

4.2.1 除油沉淀系統(tǒng)

洗煤廢水預(yù)處理后水中含有大量的油脂和懸浮物，如果不經(jīng)處理會(huì)增加后續(xù)的水處理系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷。為此，使用隔油和混凝沉淀工藝對(duì)水中的油脂進(jìn)行處理，借助高分子絮凝劑的吸附架橋和靜電網(wǎng)捕功能，增強(qiáng)布朗運(yùn)動(dòng)，提高顆粒物和膠體的碰撞率，形成體積大、結(jié)構(gòu)牢的絮體，提升絮凝泥水的分離效率。

4.2.2 殺菌系統(tǒng)

經(jīng)除油沉淀處理后的水中會(huì)含有大量的微生物，殘余的微生物群大量滋生還會(huì)對(duì)水處理膜系統(tǒng)正常運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。為此，在處理煤泥水時(shí)需在殺菌池中添加殺菌抑制藥劑來(lái)抑制微生物的滋生。殺菌池還可作為后續(xù)廢水處理系統(tǒng)的供水緩沖池。

4.2.3 過(guò)濾系統(tǒng)

煤泥水經(jīng)過(guò)混凝沉淀處理后，水中還會(huì)有殘余的懸浮物和油脂，為達(dá)到有效去除水中的殘余雜質(zhì)的目的，可選用砂濾或一體化凈化器進(jìn)行深度處理。

4.2.4 超濾系統(tǒng)

超濾膜水處理技術(shù)是將水處理膜制作成中空纖維式的結(jié)構(gòu)，可有效去除顆粒直徑為0.005～0.100 mm的水中顆粒物質(zhì)，還可脫除5 000～100 000分子量的雜質(zhì)。其工作原理是：將分離原水通過(guò)外力以一定的水流速度流經(jīng)超濾膜，水中的可溶解性物質(zhì)和比超濾膜孔徑小的物質(zhì)通過(guò)高壓作用透過(guò)濾膜進(jìn)入到低壓區(qū)，而顆粒度大于超濾膜孔徑的物質(zhì)則截留下來(lái)流到廢水濃縮液中。超濾膜系統(tǒng)可用來(lái)截留比過(guò)濾膜孔徑大的大分子膠體物質(zhì)，使小分子顆粒物溶質(zhì)易透過(guò)超濾膜。有效提高反滲透超濾膜的使用壽命，減少針對(duì)超濾膜的化學(xué)清洗頻率。

4.2.5 反滲透系統(tǒng)

利用反滲透系統(tǒng)對(duì)洗煤廢水進(jìn)行脫鹽處理是目前污水處理的主要技術(shù)，由于其具有高效和節(jié)能的特點(diǎn)，該系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。雙膜反滲透系統(tǒng)與傳統(tǒng)的水處理分離技術(shù)從工藝上具有明顯區(qū)別。其脫鹽效率高，在煤炭洗選、煤化工、電力和制藥領(lǐng)域應(yīng)用廣。隨著我國(guó)環(huán)境保護(hù)壓力的加大以及水資源的短缺，雙膜反滲透污水回用技術(shù)成為工業(yè)生產(chǎn)中的主要污水處理技術(shù)之一。利用反滲透技術(shù)對(duì)洗煤廢水進(jìn)行脫鹽可達(dá)95%的脫鹽率，經(jīng)過(guò)脫鹽處理后的水還可再循環(huán)利用，以達(dá)到節(jié)能降耗目標(biāo)。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，將會(huì)有更多新的廢水處理與回用技術(shù)被研發(fā)應(yīng)用，以提升洗煤廢水處理與回用的比例。實(shí)現(xiàn)洗煤廢水的零排放，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的同時(shí)也為企業(yè)帶來(lái)更多的產(chǎn)值和利潤(rùn)。如果將洗煤廢水中的煤泥等副產(chǎn)品進(jìn)行回收銷售，既保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，還為企業(yè)增加了產(chǎn)值和利潤(rùn)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的良好效應(yīng)，推動(dòng)了煤炭洗選與加工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]趙建光，謝青海.雙浮子磁致伸縮傳感器在洗煤污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2012（3）：118-119.

[2]黃廷林，李梅，高曉梅.結(jié)團(tuán)絮凝工藝處理洗煤廢水的研究[J].工業(yè)用水與廢水，2002（5）：23-25.

[3]張宏偉.煤礦廢水的處理及回用前景展望[J].科技風(fēng)，2010（11）：218.

[4]賈楠.高濃度洗煤廢水處理與回用技術(shù)研究[J].科技與企業(yè)，2012（6）：12-14.