王秀田

（忻州市生態(tài)環(huán)境保護綜合行政執(zhí)法隊，山西 忻州 034000）

引言

煤礦資源為我國社會經(jīng)濟發(fā)展作出了非常重要的貢獻，已經(jīng)深入我國民眾生活和工作的方方面面[1]。隨著人們生活質(zhì)量的不斷提升，對煤炭資源的需求量也越來越大。我國每年都會開采大量的煤礦資源，以適應(yīng)人們的日常生活和社會經(jīng)濟發(fā)展[2]。但在煤礦開采的同時也帶來了一系列的環(huán)境污染問題，其中礦井廢水污染就是非常典型的生態(tài)問題[3]。煤礦開采通常在地下進行，不可避免地會涌出大量的地下水。另外，井下工作人員活動也會產(chǎn)生一定的生活廢水[4]。這些煤礦廢水中通常包含有很多重金屬物質(zhì)、顆粒懸浮物等，如果不加以處理直接對外排放，必然會對煤礦周圍的水質(zhì)和土壤等造成惡劣影響。針對該問題，國內(nèi)外學者開展了大量的研究，提出了生物法、沉淀法等多種方式對煤礦廢水污染問題進行治理，取得了一定的應(yīng)用效果[5]。本文主要結(jié)合某煤礦廢水實際情況，采用微生物吸附法對廢水污染進行治理，通過實踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)取得了較好的效果。

1 煤礦廢水的污染情況分析

1.1 礦井廢水污染測定方法

某煤礦開采年限相對較長，距今已有30 多年，設(shè)計的年產(chǎn)量為100 萬t。受歷史條件制約，當時在設(shè)計方面考慮不全面，在煤礦井下廢水污染治理方面比較欠缺，處理工藝比較簡單，導致礦井中涌出了大量廢水直接對外排放，排放標準無法滿足當前的國家有關(guān)標準。亟需對廢水的污染情況進行分析，在此基礎(chǔ)上提出對應(yīng)的治理措施[6]。

為了對煤礦井下廢水的污染情況進行分析，在該煤礦的6 個位置隨機進行取樣，然后對以上水試樣的pH 值、固體顆粒懸浮物（SS）濃度、色度以及重金屬含量等進行測定。其中，測定pH 值首先將試樣靜置15 min，再利用精密酸度計對其pH 值進行測定，執(zhí)行國家標準GB 6920—1986《水質(zhì)pH 值的測定玻璃電極法》；固體顆粒懸浮物濃度（SS）、色度指標按照國家標準GB 11901—89《水質(zhì)懸浮物的測定重量法》中的要求進行測定；重金屬的含量通過火焰原子吸收法進行測定。

1.2.礦井廢水污染結(jié)果

根據(jù)以上確定的礦井廢水污染指標及其測定方法，得到了6 個采樣點對應(yīng)的指標測量結(jié)果，如第232 頁表1 所示。表1 中還列出了國家標準中關(guān)于工業(yè)廢水排放的二級標準。由表中數(shù)據(jù)可知，礦井廢水的pH 值偏小，整體上呈現(xiàn)出酸性的特點，比二級排放標準的pH 值要低很多。固體顆粒懸浮物（SS）方面，采樣水質(zhì)檢測結(jié)果大部分在國家標準300 mg/L 以上，但超出幅度不是很大。水質(zhì)色度方面，所有取樣整體上均呈現(xiàn)出透明、淺黃狀，稀釋倍數(shù)達到了400，超過了二級標準中的80。重金屬元素質(zhì)量濃度方面，6 個取樣點中鐵元素質(zhì)量濃度分布在454 mg/L～480 mg/L 范圍內(nèi)，對于鐵元素排放標準中未明確要求；汞元素質(zhì)量濃度分布在0.095 μg/L～0.252 μg/L范圍內(nèi)，大幅度超過了排放標準0.05 μg/L；鋅元素質(zhì)量濃度分布在0.605 mg/L～5.041 mg/L 范圍內(nèi)，除第5 個試樣超過排放標準5mg/L 外，其他試樣均沒有超過排放標準；鉛元素質(zhì)量濃度分布在0.0.987 mg/L～2.609 mg/L 范圍內(nèi)，除第2 個試樣未超過排放標準1 mg/L 外，其他試樣均超過了排放標準。

表1 6 個取樣點廢水污染情況統(tǒng)計結(jié)果

基于以上結(jié)果可以看出，煤礦井下產(chǎn)生的廢水存在很大的污染性，很多指標均沒有達到我國工業(yè)廢水的排放標準，甚至遠遠超過了標準要求。因此，必須對礦井廢水進行有效治理，達到國家標準要求后才可以對外排放。

2 煤礦廢水治理的實驗研究

2.1 微生物菌株的選擇性及處理方法

已有的研究表明，硅酸鹽細菌BM03 菌株可以對煤礦廢水中的各項污染物進行有效吸附。因此本研究中選用該類型菌株開展相關(guān)實驗工作。硅酸鹽細菌BM03 菌株培養(yǎng)時對營養(yǎng)成分的要求非常低，可以通過多種糖類進行培養(yǎng)，并且培養(yǎng)過程中不會產(chǎn)生很多的酸，培養(yǎng)時間只需要4 d～5 d 即可。

硅酸鹽細菌BM03 菌株的培養(yǎng)過程可以劃分成為4 個環(huán)節(jié)：菌種活化培養(yǎng)→氮環(huán)境下首次培養(yǎng)→氮環(huán)境下再次培養(yǎng)→發(fā)酵液培養(yǎng)，具體培養(yǎng)方法可以參考曾嶺嶺[6]的研究成果。在最后一個培養(yǎng)環(huán)節(jié)中，當培養(yǎng)液中出現(xiàn)了絮狀沉淀物并且整體上比較穩(wěn)定時意味著發(fā)酵完成。將該沉淀物從培養(yǎng)液中取出并搖勻以后，即可作為煤礦廢水的微生物吸附材料。

對煤礦廢水進行處理時，首先在250 mL 的三角瓶中注入100 mL 廢水，放置15 min 后向內(nèi)部添加10 mL 吸附材料。然后通過全溫振蕩器對三角瓶進行振蕩處理，振蕩時設(shè)備的旋轉(zhuǎn)速度為130 r/min，持續(xù)10 min，環(huán)境溫度控制在28℃，然后放置4 h，使之更好地完成吸附工作。

2.2 微生物吸附法處理結(jié)果

完成煤礦廢水微生物吸附工作后，再次對廢水中的各項污染指標進行詳細檢測。以下主要以表1中比較典型的第5 組試樣為例進行對比分析，如表2所示為微生物吸附前、后煤礦廢鐵中各項指標的對比情況。

表2 微生物吸附前后煤礦廢鐵中各項指標對比

由表2 中數(shù)據(jù)可知，通過硅酸鹽細菌BM03 菌株對煤礦廢水進行吸附處理后，各項水質(zhì)指標均有了明顯的改善。其中，色度和汞元素的改善幅度最明顯，分別達到了84%和80%，其次為汞元素質(zhì)量濃度和pH 值，變化程度分別達到了60.86%和45.1%，其他各項指標的改善幅度均達到了21%以上。綜上，基于微生物吸附方法可以有效改善煤礦廢水的水質(zhì)，不僅可以對水中包含的重金屬元素進行吸附以降低其濃度，還可以有效改善廢水的色度、固體顆粒懸浮物比例、pH 值等，使之全部達到國家二級排放標準范圍以內(nèi)。

3 煤礦廢水治理技術(shù)的實踐應(yīng)用分析

針對該煤礦排放的廢水中各項指標不達標的問題，結(jié)合微生物菌株吸附實驗結(jié)果，擬采用微生物吸附方法對該煤礦排放的廢水進行治理。如圖1 所示為基于微生物吸附法的煤礦廢水治理流程框圖。

圖1 基于微生物吸附法的煤礦廢水治理流程框圖

由圖1 可知，煤礦井下產(chǎn)生的廢水首先通過隔柵進行處理，目的是對大顆粒物質(zhì)進行過濾，再通過pH 調(diào)節(jié)池對廢水的pH 值進行調(diào)整，目的是提升廢水的pH 值，保障微生物吸附的效果。廢水在進入微生物吸附池前，需要在沉淀池中完成第一次沉淀工作，這樣廢水中包含的大顆粒物質(zhì)可以進行沉淀。在微生物吸附池中進行處理時，專門增加了曝氣裝置，作用是提升微生物的活性，增強其吸附能力，保障吸附質(zhì)量和效果。吸附完成后進行二次沉淀，對于沉淀物中的重金屬物質(zhì)可以進行回收再利用。

以上煤礦廢水處理工藝在工程實踐中取得了較好的應(yīng)用效果，通過該工藝進行處理后，排放的煤礦廢水水質(zhì)均達到了國家二級排放標準。為生態(tài)環(huán)境保護工作奠定了良好的基礎(chǔ)，創(chuàng)造了很好的生態(tài)效益。

4 結(jié)論

本文主要以煤礦井下中的廢水為研究對象，對廢水中的污染物及其治理措施進行了研究。通過對煤礦廢水中的pH 值、固體顆粒懸浮物含量、色度以及重金屬含量指標進行檢測，發(fā)現(xiàn)以上指標中大部分都超過了工業(yè)廢水國家二級排放標準，對煤礦周圍的水質(zhì)和土壤安全構(gòu)成了嚴重影響。基于微生物吸附方法對煤礦廢水進行處理，通過實驗發(fā)現(xiàn)硅酸鹽細菌BM03 菌株具有非常好的吸附效果。經(jīng)該微生物處理后，廢水中的各項指標均有了明顯改善，都降低到了國家排放標準范圍內(nèi)。將微生物吸附工藝方法應(yīng)用到煤礦工程實踐中，取得了較好的效果，生態(tài)效益顯著。