高濃度洗煤廢水處理回用技術(shù)

　　A礦生產(chǎn)過(guò)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(jìn)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(xué)需氧量(COD)數值高、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(shí)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(jìn)而導致洗煤廢水污染嚴重的同時(shí)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(xué)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(jìn)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(jìn)行改良，對原有12個(gè)沉淀池的功能進(jìn)行重新劃分：8個(gè)沉淀池進(jìn)行一級沉淀處理，2個(gè)沉淀池進(jìn)行二級混凝沉淀處理，1個(gè)沉淀池充當生物濾池，1個(gè)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、生物濾池和調節儲水池。圖1所示即為改良優(yōu)化后的工藝流程圖。

　　2.2 工藝說(shuō)明

　　a)廢水部分。

　　先將廢水經(jīng)格柵后導入pH調整池，完成酸堿度調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(guò)沉淀后的廢水引入中間調節池，并通過(guò)提升泵導入分配槽，通過(guò)分配槽后分配至8個(gè)曝氣生物濾池(BIOFOR濾池)中，經(jīng)生化降解后，再由生物濾池進(jìn)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(guò)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(fēng)機在曝氣生物濾池底部連續鼓入，同時(shí)曝氣生物濾池反沖洗空氣則由反沖洗羅茨鼓風(fēng)機供應;

　　d)藥劑添加。

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

　　3、工藝運行分析

　　3.1 pH調整

　　作業(yè)時(shí)，在pH調整池中加入燒堿，將廢水pH值調整至最佳，以便于為后續混凝反應提供適宜的環(huán)境條件。作業(yè)時(shí)采用計量泵與在線(xiàn)pH計聯(lián)動(dòng)的方式，持續自動(dòng)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(xiàn)pH計進(jìn)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)量分數選定為15%，也就是每100kg水中加入15kgPAC；PAM質(zhì)量分數選定為0.1%，也就是每100kg水中加入0.1kg的PAM。作業(yè)時(shí)通過(guò)計量泵進(jìn)行全天候自動(dòng)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?xún)�，同時(shí)對濾池持續曝氣供氧，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(zhù)以20%的設計水力持續增大進(jìn)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(jìn)出水的水質(zhì)變化進(jìn)行持續觀(guān)測，從而判定生物膜生長(cháng)情況。若出水水質(zhì)穩定，則表明掛膜初步完成，此后進(jìn)入第二階段。在第二階段，需進(jìn)一步增大進(jìn)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。當水力負荷持續增大至滿(mǎn)負荷時(shí)，濾池中微生物膜的數量可以滿(mǎn)足作業(yè)需求。此時(shí)，也應當將曝氣負荷調至滿(mǎn)負荷。

　　3.3.2 濾池運行

　　掛膜作業(yè)完成后，將整個(gè)系統調整至正常運行模式。此時(shí)，作業(yè)進(jìn)水量應結合實(shí)際通過(guò)配水槽進(jìn)行調控;供氣量由曝氣風(fēng)機供給，并對進(jìn)出水質(zhì)進(jìn)行持續監測。當水質(zhì)污染程度較高或流量脈動(dòng)過(guò)大而影響水質(zhì)時(shí)，可通過(guò)啟動(dòng)羅茨風(fēng)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(guò)濾作業(yè)中，隨著(zhù)時(shí)間的推移，濾池生物膜會(huì )由于持續增殖而變厚，加之過(guò)濾截留的懸浮物數量不斷增加，濾層阻力增大，從而降低過(guò)濾效果。這時(shí)，需要對濾池進(jìn)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(shí)，將時(shí)間控制在22min左右，沖洗周期為4d，每次對2個(gè)濾池進(jìn)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(guò)pH池調整并進(jìn)行混凝沉淀后，固體懸浮物質(zhì)量濃度降低超過(guò)90%，隨后再通過(guò)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(xué)需氧量變化

　　圖3所示為工藝改良后廢水中化學(xué)需氧量變化示意圖。由圖3分析可知，經(jīng)過(guò)兩級沉淀池的處理后，化學(xué)需氧量降低率僅27%左右。廢水中化學(xué)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(guò)曝氣生物濾池后，其化學(xué)需氧量降低可達到90%以上，從而使得出水的化學(xué)需氧量不超過(guò)30mg/L。

　　5、結語(yǔ)

　　通過(guò)對洗煤廢水處理工藝進(jìn)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(lái)，每年可減少超過(guò)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(shí)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(lái)源：山西汾河焦煤股份有限公司回坡底礦)