煤礦廢水處理工藝方案的選擇
根據(jù)煤礦廢水處理工藝的設計和選用的原則，煤礦礦井廢水屬于含高濃度懸浮物、總鐵、總錳超標的酸性廢水；對于懸浮物、金屬離子的去除率要求較高，因此，將采用一個技術成熟、處理效果穩(wěn)定可靠的處理工藝，即：采用“中和調節(jié)+沉淀+過濾”的組合處理工藝；該處理工藝具有技術成熟、占地面積小、投資省、運行費用低、操作管理方便、出水水質好、處理效果穩(wěn)定等優(yōu)點。目前該處理技術已被廣泛使用于煤礦廢水處理工程上，并獲得成功，整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，礦井廢水經(jīng)處理后能達到《煤炭工業(yè)污染排放標準》（GB20426-2006）的排放要求，60%的礦井廢水處理后達到《煤礦井下消防、灑水設計規(guī)范》(GB 50383—2006)回用水標準。

煤礦廢水水質

（1）設計進水水質

   礦井水中污染物與地質構造、煤炭伴生物、煤炭相鄰巖層成分、開采強度、采煤方式等有關。煤礦礦井水水質監(jiān)測結果，煤礦礦井水水質，如下表：

表1-1 煤礦礦井廢水處理設計進水指標  （除pH外，單位為mg/L）


（2）設計出水水質（達標排放出水水質）

   礦井水處理后可達到《煤炭工業(yè)污染物排放標準》《煤炭工業(yè)小型礦井設計規(guī)范》規(guī)定的“消防灑水用水水質標準”，具體指標如下，具體指標見表1-2.

表1-2 達標排放出水主要水質指標   （除pH外，單位為mg/L）


煤礦礦井廢水處理工藝流程圖：


工程流程簡介：

1.中和：礦井廢水進入中和池，通過石灰和機械攪拌，使廢水和石灰混合均勻，進行中和反應，調節(jié)PH值至堿性。

2.調節(jié)：礦井污水調節(jié)池主要作用是即均化水質水量，以及給后續(xù)工藝提供穩(wěn)定的供水，也起到初沉的作用。

3.絮凝：經(jīng)曝氣后出水進入絮凝池中，通過加入聚合氯化鋁（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）藥劑，進行攪拌混合，使之發(fā)生絮凝反應。

4.沉淀：用于去除懸浮物，實現(xiàn)固液分離。沉淀池內安裝斜管填料，實現(xiàn)淺層沉淀，斜管沉淀池與平流相比，能將紊流、湍流改善為穩(wěn)定有序的淺層層流狀態(tài)，顆粒沉降不受紊流干擾。斜管孔徑內顆粒沉降距離僅為平流沉淀的1／7。

5.過濾：沉淀池出水進入中間水池內，通過提升泵將其提升至重力式無閥過濾器進行過濾處理。利用濾層的沉淀、機械篩濾等作用截留污水中殘存的細小懸浮物。污水經(jīng)無閥過濾器過濾后直接排入清水池。過濾器濾層吸收大量懸浮物后將導致濾速下降，必須定期對過濾層進行反沖洗。反沖洗采用自動虹吸反沖洗，并開啟反洗排水閥門，水流自下而上通過濾層，將截留在濾層上的雜物排入反沖洗水池中。

6、污泥處理：系統(tǒng)處理過程中于調節(jié)池沉淀段、斜管沉淀池等部位將產(chǎn)生部分污泥，污泥定時排入污泥濃縮池濃縮，濃縮污泥由壓濾機壓濾脫水后清運至環(huán)保許可的規(guī)定填埋場。

7、清水回用：保護水資源是每一個企業(yè)及個人應盡的義務，本方案鼓勵企業(yè)對處理后的清水進行回用。經(jīng)系統(tǒng)處理后的出水SS≤25mg/L，可用于洗礦、掃除等環(huán)節(jié)。

8、排污口按規(guī)范設置，排放水有計量堰安裝計量裝置，回用水電磁流量計測量流量，使污水處理系統(tǒng)規(guī)范化。

構筑物設計及主要設備選型

1、土建構筑物設計及其配置設備

（1）中和池：

設置目的：用于調節(jié)廢水PH值。

   設計計算：1座，采用半地上式鋼混結構

            

（2）調節(jié)池：

設置目的：用于調節(jié)廢水水量、水質，還起初沉作用。

   設計計算：1座，采用半地上式鋼混結構

            

（3）石灰池

   設置目的：用于混合石灰，投入廢水處理系統(tǒng)，調節(jié)廢水pH值。

   設計計算：1座，采用地上式鋼混結構

           

  （4）反應池

設置目的：用于廢水絮凝混合反應。

設計計算：2座，采用半地上式鋼混結構

（5）沉淀池

設置目的：用于沉淀廢水中的懸浮物，斜管的表面負荷為1.39m3/(m2.h)。

設計計算：1座，采用半地上式鋼混結構

（6）中間水池

設置目的：用于存儲沉淀池的上清液。

設計計算：1座，采用半地上式鋼混結構

（6）污泥濃縮池

   設置目的：用于濃縮污水處理過程中生產(chǎn)的污泥。

設計計算：1座，采用半地上式鋼混結構

（7）過濾器基礎

設置目的：用于安裝鋼制自動反沖洗無閥過濾器。

設計計算：1座，采用毛石砼結構基礎。

（8）反沖洗水池

   設置目的：用于接收反沖洗排水閥排出的污水。

設計計算：1座，采用半地上式鋼混結構

          

（9）回用水池

   設置目的：暫時儲存處理消毒后的清水，采用次氯酸鈉消毒。

設計計算：1座，采用半地上式鋼混結構

（10）污泥干化池

   設置目的：用于干化污水處理過程中生產(chǎn)的污泥

設計計算：2座，采用地上式磚混結構

（11）壓濾機基礎

結構形式：鋼混（上部棚架）

數(shù)    量：1座

功能及作用：安放壓濾機

（12）操作管理房

      設置目的：主要用于放置風機、消毒器、投藥設備等。

      設計參數(shù)：2間；

      結    構：采用地上磚混結構。

       煤礦礦井廢水處理工程采用的主要土建構筑物見表3-1

表3-1  主要土建構筑物一覽表


主要設備

表4-2   主要設備及報價表

高濃度廢水具有強酸強堿性
一是需氧性危害：由于生物降解作用，高濃度有機廢水會使受納水體缺氧甚至厭氧，多數(shù)水生物將，從而產(chǎn)生惡臭，惡化水質和環(huán)境。
二是感觀性污染：高濃度有機廢水不但使水體失去使用價值，更嚴重影響水體附近的正常生活。
三是致毒性危害：超高濃度有機廢水中含有大量有毒有機物，會在水體、土壤等自然環(huán)境中不斷累積、儲存，后進入人體，危害人體健康。
對于這種廢水主要有以下幾種處理方法，是目前高濃度廢水處理使用多的。
氧化-吸附法
高濃度廢水稀釋后用煤粉進行初步混凝、吸附處理，然后用Fenton試劑催化氧化和酸性凝聚，再用煤粉混凝、吸附。經(jīng)此法處理的廢水，色度和COD可分別去除、90%，具有較好的處理效果。吸附后的煤粉用于燃燒，無二次污染，比使用活性炭作吸附劑更經(jīng)濟。
焚燒法
焚燒法適用于處理高濃度有機廢水。預處理后的廢水經(jīng)加壓、過濾、計量后送至爐拱上方，由高壓空氣霧化噴嘴噴入爐膛蒸發(fā)焚燒。該法在保證鍋爐安全運行的條件下，能對高濃度有機廢水徹底處理，其優(yōu)點是初投資省，運行費用低。若采用技術，焚燒效果良好，灰渣及飛灰含碳量均有所降低，對鍋爐出力、效率均無顯著影響。
該法在實際推廣應用中存在的缺點是：①廢水水量受相配鍋爐的限制；②對廢水成分應詳細分析，確保不影響鍋爐本體燃燒；③該法在理論上有待進一步深入研究。
吸附法
吸附法是用具有很強吸附能力的固體吸附劑，使廢水中的一種或數(shù)種組分富集于固體表面的方法。常用的吸附劑有活性炭和樹脂，活性炭再生和洗脫困難；樹脂吸附具有實用范圍廣，不受廢水中無機鹽的影響，吸附效果好，洗脫和再生容易，性能穩(wěn)定等優(yōu)點，因而在超高濃度有機廢水處理中，常用的吸附劑為樹脂吸附劑。樹脂吸附法可用于處理含酚、苯胺、有機酸、硝基物、農(nóng)藥、染料中間體等廢水，是一種處理有機廢水的有效方法。
SBR處理
SBR污水處理工藝是現(xiàn)代活性污泥法的一種類型，它是在一個設有曝氣及攪拌裝置的反應器內，按照預定的程序，進行充水、生化反應、沉淀、排水、閑置等過程的操作。從充水開始到閑置結束為一個周期。
高濃度廢水處理主要困難，本質上是由于其特性決定的除了在處理時的外部環(huán)境條件(如溫度、pH值等)沒有達到生物處理的佳條件外。這也在無形中增加了廢水處理企業(yè)的成本。
高濃度廢水處理還有其它兩個原因。一是由于化合物本身的化學組成和結構,在微生物群落中,沒有針對要處理的化合物的酶,使其具有抗降解性;二是在廢水中含有對微生物有毒或者能抑制微生物生長的物質(有機物或無機物),從而使得有機物不能快速的降解。但是目前，行業(yè)對高濃度廢水處理的工藝已經(jīng)達到成熟的地步，成本費用方面也在大大減少，高濃度廢水處理也將進入一個新的工藝流程階段。

廢水處理
①廢水通過進水管進入廢水調節(jié)池調節(jié)水質和水量。

②調節(jié)后的水通過氧化反應沉淀池混合攪拌區(qū)底部的進水管進入 氧化反應沉淀池，與來自藥液添加系統(tǒng)的過氧化氫、亞鐵鹽的藥液混合，利用 設置在攪拌區(qū)中部的攪拌裝置進行攪拌;過氧化氫與亞鐵鹽反應產(chǎn)生大量活潑 的羥基自由基，破壞大蒜素的結構，廢水中的污染物被氧化分解，氧化分解后 的廢水進入沉淀區(qū)的廢水流道，沉淀區(qū)的三相分離器實現(xiàn)泥水分離。

③污泥在重力的作用下下沉到氧化反應沉淀池沉淀區(qū)的下部，通過底 部的沉淀物排放閥排出;廢水通過溢水堰、出水管和連接管連通多級缺氧厭氧 反應池的進水管。

④污水通過多級缺氧厭氧反應池兼氧段的進水管進入多級缺氧厭氧反應池 的下部;廢水進入多級缺氧厭氧反應池后沿擋流板上下前進，依次通過兼氧段、 缺氧段和厭氧段的每個反應室的污泥床，反應池中的污泥隨著廢水的上下流動 和沼氣上升的作用而運動，擋流板的阻擋作用和污泥自身的沉降作用又使污泥 的流速降低，因此大量的污泥都被截留在反應池中，反應池中的微生物與廢水 中的有機物充分接觸。兼氧段的兼性菌、缺氧段和厭氧段的異養(yǎng)菌將污水中的 淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機物水解為有機酸，使大分 子有機物分解為小分子有機物，不溶性的有機物轉化成可溶性有機物。

⑤厭氧反應后的廢水在厭氧段末端設有的三相分離器實現(xiàn)泥、水、甲烷氣 的分離，污泥在重力的作用下下沉到厭氧段下部，通過底部的污泥排放閥排出。 多級缺氧厭氧反應池產(chǎn)生的甲烷等廢氣通過反應池頂部集氣管收集排放。廢水 通過溢水堰、出水管和連接管連通好氧接觸氧化池的進水管。

⑥廢水通過進水管進入好氧接觸氧化池的中下部，在布水三角錐的作用下 均勻布水，所述的曝氣盤是均勻設置有微孔的微孔式曝氣盤，產(chǎn)生大量的微氣 泡，所述溶解氧測量調控裝置根據(jù)氧容量調控鼓風機工作，確保好氧接觸氧化 池水中的溶解氧大于2mg/L;活性污泥附著生長在曝氣盤上面的填料表面，不隨 水流動，因生物膜直接受到上升氣流的強烈攪動，不新;在充足供氧條件 下，填料表面的好氧微生物將廢水中的有機物進行降解;更新的生物膜在重力 的作用下下沉到好氧接觸氧化池的下部，通過底部的污泥排放管閥排出;處理 后的廢水通過溢流堰流出。

⑦好氧接觸氧化池的出水管連接多層好氧活動濾塔上部的布水管，廢水 通過多層過濾后落到下部的集水槽，在集水槽上部的二氧化氯消毒設備對處理 后的水進行消毒，水從好氧活動濾塔下部的出水管流出，實現(xiàn)廢水的達標排放。 每層濾塔的濾料支撐架設計成倒梯形抽屜式，一方面加強通風，避免產(chǎn)生臭氣， 另一方面便于觀察和更換濾料，當該層濾料堵塞嚴重，濾速很低時，只需把該 層濾料抽出更換即可。

⑧氧化反應沉淀池、多級缺氧厭氧反應池和好氧接觸氧化池產(chǎn)生的污 泥脫水后外運。

電鍍重金屬廢水治理技術的現(xiàn)狀
傳統(tǒng)的電鍍廢水處理方法有：化學法，離子交換法，電解法等。但傳統(tǒng)方法處理電鍍廢水存在如下問題：
(1)成本過高——水無法循環(huán)利用，水費與污水處理費占總生產(chǎn)成本的15%~20%;
(2)資源浪費——貴重金屬排放到水體中，無法回收利用;
(3)環(huán)境污染——電鍍廢水中的重金屬為“永遠性污染物”，在生物鏈中轉移和積累，終危害人類健康。
采用膜法技術處理電鍍廢水典型工藝如下：
采用膜法技術為電鍍廢水處理提供解決方案，促進電鍍工業(yè)技術升級。其主要特點：
(1) 降低成本——水與貴重金屬循環(huán)利用，減少材料消耗
(2) 回收資源——貴重金屬回收利用
(3) 保護環(huán)境——廢水零排放或微排放
電鍍生產(chǎn)過程中的高用水量以及排放出的重金屬對水環(huán)境的污染，極大地制約了電鍍工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。傳統(tǒng)的電鍍廢水處理工藝成本過高，重金屬未經(jīng)回收便排放到水體中，極易對生物造成危害。而膜分離技術對水與重金屬進行循環(huán)利用，經(jīng)過膜分離技術處理的電鍍廢水，可以實現(xiàn)重金屬的“零排放”或“微排放”，使生產(chǎn)成本大大降低。
利用膜分離技術，可從電鍍廢水中回收重金屬和水資源，減輕或杜絕它對環(huán)境的污染，實現(xiàn)電鍍的清潔生產(chǎn)，對附加值較高的金、銀、鎳、銅等電鍍廢水用膜分離技術可實現(xiàn)閉路循環(huán)，并產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益。對于綜合電鍍廢水，經(jīng)過簡單的物理化學法處理后，采用膜分離技術可回用大部分水，回收率可達60%～80%，減少污水總排放量，削減排放到水體中的污染物。
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