摘要：为了提升煤矿废水处理效果，以某煤矿为例，介绍了一种煤矿矿山综合废水处理与重回收利用技术。首先，简单介绍了某煤矿的基本情况，然后以此为基础，通过混凝试验与可生化试验的方式，确定了废水处理的最佳工艺参数。通过研究可知，煤矿综合废水处理时，pH值8.0左右，混凝剂添加量在100 mg/L左右时，PAM添加量在0.2 mg/L左右时，对煤矿废水连续处理3 d的效果最佳，CODcr去除率可以达到80%以上，且所需成本相对较低，因而可将该技术推广到现代煤矿领域。
关键词：煤矿废水,综合废水处理技术,重回收利用,混凝试验
0引言
煤矿生产过程中会产生大量废水，若直接将这些废水进行排放，将会对自然环境与人类生活造成较大影响，不符合现代社会长期可持续发展的要求。所以，现代煤矿企业生产经营过程中，应采取科学合理的方式对煤矿废水予以处理。现代废水处理领域存在多种废水处理技术，如生物过滤技术、膜处理技术等，通过这些技术的应用，在一定程度上提升了煤矿废水的洁净度，降低煤矿废水对自然环境的破坏。但通过大量实践表明，现有煤矿废水处理技术也存在较多缺陷，如污染物处理效率低，不利于废水的回收利用，在一定程度上影响煤矿企业的正常生产与运行。针对这一情况，提出一种基于混凝沉淀的煤矿矿山综合废水处理与重回收利用技术，对进一步提升煤矿废水处理与回收利用效果具有重要意义。
1某煤矿概况
以某煤矿为例，提出一种基于混凝沉淀的煤矿矿山综合废水处理与重回收利用技术。该煤矿位于我国陕西省，总占地面积约为3.24 km2，主要业务有采煤、选煤等，不论是采煤还是选煤作业过程中，均会产生大量废水，其水质如表1所示。由于废水中有害成分较多，含量远高于国家相关规定要求，若直接将废水排放，不仅会对自然环境造成较大破坏，而且还会严重威胁周边居民的身体健康。所以，在煤矿废水排放之前，煤矿企业应注重对煤矿废水的处理。
2混凝试验
2.1试验试剂与设备
聚合氧化铝（PAC），工业纯，作为实验中的混凝剂，跃江钛白化工有限公司；聚丙烯酰胺（PAM），工业纯，作为实验中的助凝剂，宜水源净化材料有限公司。
六联搅拌机，JJ-4AH，未来仪器制造有限公司；电子分析天平，FA120B，越平精密仪器制造厂；pH仪，MIK-PH3.0，美控自动化技术有限公司[1]。
2.2试验操作方法
称量200 mL样品，并将样品放入有磁力搅拌器的烧杯中，添加NaOH溶液与HCl溶液后，调节样品溶液的pH值，以使溶液pH值达到各种方案条件。然后按照0.5 mL/次的方式，按照方案内容向样品中添加适量的PAC与PAM，每次添加后，先快速混合1 min，然后再缓慢混合3 min，并观察样品溶液状态，若未发现絮凝物，则继续添加PAC，直到发现大量絮凝物为止。之后，启动搅拌设备，在300 r/min的转速条件下，对样品快速搅拌3 min，再在70 r/min的转速条件下，对样品缓慢搅拌12 min。搅拌接触后，将样品上清液去除，并测量与计算样品中SS质量浓度与CODcr值[2-4]。
2.3试验结果分析
2.3.1 pH值对煤矿废水处理效果的影响
根据研究需求，共设计出6种不同pH值的实验方案，分别为5.0、6.0（原水）、6.5、7.0、8.0与9.0进而以此为基础，模拟分析了不同pH值对煤矿废水处理效果的影响，由此可以得到如表2所示结果。由表2可知，随着样品溶液pH值的不断提高，SS与COD去除率均呈现先上升再下降的趋势，其中，峰值均出现在pH值为8.0时，这时样品中的COD值降低到228 mg/L，COD去除率约为18.6%；样品中SS质量浓度降低到826 mg/L，SS去除率约为55.3%。与此同时，样品溶液在7.0左右时，COD与SS的去除率也相对较高，分别达到了16.8%与51.5%。由此表明，对煤矿废水处理时，将pH值控制在8.0左右为最佳，具体情况根据实际情况而定。
2.3.2 PAC添加量对煤矿废水处理效果的影响
根据研究需求，共设计出6种不同PAC添加量的实验方案，分别为27、54、67.5、81、108、162 mg/L，进而以此为基础，模拟分析了不同PAC添加量对煤矿废水处理效果的影响，由此可以得到如表3所示结果。由表3可知，随着样品溶液pH值的不断提高，SS与COD去除率均呈现先上升再下降的趋势，其中，峰值均出现在PAC添加量为108 mg/L时，这时样品中的COD值降低到215 mg/L，COD去除率约为23.2%；样品中SS质量浓度降低到487 mg/L，SS去除率约为73.6%。继续提高PAC添加量后，COD与SS去除率均有小幅度下降。由此表明，对煤矿废水处理时，将PAC添加量控制在108 mg/L左右为最佳，具体情况根据实际情况而定。
2.3.3 PAM添加量对煤矿废水处理效果的影响
根据研究需求，共设计出6种不同PAM添加量的实验方案，分别为0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1.0 mg/L，进而以此为基础，模拟分析了不同PAM添加量对煤矿废水处理效果的影响，由此可以得到如表4所示结果。由表4可知，随着样品溶液pH值的不断提高，SS与COD去除率均呈先上升再下降的趋势，其中，对于COD来说，在PAM添加量为0.5 mg/L时最高，样品中COD值降低到199 mg/L，去除率约为29.0%；对于SS来说，在PAM添加量为0.7 mg/L时最高，去除率约为90.8%。但需要注意的是，PAM添加量在0.2～1.0 mg/L范围内时，COD与SS去除率的差异均不是很大，基本可以忽略不计，因而将PAM添加量设置成0.2 mg/L为最佳。
3可生化试验
3.1试验方法与步骤
为了进一步了解煤矿废水综合处理技术是否合理与可靠，还应对煤矿废水综合处理技术进行可生化试验。现代试验研究领域存在多种可生化实验方法，如好氧呼吸参量法、综合模型法、模拟生化反应器法等，每种方法具有不同的特点[5]。其中，模拟生化反应器法具有操作简单，得到结果较为精确等优点，因而选择该方法进行了可生化试验，主要操作流程为：称量出600 mL煤矿污水，在pH为8.0，PAC添加量为108 mg/L，PAM添加量为0.2 mg/L条件下对废水予以处理，然后，将处理后的废水放入到1 000 mL烧杯内，并添加200 mL液固比为3:1的好氧污泥，最后，以微型增氧泵为主要工具，模拟污水Biofor曝气处理环境。整个煤矿废水处理过程中，通过CODcr监测仪动态对水样中的CODcr浓度予以检测，并计算出CODcr去除率，共监测7 d[6]。
3.2试验结果分析
通过可生化试验可以得到如表5所示结果。由表5可知，随着处理时间的增加，CODcr去除率呈先增加再下降的趋势，其中，峰值出现在第6 d，达到了83.2%，但需要注意的是，处理时间为3～7 d范围内时，CODcr去除率的差异并不是很大，而处理时间的增加，则需要投入大量资金，增加污水处理成本，所以，将处理时间设置成3 d为最佳。
4结论
现代煤矿生产过程中，应加强对混凝沉淀处理技术的应用，通过该技术可有效去除煤矿废水中的SS与COD，显著提高废水的洁净程度，以使煤矿废水可以重新应用到其他生产工作当中，在降低煤矿废水对自然环境与周边居民身体健康危害的同时，减少煤矿生产用水成本。其中，当pH为8.0，PAC添加量为108 mg/L，PAM添加量为0.2 mg/L条件下时，煤矿污水处理效果最佳，煤矿企业应以此为依据对混凝沉淀处理工艺参数进行设置。
参考文献
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[5]杨海毅，杨开贵，张孝益，等.贵州省鱼洞河流域酸性矿井水水质特点及处理工艺探讨[J].皮革制作与环保科技，2022，3（15）：146-148.
[6]李晖.五阳煤矿矿井水深度处理：超滤+臭氧+生物活性炭滤池系统设计研究[J].煤，2022，31（1）：43-45.
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