高浓度洗煤废水处理与回用技术研究

高晓亮

（山西省保障性安居工程投资有限公司， 山西 太原 030024）

煤炭在开采和洗选过程中会产生含有大量悬浮物、煤泥、泥砂和重金属物质的洗煤废水。洗煤废水如果处理不达标就进行排放会对周边水源和生态环境造成无法估量的污染和损失，为此，针对高浓度洗煤废水处理与回用技术进行研究具有现实意义[1]。

1 高浓度洗煤废水的处理难度

由于我国大部分选煤厂采用湿法跳汰洗煤技术，在煤炭洗选过程中会产生大量高浓度洗煤废水，据统计吨煤洗选耗水量约5 m3，同时还需补加清水。煤炭在洗选过程中会产生大量的粒径约1 mm的细小颗粒物俗称煤泥水，也叫洗煤废水。部分颗粒物由于体积和密度大，在处理时会沉淀分离，采用物理浓缩沉淀法分离出的清水还可循环利用；但是在处理过程中部分高浓度、颗粒度小的煤泥颗粒表面含有大量的胶体物质，且表面带有较强的负电荷，致使大量水分子聚集在煤泥颗粒周围，大量的水分子具有隔离带电物质间的相互作用，增强了洗煤废水的稳定性。同时煤泥颗粒含有大量的电荷，会具有很强的排斥静电作用力，简单的压滤脱水很难达到洗煤废水的零排放标准，采用技术难度高的污水处理工艺，会增加企业的洗煤废水处理成本。

2 洗煤废水的特点

洗煤废水主要是由水、原生和次生煤泥混合构成的多项体系。洗煤废水中主要杂质包含粒度在0.5～1.0 mm范围的粗煤泥，粒度在0～0.5 mm范围的细煤泥和矿物质及黏土颗粒等。洗煤废水具有SS、CODcr、BOD5浓度高，ζ电位极负的特点，导致洗煤废水具有悬浊液和胶体的双重性质；而细煤泥和黏土颗粒度较小，不易沉淀，增加了煤泥水的处理难度，如果处理不达标会对生态环境造成严重污染[2]。

3 洗煤废水处理工艺的研究

污水处理厂在处理煤泥水时，应在水中添加一定量的混凝剂，来降低洗煤废水的电位，干扰洗煤废水中胶质稳定性，加快煤泥水的分离沉淀。

3.1 无机混凝剂的筛选

结合洗煤废水的特点，选用无机混凝药剂进行实验，并对实验流程和时间以及水的SS浓度、搅拌时间和速度进行严格规定。通过选用电石渣和石灰作为混凝剂对煤泥水进行处理，取得了良好的效果，但是石灰的颗粒度小、沉淀慢，增加了后续废水处理的难度。鉴于石灰和电石渣都属于工业废渣，采用石灰和电石渣作为混凝剂，可有效降低企业的生产成本[3]。

3.2 处理方案的确定

通过实验得出石灰和电石渣易破坏煤泥水的稳定性，加速水中颗粒凝聚沉降，但其沉降速度慢，需要添加絮凝剂来提升颗粒的沉降速度，改变其沉淀性能。实验表明，采用非离子型PAM作为絮凝剂最合适，选用电石渣和控制PAM的加入量以及搅拌时间、速度都对沉降造成影响。实验结果得出，PAM的投入取得了良好沉淀效果，电石渣的投入和搅拌时间对实验效果影响小。最佳的实验流程是：在100 mL洗煤废水中添加0.5 g电石渣，充分搅拌混匀，然后再投入2 mL质量分数为0.1%的PAM，搅拌90 s。

3.3 沉降实验

采用电石渣和PAM联合使用对洗煤废水进行处理是可行的，使用该工艺可分离出40%左右的清水，有效降低水中COD和SS浓度，同时，还可改善絮凝体的过滤效果，为后续的洗煤废水的脱水提供便利。将废水中的酸碱值降低到8左右的位置[4]。

4 煤炭洗选双膜法污水回用技术

4.1 工艺流程

煤炭洗选双膜法污水回用技术工艺流程图如图1所示。

图1 双膜法污水回用技术工艺流程图

4.2 双膜法污水回用技术各环节的主要功能

4.2.1 除油沉淀系统

洗煤废水预处理后水中含有大量的油脂和悬浮物，如果不经处理会增加后续的水处理系统的运行负荷。为此，使用隔油和混凝沉淀工艺对水中的油脂进行处理，借助高分子絮凝剂的吸附架桥和静电网捕功能，增强布朗运动，提高颗粒物和胶体的碰撞率，形成体积大、结构牢的絮体，提升絮凝泥水的分离效率。

4.2.2 杀菌系统

经除油沉淀处理后的水中会含有大量的微生物，残余的微生物群大量滋生还会对水处理膜系统正常运行造成严重影响。为此，在处理煤泥水时需在杀菌池中添加杀菌抑制药剂来抑制微生物的滋生。杀菌池还可作为后续废水处理系统的供水缓冲池。

4.2.3 过滤系统

煤泥水经过混凝沉淀处理后，水中还会有残余的悬浮物和油脂，为达到有效去除水中的残余杂质的目的，可选用砂滤或一体化净化器进行深度处理。

4.2.4 超滤系统

超滤膜水处理技术是将水处理膜制作成中空纤维式的结构，可有效去除颗粒直径为0.005～0.100 mm的水中颗粒物质，还可脱除5 000～100 000分子量的杂质。其工作原理是：将分离原水通过外力以一定的水流速度流经超滤膜，水中的可溶解性物质和比超滤膜孔径小的物质通过高压作用透过滤膜进入到低压区，而颗粒度大于超滤膜孔径的物质则截留下来流到废水浓缩液中。超滤膜系统可用来截留比过滤膜孔径大的大分子胶体物质，使小分子颗粒物溶质易透过超滤膜。有效提高反渗透超滤膜的使用寿命，减少针对超滤膜的化学清洗频率。

4.2.5 反渗透系统

利用反渗透系统对洗煤废水进行脱盐处理是目前污水处理的主要技术，由于其具有高效和节能的特点，该系统得到了广泛应用。双膜反渗透系统与传统的水处理分离技术从工艺上具有明显区别。其脱盐效率高，在煤炭洗选、煤化工、电力和制药领域应用广。随着我国环境保护压力的加大以及水资源的短缺，双膜反渗透污水回用技术成为工业生产中的主要污水处理技术之一。利用反渗透技术对洗煤废水进行脱盐可达95%的脱盐率，经过脱盐处理后的水还可再循环利用，以达到节能降耗目标。

5 结语

随着科学技术的不断发展与进步，将会有更多新的废水处理与回用技术被研发应用，以提升洗煤废水处理与回用的比例。实现洗煤废水的零排放，在保护生态环境的同时也为企业带来更多的产值和利润。如果将洗煤废水中的煤泥等副产品进行回收销售，既保护了生态环境，还为企业增加了产值和利润，实现了节能减排的良好效应，推动了煤炭洗选与加工行业的可持续发展。

[1]赵建光，谢青海.双浮子磁致伸缩传感器在洗煤污水处理系统中的应用[J].煤炭技术，2012（3）：118-119.

[2]黄廷林，李梅，高晓梅.结团絮凝工艺处理洗煤废水的研究[J].工业用水与废水，2002（5）：23-25.

[3]张宏伟.煤矿废水的处理及回用前景展望[J].科技风，2010（11）：218.

[4]贾楠.高浓度洗煤废水处理与回用技术研究[J].科技与企业，2012（6）：12-14.