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煤矿废水处理工艺方案的选择
根据煤矿废水处理工艺的设计和选用的原则，煤矿矿井废水属于含高浓度悬浮物、总铁、总锰超标的酸性废水；对于悬浮物、金属离子的去除率要求较高，因此，将采用一个技术成熟、处理效果稳定可靠的处理工艺，即：采用“中和调节+沉淀+过滤”的组合处理工艺；该处理工艺具有技术成熟、占地面积小、投资省、运行费用低、操作管理方便、出水水质好、处理效果稳定等优点。目前该处理技术已被广泛使用于煤矿废水处理工程上，并获得成功，整个系统运行稳定可靠，矿井废水经处理后能达到《煤炭工业污染排放标准》（GB20426-2006）的排放要求，60%的矿井废水处理后达到《煤矿井下消防、洒水设计规范》(GB 50383—2006)回用水标准。

煤矿废水水质

（1）设计进水水质

   矿井水中污染物与地质构造、煤炭伴生物、煤炭相邻岩层成分、开采强度、采煤方式等有关。煤矿矿井水水质监测结果，煤矿矿井水水质，如下表：

表1-1 煤矿矿井废水处理设计进水指标  （除pH外，单位为mg/L）


（2）设计出水水质（达标排放出水水质）

   矿井水处理后可达到《煤炭工业污染物排放标准》《煤炭工业小型矿井设计规范》规定的“消防洒水用水水质标准”，具体指标如下，具体指标见表1-2.

表1-2 达标排放出水主要水质指标   （除pH外，单位为mg/L）


煤矿矿井废水处理工艺流程图：


工程流程简介：

1.中和：矿井废水进入中和池，通过石灰和机械搅拌，使废水和石灰混合均匀，进行中和反应，调节PH值至碱性。

2.调节：矿井污水调节池主要作用是即均化水质水量，以及给后续工艺提供稳定的供水，也起到初沉的作用。

3.絮凝：经曝气后出水进入絮凝池中，通过加入聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）药剂，进行搅拌混合，使之发生絮凝反应。

4.沉淀：用于去除悬浮物，实现固液分离。沉淀池内安装斜管填料，实现浅层沉淀，斜管沉淀池与平流相比，能将紊流、湍流改善为稳定有序的浅层层流状态，颗粒沉降不受紊流干扰。斜管孔径内颗粒沉降距离仅为平流沉淀的1／7。

5.过滤：沉淀池出水进入中间水池内，通过提升泵将其提升至重力式无阀过滤器进行过滤处理。利用滤层的沉淀、机械筛滤等作用截留污水中残存的细小悬浮物。污水经无阀过滤器过滤后直接排入清水池。过滤器滤层吸收大量悬浮物后将导致滤速下降，必须定期对过滤层进行反冲洗。反冲洗采用自动虹吸反冲洗，并开启反洗排水阀门，水流自下而上通过滤层，将截留在滤层上的杂物排入反冲洗水池中。

6、污泥处理：系统处理过程中于调节池沉淀段、斜管沉淀池等部位将产生部分污泥，污泥定时排入污泥浓缩池浓缩，浓缩污泥由压滤机压滤脱水后清运至环保许可的规定填埋场。

7、清水回用：保护水资源是每一个企业及个人应尽的义务，本方案鼓励企业对处理后的清水进行回用。经系统处理后的出水SS≤25mg/L，可用于洗矿、扫除等环节。

8、排污口按规范设置，排放水有计量堰安装计量装置，回用水电磁流量计测量流量，使污水处理系统规范化。

构筑物设计及主要设备选型

1、土建构筑物设计及其配置设备

（1）中和池：

设置目的：用于调节废水PH值。

   设计计算：1座，采用半地上式钢混结构

            

（2）调节池：

设置目的：用于调节废水水量、水质，还起初沉作用。

   设计计算：1座，采用半地上式钢混结构

            

（3）石灰池

   设置目的：用于混合石灰，投入废水处理系统，调节废水pH值。

   设计计算：1座，采用地上式钢混结构

           

  （4）反应池

设置目的：用于废水絮凝混合反应。

设计计算：2座，采用半地上式钢混结构

（5）沉淀池

设置目的：用于沉淀废水中的悬浮物，斜管的表面负荷为1.39m3/(m2.h)。

设计计算：1座，采用半地上式钢混结构

（6）中间水池

设置目的：用于存储沉淀池的上清液。

设计计算：1座，采用半地上式钢混结构

（6）污泥浓缩池

   设置目的：用于浓缩污水处理过程中生产的污泥。

设计计算：1座，采用半地上式钢混结构

（7）过滤器基础

设置目的：用于安装钢制自动反冲洗无阀过滤器。

设计计算：1座，采用毛石砼结构基础。

（8）反冲洗水池

   设置目的：用于接收反冲洗排水阀排出的污水。

设计计算：1座，采用半地上式钢混结构

          

（9）回用水池

   设置目的：暂时储存处理消毒后的清水，采用次氯酸钠消毒。

设计计算：1座，采用半地上式钢混结构

（10）污泥干化池

   设置目的：用于干化污水处理过程中生产的污泥

设计计算：2座，采用地上式砖混结构

（11）压滤机基础

结构形式：钢混（上部棚架）

数    量：1座

功能及作用：安放压滤机

（12）操作管理房

      设置目的：主要用于放置风机、消毒器、投药设备等。

      设计参数：2间；

      结    构：采用地上砖混结构。

       煤矿矿井废水处理工程采用的主要土建构筑物见表3-1

表3-1  主要土建构筑物一览表


主要设备

表4-2   主要设备及报价表

钻井废水处理设备,石油钻井废水处理装置
    钻井废水主要是以大量钻井液处理剂作用下的膨润土颗粒所形成的稳定的胶体悬浮物体系，并含有很高的CODcr值和很深的色度，对于盐水钻井液钻井及水中矿化度较高的地区，废水中CL的含量也很高，如不经处理直接外排，将对环境及井场周围农田造成危害。由于钻井区域分布很广，有些地区地下水位较高，土壤渗透性强，对农作物较敏感，井场与地表水体相距较近，钻井废水即使完全控制在井场之内，污染物的下渗和迁移也可能造成土壤、地下水及地表水体不同程度的污染。对单一井场来说是点源污染，油气田布的多个井场则形成面源污染，对环境的影响很大。
    钻井废水的特性及污染程度是和钻井液体密切相关，因此，对不同的油气田、不同的钻探区和不同的井深，钻井过程中产生的污水性质也不尽相同。浅层清水钻井废水主要含油；用PAM（聚丙烯酰胺）钻井液则废水中含有的悬浮物、酚、铬、、油均超标；用普通钻井液则含油和少量悬浮物、酚、铬 ；采用深井钻井液体系，钻井废水中含油、酚、铬、悬浮物等。因此，钻井废水中主要污染物质为悬浮物、铬、酚和油。另外，由于钻井废水的性质受钻井液类型和组分的制约，其悬浮微粒-粘土多带负电荷，由于双电层的作用，污水具有一定的稳定性。

废水中除含 有大量的挥发酚、CODcr、硫化物外，还含有高浓度的氨氮及许多难降解的稠环芳烃和杂环化合物，如吲哚、萘、喹啉等。是一种成分复杂、污染物浓度高、色度大、毒性大、性质稳定的废水。近几年对于废水的二级处理一般采用多段生物处理工艺，如A2/0、A/O2和A2/O2工艺等。由于很多工业废水处理难度较大.传统的生物处理技术 废水处理效果不理想.而专性微生物用于很多工业废水处理，因处理成本低、效率高、易操作、无二次污染等特点.逐渐被推广使用。
专性微生物
专性微生物是对某种特定的污染物或者特定的 废水具有较高的去除效果的、、酵母菌、藻类等微生物专性微生物可从自然界中 筛选或经由基因重组产生些菌种在特定的污染环境中能够存活.它们即使不能利用废水中的污染成分做养分来源.对环境也有一定的耐受能力.这
专性微生物的来源
专性微生物菌种通过富集、驯化、培养从被污染的水、土壤或驯化好的污泥中分离得到李长征等.在处理焦化废水试验中使用的专性微生物菌种是从焦化厂曝气池活性污泥和处理工艺出水中筛选而 ，通过富集、驯化和分离纯化得到。大学针对焦化废水的特点.成功研制了专性微生物.并在首钢焦化污水处理厂进行了为期一年的试验.结果表明直接投加专性微生物菌种可以省去驯化过程.菌种对焦化废水适应能力强.处理效果好，且经过一年时间.菌种没有发生变异。
专性菌的生物强化技术
生物强化技术是为了提高系统对污染物的处理 能力.投加从自然界筛选出的专性菌或通过基因组合技术产生的菌种.以提高系统内生物处理效 率的方法 生物强化所利用的微生物来源于原有的生物降解体系或经过驯化、富集、筛选获得，甚至原有降解体系中不存在的微生物专性微生物 对污染物的生物强化作用主要表现为专性微生物对污染物的直接降解作用和专性微生物间的 共同代谢作用以及专性微生物对生物降解系统 中微生物种群和群落的调节作用。

有害废水处理
铅(Pb)是一种有毒的重金属元素，在环境中难降解，可被水生动植物富集吸收，进人食物链可能危害人畜安全。另外，直接饮用或皮肤接触含Pb水体均能使其进人人体，对人体健康造成危害。Pb中毒能导致人体出现、幻觉、、焦虑、肌无力等，且能损伤人的中枢系统，对肾、肝、生殖系统以及大脑都有严重危害。因此寻找一种、环保的方法处理含Pb废水，使其达标排放，减少环境污染，是急需研究和解决的环境问题。
吸附法是目前重金属废水处理的主要方法之一，其具有、简便和选择性好等优点。当前常用的吸附剂有树脂、壳聚糖、硅藻土、膨润土、活性炭等。利用农业废弃物制备的生物炭处理含重金属废水，是近年来吸附法的研究热点。


生物炭表面富含梭基、酚经基、碳基、酉昆基等多种官能团，有大量的孔隙结构，是一种的吸附剂。据统计，我国每年产生的农业废弃物达数千万t，这些农业废弃物是很好的廉价易得的生物炭原料。生物炭在水溶液中对As(V).Pb(II)和Cd(II)有巨大的吸附能力。当前一些报道应用稻壳、水稻秸秆、玉米秸秆等制备的生物炭对水体中重金属的吸附效果和特性进行研究，结果表明，生物炭表面具有较多的吸附位点，对水体中Pb2+,Cd2+等重金属的吸附效果较好。将生物炭进行改性或表面修饰能显著提高其吸附效果。
近年来，将吸附剂用磁性铁氧化物纳米粒子进行表面修饰，不仅能快速、地吸附去除废水的重金属离子，而且由于其特的磁学性质还可方便地外加磁铁进行回收，有很好的可重复再利用性，表现出良好的应用前景。CONC等将果胶吸附剂用磁性铁氧化物纳米粒子进行表面修饰，吸附Cu2+后再用EDTA对其进行再生，第5次再生后，仍可达到原始吸附容量的58.66%，再生利用性良好。许飘利用磁性纳米固定化黄抱原毛平革菌吸附重金属污染废水中的Pb2+，吸附量高达185.25mg/g，且经过吸附一解吸循环后仍能达到很好的去除效果。
目前，国内对生物炭表面负载磁性材料研究尚处于初期阶段，很有必要将吸附条件进行优化，确定吸附模型，探索其吸附机理。因此，本研究将谷壳生物炭改性后负载Fe3O4，制备成具有磁性的生物炭，通过对其进行表征分析及模拟废水中Pb2+的吸附效果研究，为磁性生物炭作为一种新型的吸附材料运用于实际工程打下坚实的理论基础。
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