摘要：隨著經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對于環(huán)保的要求越來越高，對于廢水處理的質量更加關心。與此同時，由于煤礦工業(yè)生產發(fā)展所帶來的環(huán)境污染問題已使部分水源受到不同程度的污染。文章首先探討了廢水處理方法分類，論述了活性炭吸附法及其應用，后分析了活性碳吸附法在煤礦工業(yè)生產廢水處理中的具體應用。
0 引言
改革開放30多年來，隨著我國煤礦工業(yè)企業(yè)高速發(fā)展，其在生產運行中所產生的廢水越來越多，且廢水多含有有毒成分，但是處理上也越來越困難。為實現十八大提出的生態(tài)文明建設目標，我國開始花大力氣整治煤炭工業(yè)領域方面的水污染工作。活性炭由于具有良好的吸附性能，化學性能穩(wěn)定，可耐強酸及強堿，能經受水浸、高溫、比水輕，是多孔性的疏水性吸附劑，因此已廣泛的應用于處理城市飲用水和工業(yè)廢水處理中，是污水處理的有效手段。本文為此具體探討了煤礦工業(yè)生產廢水的活性炭應用處理。
1 廢水處理方法分類
由于缺乏經濟可行的煤礦工業(yè)廢水處理技術，全國每年產生煤礦工業(yè)廢水近6億多噸，絕大部分不能實現達標排放，環(huán)境污染非常嚴重，使得廢水成為制約煤炭企業(yè)發(fā)展達標和影響流域環(huán)境質量的重要廢水污染源。對于新型煤化工來說，氣化廢水成分復雜、水量大、處理困難，是處理關鍵。同時目前主要運行的煤礦工業(yè)工藝技術有固定床、流化床和氣流床3種，3種氣化工藝產生的廢水氨含量均很高。其中，固定床工藝產生的酚、焦油含量較高，污染也很嚴重；氣流爐工藝中，產生的甲酸化合物較高；氰化物在3種工藝中均有產生。因此需要針對不同的工藝，采用不同的廢水處理方法。當前廢水處理的方法主要有物理方法、化學方法與生物方法等，其中物理方法包括格柵沉淀氣浮、過濾反滲透離心蒸發(fā)、結晶等處理工藝。化學法包括混凝、中和、氧氣還原、吸附、離子交換法、膜分離、汽提、萃取等處理工藝等。生物法包括活性污泥法、生物膜法、自然生物處理法和厭氧生物處理法等。
2 活性炭吸附法及其應用
2.1 活性炭的特點
活性炭是一種經非凡處理的炭，具有無數細小孔隙，表面積巨大，活性炭的表面積為500-1500m2/g。包括許多種具有吸附能力的碳基物質，能夠將許多化學物質吸附在其表面上。同時，活性炭能與多種化學物質結合，從而阻止這些物質的吸收，活性炭的吸附可分為物理吸附和化學吸附。物理吸附主要發(fā)生在活性炭豐富的微孔中，用于去除水和空氣中雜質，這些雜質的分子直徑須小于活性炭的孔徑。
2.2 活性炭吸附法的作用機理
活性炭吸附是指利用活性炭的固體表面對水中的一種或多種物質的吸附作用，以達到凈化水質的目的。活性炭產生吸附的主要原因是固體表而上的原子力場不飽和，有表面能，因而可以吸附某些分子以降低表面能。固體從溶液中吸附溶質分子后，溶液的濃度將降低，而被吸附的分子將在固體表面上濃聚。通常活性炭顆粒中的孔隙占顆粒總體積的70%~80%。這些孔隙形狀多樣，孔徑分布范圍很廣，細孔壁的總表面積即比表面積一般高達500~1700m2/g。這就是為什么活性炭吸附能力強、吸附容量大的主要原因。
2.3 活性炭吸附法在水處理中的應用
活性炭吸附工藝是目前去除水中有機物的首先選擇工藝。由于原料來源豐富，表面積大，對色、嗅味及其他有機物有良好的去除率。活性炭在水處理過程中的應用日益廣泛。其中粉末活性炭，對除去水中藻細胞分泌物產生的低分子量DOC尤為有效，并能有效地去除水中的微囊藻毒素，有效地降低出水的臭味。
2.3.1 活性炭在廢水處理過程中的除臭作用
利用活性炭吸附柱可以去掉很多惡臭的物質，如吲哚、乙醛等惡臭成分是通過物理吸附而去除的，硫醇與H2S則是在活性炭表面上進行氧化反應而進一步吸附去除的，活性炭在達到飽和之前，其對惡臭物質的去除率是保持相對穩(wěn)定且其受氣體負荷變化的沖擊影響比較小，因此適應性比較廣泛，但是吸附劑不便頻繁再生，因而對被吸附氣體的濃度要求不能太高。
2.3.2 活性炭處理含汞廢水
活性炭有吸附汞和含汞化合物的性能，但吸附能力有限，只適宜于處理含汞量低的廢水假如含汞的濃度較高，可以先用化學沉淀法處理，處理后含汞約1mg/L，高時可達2~3mg/L，然后再用活性炭做進一步的處理。
2.3.3 活性炭處理含鉻廢水
活性炭具有很強的物理吸附能力，有非常發(fā)達的微孔結構和較高的比表面積，能有效地去除廢水中的鉻。活性炭的表面存在大量的含氧基團如羧基、羥基等，它們都有靜電吸附功能，對鉻產生化學吸附作用。吸附后的廢水可達到國家排放標準。試驗表明：溶液中鉻質量分數為50mg/L，pH=3，吸附時間5h時，活性炭的吸附性能和鉻的去除率均達到較佳效果。活性炭處理含鉻廢水，吸附性能穩(wěn)定，處理效率高，操作費用低，有一定的社會效益和經濟效益。
3 活性碳吸附法的具體應用
煤礦廢水主要包括煤炭開采過程中地質性涌、滲水，井下采煤過程中降塵灑水、消防及液壓設備產生的含煤塵廢水，前一部分主要是天然地下水，污染較小，后一部分是采煤時的人為用水，二者在地下混合使礦井廢水既具有地下水特征，又受到人為污染，成分較為復雜。由于環(huán)境保護法的實施，多數煤礦企業(yè)的生產廢水不是直接排放，多企業(yè)采用加氯法進行生產廢水的消毒滅菌工作，且一般均采用廢水進廠加氯（預氯化）和出水二次加氯2級消毒工藝。近年來國內外研究表明，鹵素消毒副產物（DBPs）如三鹵甲烷（THMs）和鹵乙酸（HAAs）等，尤其是HAAs，具有較高的致癌風險。要想控制二次加氯產生的DBPs的濃度，只能依靠在水處理工序過程中強化對DBPs的去除效率。對某某地區(qū)幾大煤礦生產企業(yè)的水質調查結果表明，預氯化可使水源中HAAs含量增加8~9.5倍，GAC吸附過濾工序可使總HAAs去除率提高46%-86%，是日前有效的DBPs去除方法。
某某礦業(yè)集團所屬的以地表水為水源的煤礦生產企業(yè)都設有1.5m深的顆料活性炭濾池，設計濾速為9.5m/h。由于新炭主要以物理和化學吸附為主，運用活性炭濾池提高供水水質，加強對給水處理中的深度處理工藝的提升。一般采用水沖的形式，顆粒活性炭在使用過程中根據源水水質情況定期進行反沖洗。在應用中反沖強度需達到30%以上的濾池膨脹率。使用一定時間炭表面形成生物膜后，則以生物降解作用為主。同時在使用粉末炭時，須根據所要去除污染物的種類和濃度進行吸附試驗，以確定活性炭種類和所需的粉炭量。同時近年來，該公司加大對礦井排放水的綜合治理，對煤礦生產過程中產生的廢水通過建立多級沉淀池進行沉淀，并實施專人專管，定期清理、回收沉淀的煤泥，減少煤泥流失，同時，將沉淀后的水集中至井下中間水倉，用于掘進打眼、防塵噴霧、沖洗巖壁等井下生產，而凈化處理過的廢水還被引至地面水池，用于衛(wèi)生間沖洗、花圃澆灌、消防用水等。
4 結語
與傳統(tǒng)的方法相比，基于活性炭的煤礦工業(yè)企業(yè)生產廢水處理工藝方法操作簡單，去除污染物能力強；同時煤礦工業(yè)企業(yè)廢水處理的工程化設計能使企業(yè)的廢水處理達到較優(yōu)級別，使企業(yè)廢水達到零排放。