A矿生产过程中产生大量的洗煤废水，其排水量可达4000m3/d。以往对洗煤废水的处理主要以沉淀池自然沉淀为主，处理净化效果不佳，排出后对自然环境造成一定的负面影响。有鉴于此，针对其原有处理工艺进行改造优化，确保净化后水质达到CJ25.1—89生活杂用水水质标准，以便于回收利用。
1、洗煤废水的构成和特性分析
1.1 洗煤废水的构成分析
矿井洗煤废水的主要构成杂物包括煤泥颗粒(细煤泥粒度0mm～0.5mm，粗煤泥粒度0.5mm～1mm)、黏土颗粒和矿物质等。一般情况下，洗煤废水兼具固体悬浮物(SS)质量浓度高、化学需氧量(COD)数值高、电位极为负的特性，这使得煤泥水不仅具有悬浊液的特性，同时还具有胶体特性，加之黏土颗粒和细煤泥颗粒密度小、难沉淀，进而导致洗煤废水污染严重的同时处理难度极高。经测量可知，A矿洗煤废水固体悬浮物质量浓度为1500mg/L，化学需氧量为200mg/L。
1.2 废水水质和水量分析
该矿废水设计处理流量为4000m3/d，废水原水质、原工艺处理后水质和排放标准如表1所示。
2、工艺改良分析
2.1 改良工艺选择分析针对废水样本进行对比试验分析，采取“絮凝沉淀+BAF(曝气生物滤池)”组合工艺对原工艺进行改良，对原有12个沉淀池的功能进行重新划分：8个沉淀池进行一级沉淀处理，2个沉淀池进行二级混凝沉淀处理，1个沉淀池充当生物滤池，1个沉淀池充当出水存储回用池。优化改良后的工艺增设了混凝反应池、生物滤池和调节储水池。图1所示即为改良优化后的工艺流程图。
2.2 工艺说明
a)废水部分。
先将废水经格栅后导入pH调整池，完成酸碱度调整后将其导入混凝池，再加入PAC(聚合氯化铝)和PAM(聚丙烯酰胺)药剂完成混凝后引入沉淀池中沉淀，经过沉淀后的废水引入中间调节池，并通过提升泵导入分配槽，通过分配槽后分配至8个曝气生物滤池(BIOFOR滤池)中，经生化降解后，再由生物滤池进入贮水池，最后贮水池中存水再由出水池出水，用于正常生产作业。此外，反冲洗水泵将水渍贮水池中的水导入曝气生物滤池后再流回沉淀池;
b)污泥部分。
废水中的污泥沉淀至沉淀池后通过人工清掏;
c)空气部分。
生化反应所需的空气由3台工艺曝气鼓风机在曝气生物滤池底部连续鼓入，同时曝气生物滤池反冲洗空气则由反冲洗罗茨鼓风机供应;
d)药剂添加。
在pH调整池内添加烧碱，在混凝池内添加PAC和PAM药剂；e)辅助设施，主要包括液位控制仪、水泵、风机切换装置等。
3、工艺运行分析
3.1 pH调整
作业时，在pH调整池中加入烧碱，将废水pH值调整至最佳，以便于为后续混凝反应提供适宜的环境条件。作业时采用计量泵与在线pH计联动的方式，持续自动加药至pH值达到8为止。烧碱添加配比为1∶100，也就是每100kg水中添加1kg烧碱。此外，在作业前必须对在线pH计进行校准。
3.2 混凝池
在混凝池中添加PAC和PAM药剂，使得固体悬浮物混凝沉淀，以降低其在废水中的质量浓度。结合试验分析，PAC质量分数选定为15%，也就是每100kg水中加入15kgPAC；PAM质量分数选定为0.1%，也就是每100kg水中加入0.1kg的PAM。作业时通过计量泵进行全天候自动加药。
3.3 曝气生物滤池
3.3.1 滤池挂膜
使用两阶段自然挂膜法。在第一阶段，将曝气量控制在50%以内，同时对滤池持续曝气供氧，依照25%的设计流量泵入废水后闷曝1d，重复操作3次;随后间歇曝气10d，期间每次曝气周期为6h，接着以20%的设计水力持续增大进水量，并同步增大曝气量。在这一阶段，应当对曝气生物滤池进出水的水质变化进行持续观测，从而判定生物膜生长情况。若出水水质稳定，则表明挂膜初步完成，此后进入第二阶段。在第二阶段，需进一步增大进水负荷和曝气负荷，防止因水力负荷的骤然变化而损坏发育不成熟的生物膜。当水力负荷持续增大至满负荷时，滤池中微生物膜的数量可以满足作业需求。此时，也应当将曝气负荷调至满负荷。
3.3.2 滤池运行
挂膜作业完成后，将整个系统调整至正常运行模式。此时，作业进水量应结合实际通过配水槽进行调控;供气量由曝气风机供给，并对进出水质进行持续监测。当水质污染程度较高或流量脉动过大而影响水质时，可通过启动罗茨风机增大O2供给量，从而提升净化效果。
3.3.3 滤池反冲洗
在过滤作业中，随着时间的推移，滤池生物膜会由于持续增殖而变厚，加之过滤截留的悬浮物数量不断增加，滤层阻力增大，从而降低过滤效果。这时，需要对滤池进行反冲洗作业，剔除滤池中老化的生物膜和滤床所截留的悬浮物，从而恢复正常处理能力。冲洗作业时，将时间控制在22min左右，冲洗周期为4d，每次对2个滤池进行反冲洗。
4、效果分析
4.1 悬浮物去除效果
图2所示为工艺改良后废水中固体悬浮物变化示意图。由图2分析可知，通过pH池调整并进行混凝沉淀后，固体悬浮物质量浓度降低超过90%，随后再通过曝气生物滤池中微生物膜的絮凝处理，最终出水固体悬浮物质量浓度低于10mg/L，废水中固体悬浮物整体去除率达到99%以上。
4.2 化学需氧量变化
图3所示为工艺改良后废水中化学需氧量变化示意图。由图3分析可知，经过两级沉淀池的处理后，化学需氧量降低率仅27%左右。废水中化学需氧量的降低主要依靠曝气生物滤池中微生物的降解，当废水通过曝气生物滤池后，其化学需氧量降低可达到90%以上，从而使得出水的化学需氧量不超过30mg/L。
5、结语
通过对洗煤废水处理工艺进行改良优化，废水全部达标，均能够被重新运用至矿井生产作业中。如此一来，每年可减少超过300t的洗煤废水流入自然环境中，减小矿井生产对自然环境的危害，同时每年可回收涌水近1.4×106t，创造水资源回收效益近1.5×106元。(来源：山西汾河焦煤股份有限公司回坡底矿)