據(jù)不完全統(tǒng)計， 我國每年煤礦區(qū)生活污水排放量超 8 億噸， 生活污水作為煤礦區(qū)三大水污染來源(礦井水、生活污水及煤化工廢水)，不少礦區(qū)生活污水只經(jīng)簡單或常規(guī)二級工藝處理后直接排放，排放水質(zhì)中仍含有相當(dāng)數(shù)量的 COD、氮和磷，由此導(dǎo)致的接納水體富營養(yǎng)化問題日益尖銳。 預(yù)處理是污水處理中的重要環(huán)節(jié)， 能有效降低廢水負(fù)荷，改善水質(zhì)，去除懸浮物與浮油等。 本研究采用強(qiáng)化混凝預(yù)技術(shù)對煤礦生活污水進(jìn)行處理， 考察其處理效果，為后續(xù)處理提供良好的水質(zhì)條件。

1、材料與方法

1.1 廢水來源

　　試驗廢水取自山西某煤礦礦區(qū)生活污水調(diào)節(jié)池， 原水 pH=6.8，COD=185 mg/L，SS=136 mg/L， TP=5.1 mg/L，水質(zhì)數(shù)據(jù)為連續(xù)15 天檢測平均值。

1.2 試驗方法

　　試驗主要考察混凝劑種類與投加量對煤礦生活污水中主要污染物的去除效果，混凝劑以PAC、PAFC 為主， 污染物包括COD、SS、TP。試驗均在1 L 燒杯中攪拌進(jìn)行，混凝反應(yīng)20 min，絮凝反應(yīng)20 min，反應(yīng)結(jié)束后取上清液測定水質(zhì)指標(biāo)。

1.3 分析方法

　　廢水COD、SS、 總磷均按照國家水質(zhì)檢測標(biāo)準(zhǔn)測定，試驗過程中的試劑均為分析純及以上。

2、結(jié)果與討論

2.1 煤礦生活污水COD 的去除

　　煤礦生活污水中的COD 可以分為溶解性COD 與非溶解性COD，通常情況城市生活污水中非溶解性COD 占總COD 的 50 %~80 %，本次試驗的煤礦生活污水COD 中含有約 35% 左右的SCOD( 溶解性COD)， 約65 % 為非溶解性COD?；炷恋硪揽夸X鹽、 鐵鹽的電荷性及其吸附架橋能力，能去除絕大部分的非溶解性COD，同時能吸附部分帶異性電荷的SCOD，使其與沉淀物一起分離去除。從實驗結(jié)果可以看出(圖1)，通過投加PAC/PAM 與 PAFC/PAM，煤礦生活污水COD從 175 mg/L 降至約60 mg/L左右，COD去除效果顯著。 PAC 與PAFC 的投加量決定了COD 的去除效果，當(dāng)無 PAM 投加時，污水中的COD 去除率約60 %，幾乎絕大部分的非溶解性COD 得到的有效的去除，污水濁度明顯下降。 少量的PAM 投加有助于提升絮凝效果， 增強(qiáng)溶解性污染物在絮體上的電吸附能力，進(jìn)一步提升COD 的去除效率。

　　PAFC 與 PAC 兩種不同混凝劑對污水COD 的去除效果相差不多，但由數(shù)據(jù)可以看出，PAFC 的投加有助于減少 PAM 的用量。 Jiao 等人在采用混凝沉淀處理低濃度污水時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)混凝劑的投加量大于 40~60 mg/L 時，其對濁度和溶解性有機(jī)物(DOC) 的去除效果最佳，而且混凝處理受 pH 影響較大，去除水中顆粒物的最佳 pH 應(yīng)為 6.5~7.0，DOC 去除效果隨 pH 增加而下降，最佳pH 不宜超過7.5。 本研究中的生活污水pH 為 6.8，與Jiao 等人的研究結(jié)果也相吻合。

2.2 懸浮物(SS)的去除

　　本研究分別采用了PAC 與PAFC 兩種混凝劑對煤礦生活污水進(jìn)行處理，其對SS 的去除效果。 煤礦生活污水中的 SS 主要由大顆粒無機(jī)物、細(xì)菌、不容性有機(jī)物組成，通常帶有大量的電荷。無機(jī)高分子混凝劑的水解產(chǎn)物具有離子形態(tài)大、形成絡(luò)合物的疏水性高、吸附能力強(qiáng)等特點，易于吸附顆粒物及膠體，從而達(dá)到對 SS 的有效去除。從圖2 a 可知，隨著 PAC 的投加量增大，SS 去除率增加。當(dāng)PAC 投加量為 40 mg/L 時，配合少量的 PAM，出水 SS 均達(dá)到了 50 mg/L 以下，而進(jìn)一步的 PAC 投加對SS 去除貢獻(xiàn)不大。 同時在相同 PAC 投加量的情況下，增加 PAM 的藥劑量對出水 SS 去除率貢獻(xiàn)較為微弱，當(dāng)PAM 投加量為 0.2 mg/L 時，SS 的去除率較為理想。PAC 與PAFC 不同之處在于 PAFC 中含有少量的 Fe 鹽，F(xiàn)e 的分子量約為 Al 的2 倍，其絮體沉淀速度相對較快， 容易減少絮體對于水中 SS 的捕捉效率，因此投加量越大，SS 的去除效果提升越不明顯。

2.3 總磷的去除

　　增加混凝劑的量可以提高除磷效果，且除磷效率與助凝劑無顯著相關(guān)性。 投加 40 mg/L 以上的PAC 或PAFC 均能使得礦區(qū)廢水中的總磷達(dá)到85 %以上的去除率，出水總磷濃度小于 0.4 mg/L，達(dá)一級排放標(biāo)準(zhǔn)。 礦區(qū)生活污水中的 P 主要來源于洗滌劑， 大致以三種形態(tài)存在：正磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機(jī)磷， 其中溶解性無機(jī)正磷酸鹽占大多數(shù)。 無機(jī)高分子絮凝劑在廢水除磷中的作用主要有兩種， 一方面發(fā)生絮凝反應(yīng)，使得磷酸鹽膠體脫穩(wěn);另一方面發(fā)生相的轉(zhuǎn)移，使溶解性的磷酸鹽轉(zhuǎn)化為非溶解性的顆粒態(tài)。同時，投加一定量的金屬離子，可以利用金屬離子的正電荷性與磷酸鹽的負(fù)電荷性產(chǎn)生電荷吸引，再通過金屬離子的沉淀作用固液分離后達(dá)到除磷目的。 此外，混凝劑中的主要原材料含有鋁酸鈣，污水中的磷酸鹽極易與 Ca 離子發(fā)生沉淀反應(yīng)，生成微溶于水的磷酸鈣， 磷酸鈣進(jìn)一步被混凝劑產(chǎn)生的絮體捕集去除，會繼續(xù)沉淀反應(yīng)的進(jìn)行，從而加強(qiáng)水中磷的去除。

3、結(jié)論

　　根據(jù)以上研究結(jié)果表明， 強(qiáng)化絮凝沉淀對煤礦生活污水具有較好的處理效果， 水中污染物去除效率隨著混凝劑投加量的增加，COD、SS、TP 的最高去除率分別達(dá)到 65.7 %、84.6 %和 95.7 %，處理后的出水水質(zhì)接近 《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級 B 標(biāo)準(zhǔn)，最佳的混凝劑投加量為 40 mg/L~60 mg/L。 少量助凝劑的投加有助于提升污水中 COD 和 SS 的去除， 總磷的去除效率于助凝劑無顯著相關(guān)。 該工藝方法簡單、操作方便、運行成本低， 可作為煤礦生活污水處理的前處理或末端深度處理的選擇之一。