我国是煤炭生产与消费大国，但大量的煤炭开采及洗选产生大量的煤泥水等生产污水，需要处理达标后排放或循环使用，增大了煤矿企业的生产成本。因此，研究低成本、高效的针对煤矿及洗煤厂的污水处理工艺，不仅可有效缓解企业压力，而且可起到保护环境的作用，有利于行业的可持续发展。

在煤矿开采矿井及配套洗煤厂生产过程中，污水来源主要有煤炭洗选过程中产生的洗煤废水以及煤矿采掘过程中抽出的含泥、粉尘矿井水等。以重介洗煤为例，每入选1 t原煤需3 t左右的循环水，经洗选后产生含有大量细小颗粒等的废水^[1]，这些洗煤废水经处理后得到的清水循环使用；矿井水通过高效浓缩器处理后，一部分作为洗煤补水、矿区绿化用水等，其余达标排放。

洗煤废水主要含有大量的悬浮物、煤泥和泥砂，少量的油污及起泡剂、絮凝剂等生产过程中添加的各种有机药剂。洗煤废水物质组分比较复杂，不同地区的煤矿、采用不同洗选工艺产生的洗煤废水差异较大，其主要特点表现为颗粒表面带有较强的负电荷、悬浮固体浓度和COD_Cr浓度很高、细小颗粒含量高、黏度大、污泥比阻大、过滤性能差。

针对洗煤废水的特性，目前主要的处理方法以絮凝法为主，过滤法为辅^[2]。絮凝法通过添加絮凝剂后自然沉降的原理达到净化洗煤废水的目的，其工艺流程如图 1所示。但絮凝剂价格一般较贵，使用量较大，处理1 t废水的絮凝剂成本约为0.3元，对于处理能力为3 000 kt/a的洗煤厂需处理洗煤废水量约9 000 kt/a，仅絮凝剂成本就需270万元左右，而且还需建设多个沉降池、絮凝池等，占地面积较大。过滤法适合大型洗煤厂采用，但过滤设备投资较大，且在系统运行过程中需要投运多台加压泵、煤泥泵、药剂加注泵等，运行中的电耗、折旧很高，故很少使用^[3]。

图 1

絮凝法洗煤废水处理工艺流程

高效浓缩器(图 2)采用高压、高精密的物理原理处理悬浮颗粒浓度低、量大的不溶性污水，其主要功能是将污水等浓缩后快速取得清澈的水。经浓缩器浓缩后的污水浓度高，将其送入沉淀池或板框式压滤机进行压滤。通过高效浓缩器处理后，大大降低了污水的处理负荷，有效减少污水处理中药剂使用量，具有显著的经济效益。

图 2

高效浓缩器示意

高效浓缩器采用高压运行，需安装高压水泵，工艺简单易操作，其工艺流程如图 3所示。洗煤废水、矿井水等经高效浓缩器处理后，清水直接进入工艺循环水系统，原后续处理系统用作事故应急处理，如设备大检修或发生大量油类、醇类水溶性污染物泄漏时，可使用应急处理系统除去污水中的有机污染物等。因此，高效浓缩器运用于絮凝法水处理系统中的效果最佳，对原系统的改变较少，只是在原工艺中增设了1台设备。

图 3

高效浓缩器简易工艺流程

以某3 000 kt/a洗煤厂为例，正常生产情况下产生洗煤废水量约9 000 kt/a，每月污水处理所需各种药剂费用超过20万元，并需修建多座大型絮凝池、沉淀池才能维持水处理系统正常运转。如采用高效浓缩器后，使污水中大部分的水得以快速回用或排放，在没有油污或可溶性污染物的情况下，几乎可省去药剂处理费用，有效降低了水处理成本。

高效浓缩器的主要作用是有效除去洗煤废水中不溶性污染物，因不使用药剂，处理成本低，经济效益显著，尤其适合于采用絮凝法污水处理系统的改进。经高效浓缩器处理后得到的清水可快速回用，有效减少原水处理系统中絮凝剂用量，降低了生产成本，有助于煤炭开采、洗选加工与环保的相互协调，促进行业的可持续发展。