摘要：随着经济的发展和人民生活水平的提高，人们对于环保的要求越来越高，对于废水处理的质量更加关心。与此同时，由于煤矿工业生产发展所带来的环境污染问题已使部分水源受到不同程度的污染。文章首先探讨了废水处理方法分类，论述了活性炭吸附法及其应用，后分析了活性碳吸附法在煤矿工业生产废水处理中的具体应用。
0 引言
改革开放30多年来，随着我国煤矿工业企业高速发展，其在生产运行中所产生的废水越来越多，且废水多含有有毒成分，但是处理上也越来越困难。为实现十八大提出的生态文明建设目标，我国开始花大力气整治煤炭工业领域方面的水污染工作。活性炭由于具有良好的吸附性能，化学性能稳定，可耐强酸及强碱，能经受水浸、高温、比水轻，是多孔性的疏水性吸附剂，因此已广泛的应用于处理城市饮用水和工业废水处理中，是污水处理的有效手段。本文为此具体探讨了煤矿工业生产废水的活性炭应用处理。
1 废水处理方法分类
由于缺乏经济可行的煤矿工业废水处理技术，全国每年产生煤矿工业废水近6亿多吨，绝大部分不能实现达标排放，环境污染非常严重，使得废水成为制约煤炭企业发展达标和影响流域环境质量的重要废水污染源。对于新型煤化工来说，气化废水成分复杂、水量大、处理困难，是处理关键。同时目前主要运行的煤矿工业工艺技术有固定床、流化床和气流床3种，3种气化工艺产生的废水氨含量均很高。其中，固定床工艺产生的酚、焦油含量较高，污染也很严重；气流炉工艺中，产生的甲酸化合物较高；氰化物在3种工艺中均有产生。因此需要针对不同的工艺，采用不同的废水处理方法。当前废水处理的方法主要有物理方法、化学方法与生物方法等，其中物理方法包括格栅沉淀气浮、过滤反渗透离心蒸发、结晶等处理工艺。化学法包括混凝、中和、氧气还原、吸附、离子交换法、膜分离、汽提、萃取等处理工艺等。生物法包括活性污泥法、生物膜法、自然生物处理法和厌氧生物处理法等。
2 活性炭吸附法及其应用
2.1 活性炭的特点
活性炭是一种经非凡处理的炭，具有无数细小孔隙，表面积巨大，活性炭的表面积为500-1500m2/g。包括许多种具有吸附能力的碳基物质，能够将许多化学物质吸附在其表面上。同时，活性炭能与多种化学物质结合，从而阻止这些物质的吸收，活性炭的吸附可分为物理吸附和化学吸附。物理吸附主要发生在活性炭丰富的微孔中，用于去除水和空气中杂质，这些杂质的分子直径须小于活性炭的孔径。
2.2 活性炭吸附法的作用机理
活性炭吸附是指利用活性炭的固体表面对水中的一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。活性炭产生吸附的主要原因是固体表而上的原子力场不饱和，有表面能，因而可以吸附某些分子以降低表面能。固体从溶液中吸附溶质分子后，溶液的浓度将降低，而被吸附的分子将在固体表面上浓聚。通常活性炭颗粒中的孔隙占颗粒总体积的70%~80%。这些孔隙形状多样，孔径分布范围很广，细孔壁的总表面积即比表面积一般高达500~1700m2/g。这就是为什么活性炭吸附能力强、吸附容量大的主要原因。
2.3 活性炭吸附法在水处理中的应用
活性炭吸附工艺是目前去除水中有机物的首先选择工艺。由于原料来源丰富，表面积大，对色、嗅味及其他有机物有良好的去除率。活性炭在水处理过程中的应用日益广泛。其中粉末活性炭，对除去水中藻细胞分泌物产生的低分子量DOC尤为有效，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 活性炭在废水处理过程中的除臭作用
利用活性炭吸附柱可以去掉很多恶臭的物质，如吲哚、乙醛等恶臭成分是通过物理吸附而去除的，硫醇与H2S则是在活性炭表面上进行氧化反应而进一步吸附去除的，活性炭在达到饱和之前，其对恶臭物质的去除率是保持相对稳定且其受气体负荷变化的冲击影响比较小，因此适应性比较广泛，但是吸附剂不便频繁再生，因而对被吸附气体的浓度要求不能太高。
2.3.2 活性炭处理含汞废水
活性炭有吸附汞和含汞化合物的性能，但吸附能力有限，只适宜于处理含汞量低的废水假如含汞的浓度较高，可以先用化学沉淀法处理，处理后含汞约1mg/L，高时可达2~3mg/L，然后再用活性炭做进一步的处理。
2.3.3 活性炭处理含铬废水
活性炭具有很强的物理吸附能力，有非常发达的微孔结构和较高的比表面积，能有效地去除废水中的铬。活性炭的表面存在大量的含氧基团如羧基、羟基等，它们都有静电吸附功能，对铬产生化学吸附作用。吸附后的废水可达到国家排放标准。试验表明：溶液中铬质量分数为50mg/L，pH=3，吸附时间5h时，活性炭的吸附性能和铬的去除率均达到较佳效果。活性炭处理含铬废水，吸附性能稳定，处理效率高，操作费用低，有一定的社会效益和经济效益。
3 活性碳吸附法的具体应用
煤矿废水主要包括煤炭开采过程中地质性涌、渗水，井下采煤过程中降尘洒水、消防及液压设备产生的含煤尘废水，前一部分主要是天然地下水，污染较小，后一部分是采煤时的人为用水，二者在地下混合使矿井废水既具有地下水特征，又受到人为污染，成分较为复杂。由于环境保护法的实施，多数煤矿企业的生产废水不是直接排放，多企业采用加氯法进行生产废水的消毒灭菌工作，且一般均采用废水进厂加氯（预氯化）和出水二次加氯2级消毒工艺。近年来国内外研究表明，卤素消毒副产物（DBPs）如三卤甲烷（THMs）和卤乙酸（HAAs）等，尤其是HAAs，具有较高的致癌风险。要想控制二次加氯产生的DBPs的浓度，只能依靠在水处理工序过程中强化对DBPs的去除效率。对某某地区几大煤矿生产企业的水质调查结果表明，预氯化可使水源中HAAs含量增加8~9.5倍，GAC吸附过滤工序可使总HAAs去除率提高46%-86%，是日前有效的DBPs去除方法。
某某矿业集团所属的以地表水为水源的煤矿生产企业都设有1.5m深的颗料活性炭滤池，设计滤速为9.5m/h。由于新炭主要以物理和化学吸附为主，运用活性炭滤池提高供水水质，加强对给水处理中的深度处理工艺的提升。一般采用水冲的形式，颗粒活性炭在使用过程中根据源水水质情况定期进行反冲洗。在应用中反冲强度需达到30%以上的滤池膨胀率。使用一定时间炭表面形成生物膜后，则以生物降解作用为主。同时在使用粉末炭时，须根据所要去除污染物的种类和浓度进行吸附试验，以确定活性炭种类和所需的粉炭量。同时近年来，该公司加大对矿井排放水的综合治理，对煤矿生产过程中产生的废水通过建立多级沉淀池进行沉淀，并实施专人专管，定期清理、回收沉淀的煤泥，减少煤泥流失，同时，将沉淀后的水集中至井下中间水仓，用于掘进打眼、防尘喷雾、冲洗岩壁等井下生产，而净化处理过的废水还被引至地面水池，用于卫生间冲洗、花圃浇灌、消防用水等。
4 结语
与传统的方法相比，基于活性炭的煤矿工业企业生产废水处理工艺方法操作简单，去除污染物能力强；同时煤矿工业企业废水处理的工程化设计能使企业的废水处理达到较优级别，使企业废水达到零排放。