肖桂元
[摘要]國(guó)投新集能源股份有限公司口孜東礦對(duì)生活污水處理站進(jìn)行提標(biāo)改造,原生物接觸氧化法處理工藝不變,在旁邊增加一套日處理能力為3000m3/d的IBR生物處理工藝,以增加生活污水處理站的處理能力提升處理效果,確保處理后的生活污水滿(mǎn)足礦中水回用要求和新的環(huán)保要求。
[關(guān)鍵詞]生活污水處理站 提標(biāo)改造 IBR生物處理工藝 中水回用 水質(zhì)
[中圖分類(lèi)號(hào)]TD7 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1009-5349(2016)12-0144-02
國(guó)投新集能源股份有限公司口孜東礦屬于安徽省“861”
行動(dòng)計(jì)劃新建項(xiàng)目,地處安徽省阜陽(yáng)市潁東區(qū)與潁上縣交界處,設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力500萬(wàn)噸/年,服務(wù)年限為60.2年。礦井采用立井開(kāi)拓方式,工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)布置主井、副井及中央回風(fēng)井3個(gè)井筒。[1]該礦生活污水站2008年建成,2011年投入使用,設(shè)計(jì)規(guī)模為2500m3/d。采用生物接觸氧化法處理工藝。生活污水處理站投入使用后,處理水量沒(méi)有超出設(shè)計(jì)能力,處理站運(yùn)行狀況良好,出水指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。但由于該礦生產(chǎn)布局逐步打開(kāi),礦井人員也逐漸增加,礦井后期生活污水量將達(dá)到 5000—5500m3/d,現(xiàn)有的生活污水處理站處理能力已不能滿(mǎn)足正常生產(chǎn)所需,擬保持一期生活污水處理站正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上增加一套IBR生物處理設(shè)施。
一、改造技術(shù)指標(biāo)分析
(一)工程規(guī)模
礦井目前總的生活用水量經(jīng)過(guò)詳細(xì)測(cè)算約為4101.35m3/d??紤]0.95的折減系數(shù)以及約500m3/d的工業(yè)排水,礦井總的污水量約為:Q=4101.35X0.95+500=4396.28m3/d。[2]
另一方面,礦井水源井目前每天抽采地下水量約為6000 m3/d,減去井下消防灑水用水量,地面每天用水量約為4600 m3/d。
綜合以上因素,同時(shí)考慮礦井的后續(xù)發(fā)展以及現(xiàn)有污水處理設(shè)施提標(biāo)的需要,污水處理能力定為5500m3/d,除了現(xiàn)有2500m3/d處理能力以外,解決礦井全部生活污水的處理,需擴(kuò)建約3000m3/d的生活污水處理能力。
(二)進(jìn)、出水水質(zhì)
1.進(jìn)水水質(zhì)
經(jīng)過(guò)取水樣進(jìn)行水質(zhì)化驗(yàn),生活污水進(jìn)水水質(zhì)為:PH值:7.5;SS:200mg/L;COD:150mg/l;BOD5:110mg/l。
2.出水水質(zhì)
回用的生活污水達(dá)到工業(yè)廣場(chǎng)選煤生產(chǎn)補(bǔ)水、建筑中水、綠化用水等水質(zhì)要求。[3]
井下消防灑水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn):PH6.0~9.0,懸浮物含量(SS)不超過(guò)30mg/L,大腸菌群不超過(guò)3個(gè)/L;城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(綠化、沖廁):濁度≤5NTU,BOD5≤10mg/L,氨氮≤10mg/L,總大腸菌群不超過(guò)3個(gè)/L。[4]
排放水要達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn):PH值6~9、SS≤10mg/L、CODcr≤50mg/L、BOD5≤10mg/L。[5]
二、改造施工方案
本次工程設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括污水泵房改造、3000m3/d的IBR生物反應(yīng)池、中水回用過(guò)濾車(chē)間、生活污水污泥處理系統(tǒng)、加藥間改造以及工業(yè)廣場(chǎng)污水管網(wǎng)、回用管網(wǎng)的改造完善等。
(一)污水泵房改造
利用現(xiàn)有污水泵房,重新設(shè)置污水提升泵3臺(tái),1臺(tái)供現(xiàn)有污水處理系統(tǒng),1臺(tái)供新建IBR生物反應(yīng)池,1臺(tái)備用。污水泵采用自吸式無(wú)堵塞排污泵。
(二)IBR生物反應(yīng)池
IBR生物反應(yīng)池的土建及設(shè)備安裝均按平均流量(3000m3/d)進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)采用2座IBR生物反應(yīng)池,合建。
功能:IBR生物反應(yīng)池是污水處理關(guān)鍵性構(gòu)筑物,利用微生物菌群的不同功能,進(jìn)行生物脫氮除磷,同時(shí)去除有機(jī)物,并進(jìn)行泥水分離,將剩余污泥送入污泥濃縮池,濃縮后脫水。
(三)活性砂過(guò)濾系統(tǒng)
IBR生物反應(yīng)池出水及一期生物接觸氧化池出水通過(guò)活性砂過(guò)濾系統(tǒng)處理后達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)或回用。
(四)生活污泥處理系統(tǒng)
二期工程增設(shè)生活污水污泥處理系統(tǒng),對(duì)全廠生活污水污泥進(jìn)行就地脫水處理。一期生活污水定期排泥,IBR池靜置沉淀15~30min后排泥。一、二期污水處理剩余污泥均自流至污泥濃縮池,經(jīng)濃縮后的剩余污泥提升至螺旋污泥脫水機(jī)進(jìn)行脫水處理。脫水處理后的生活污泥量較少,可作為綠化施肥或與生活垃圾一并處理。
(五)污水管網(wǎng)改造[6]
污水管網(wǎng)改造工程分兩部分:一部分為通風(fēng)區(qū)隊(duì)樓、機(jī)電運(yùn)輸區(qū)隊(duì)樓、采制化辦公樓等排水;一部分為單身區(qū)安居工程建設(shè)后的配套管網(wǎng)建設(shè)。本次設(shè)計(jì)在煤泥沉淀池附近設(shè)污水泵房一座,利用原煤泥沉淀池出水管作為壓力排水管,將該三幢辦公樓的生活污水排至污水處理站。
單身區(qū)再建7幢單身宿舍樓后,由于污水管網(wǎng)標(biāo)高、管徑等限制,其生活污水將不能自流至礦井生活污水處理站污水泵房。本次設(shè)計(jì)在單身區(qū)設(shè)污水泵房一座,場(chǎng)前區(qū)單身宿舍B、C、D、E幢及新建單身宿舍樓的生活污水均自流至該污水泵房,最后通過(guò)污水泵提升至污水處理站調(diào)節(jié)池。
三、IBR工藝特點(diǎn)
該礦生活污水特點(diǎn):水量小、BOD值偏低且含有部分煤粒、煤粉。經(jīng)污水調(diào)節(jié)池均質(zhì)調(diào)節(jié)后的生活污水通過(guò)常規(guī)的二級(jí)生化處理后可達(dá)到部分回用標(biāo)準(zhǔn),但若達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)或作為中水回用,需再進(jìn)行深度處理。常規(guī)的二級(jí)生化處理主要方法有活性污泥法和生物膜法?;钚晕勰喾ㄟ\(yùn)行穩(wěn)定、耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),但基建費(fèi)用高、管理復(fù)雜,適合于大、中型污水處理廠。生物膜法對(duì)中、小型污水處理廠使用較多,口孜東礦井現(xiàn)有污水處理站就是采用生物膜法中的接觸氧化法。接觸氧化法對(duì)沖擊負(fù)荷適應(yīng)性強(qiáng)、不需污泥回流、管理簡(jiǎn)單,但運(yùn)行成本較高、脫N除P效果較差。
IBR是一種集生物反應(yīng)及沉淀于一體的連續(xù)進(jìn)出水間歇曝氣的周期循環(huán)活性污泥法生物反應(yīng)器。IBR生化是通過(guò)調(diào)節(jié)曝/停比在反應(yīng)池中營(yíng)造多級(jí)好氧/缺氧/厭氧狀態(tài),使污水在反應(yīng)器中處于最佳的脫氮除磷工況,從而最大限度地去除污水中氮、磷,IBR內(nèi)動(dòng)力設(shè)備只有潛污泵與潛水?dāng)嚢杵?。配置的自控裝置可根據(jù)原污水水質(zhì)水量,靈活調(diào)整IBR運(yùn)行模式,在保證出水水質(zhì)前提下,使工藝能量消耗最小值。該工藝具有構(gòu)筑物少、用地節(jié)省,機(jī)電設(shè)備少、能量消耗低、運(yùn)行費(fèi)用低,控制簡(jiǎn)單,運(yùn)行無(wú)噪音污染等特點(diǎn)。
根據(jù)污水處理廠進(jìn)水及出水水質(zhì)要求,并結(jié)合擬建污水處理廠用地條件、規(guī)模、管理水平等因素綜合考慮,決定采用IBR生物處理工藝,深度處理采用活性砂過(guò)濾系統(tǒng)。在夏季部分時(shí)間段進(jìn)水磷超標(biāo)時(shí),采用投加強(qiáng)化藥劑的方法進(jìn)行去磷處理。IBR工藝設(shè)計(jì)處理水量按3000m3/d考慮。工藝流程如下:生活污水→調(diào)節(jié)池→提升泵房→IBR生物反應(yīng)池→活性砂過(guò)濾系統(tǒng)→生產(chǎn)水池→回用。
四、成本分析
(一)社會(huì)效益分析
本工程的實(shí)施,大大減少了污染物的排放量,改善了礦井周邊生活環(huán)境,改善了企業(yè)與周邊居民的關(guān)系,提高了企業(yè)的綜合效益,促進(jìn)了礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展。[7]
(二)環(huán)境效益分析
本工程實(shí)施后,生活污水每天運(yùn)行量按5500m3計(jì)算,一年運(yùn)行365天,每年可消減SS約300噸,每年可消減COD約400噸,大大減少了對(duì)周邊環(huán)境的污染;本工程每天回用中水為4171.8m3,也即每年少抽采地下水 1522707m3,很好地保護(hù)了水資源環(huán)境。
(三)經(jīng)濟(jì)效益分析
本工程經(jīng)濟(jì)效益分析時(shí),應(yīng)只計(jì)算為提高中水回用而增加的投資和運(yùn)行成本,為達(dá)到環(huán)保要求和配套安居工程的建設(shè)成本除外。本工程每天回用中水約為4171.8m3。也即每年少抽采地下水1522707m3。目前礦井抽采地下水包含水資源費(fèi)及設(shè)備折舊、電費(fèi)等約為0.85元/m3,即每年可節(jié)約抽水成本約129.43萬(wàn)元(A)。完善本次工程,提高中水回用率,需增加投資約293.45萬(wàn)元。按15年使用年限考慮,每年折算為19.56萬(wàn)元(B);同時(shí)需增加處理成本及人員工資、設(shè)備維修費(fèi)用約為0.15元/m3水,每年增加成本24.78萬(wàn)元(C)。
本項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算如下:年經(jīng)濟(jì)效益=A-B-C=129.43-19.56-24.78=85.09萬(wàn)元
五、效果分析
試運(yùn)行后,委托阜陽(yáng)市環(huán)境監(jiān)測(cè)站對(duì)生活污水處理站進(jìn)口和排口進(jìn)行監(jiān)測(cè),具體數(shù)據(jù)如下:
通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出,此次改造達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期處理效果。
六、結(jié)論
綜上所述,IBR生物處理工藝在該礦的生活污水處理站改造中應(yīng)用取得了較好的效果,通過(guò)同時(shí)改造配套中水回用系統(tǒng),不僅節(jié)約了水資源,減少了地下水的開(kāi)采量,而且具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。從經(jīng)濟(jì)角度和國(guó)家環(huán)保政策方面分析,本工程的建設(shè)是可行的,該工藝值得大力推廣。
【參考文獻(xiàn)】
[1]口孜東礦井及選煤廠初步設(shè)計(jì)[M].2006.
[2]煤炭工業(yè)給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范[M].GB50810-2012.
[3]建筑中水設(shè)計(jì)規(guī)范[M].GB50336-2002.
[4]煤礦井下消防、灑水設(shè)計(jì)規(guī)范[M].GB 50383-2006.
[5]城鎮(zhèn)污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)[M].GB18918-2002.
[6]室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范[M].GB 50014-2006.
[7]中華人民共和國(guó)水污染防治法[M].2008.2.28.
責(zé)任編輯:張麗