肖娟

摘要：蘆村二號(hào)煤礦地處水資源嚴(yán)重匱乏地區(qū)，煤礦用水十分突出，解決煤礦缺水問(wèn)題的有效途徑除了考慮開(kāi)發(fā)地下水源外，提高生活污水的重復(fù)利用率也是一個(gè)重要方面。本文以蘆村二號(hào)礦井生活污水處理利用工程實(shí)例為背景，論述了蘆村二號(hào)生活污水處理工藝及回用途徑，為其他類似礦井開(kāi)展生活污水資源化利用提供借鑒。

關(guān)鍵詞：生活污水; 水處理; MBR工藝

1 前言

蘆村二號(hào)煤礦地處陜西省延安市。該市是一個(gè)水資源十分貧乏的地區(qū)，長(zhǎng)期以來(lái)，干旱缺水一直是該市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要制約因素。因此，用水問(wèn)題成為蘆村二號(hào)煤礦需要重點(diǎn)考慮的因素，除了從地下水源方面考慮外，如何減少生活污水外排量，提高生活污水的重復(fù)利用率，也是解決礦井用水問(wèn)題的重要途徑。煤礦生活污水經(jīng)處理檢測(cè)達(dá)標(biāo)之后，可以廣泛的應(yīng)用于生活、生產(chǎn)當(dāng)中[1]，既減少了水污染，又增加了可利用的水資源量，具有明顯的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。本文從蘆村二號(hào)生活污水處理利用工程實(shí)例出發(fā)，對(duì)其生活污水處理工藝、回用途徑進(jìn)行了詳細(xì)論述，為其他類似礦井開(kāi)展生活污水資源化利用提供借鑒。

2 生活污水概況

2.1 生活污水水質(zhì)特征

蘆村二號(hào)礦井生活污水主要包括食堂、浴室、洗衣房、單身宿舍以及辦公樓等排放的生活污水，以及礦燈房等生產(chǎn)部門(mén)排放的少量生產(chǎn)廢水，主要污染物為CODcr、氨氮、BOD5、SS和總磷等。預(yù)測(cè)蘆村二號(hào)煤礦生活污水主要水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

2.2 生活污水回用途徑

蘆村二號(hào)煤礦礦井實(shí)際生活污水排放量約為388.3m3/d，考慮到隨著煤礦的發(fā)展，水量可能會(huì)增加，因此確定工業(yè)場(chǎng)地生活污水處理站的設(shè)計(jì)規(guī)模為600m3/d，日工作時(shí)間為24h。根據(jù)煤礦生產(chǎn)用水對(duì)水質(zhì)水量的需求，考慮處理后的生活污水全部回用不外排。生活污水經(jīng)處理后39 m3/d為污水處理站自用水量，120m3/d用于綠化澆灑用水，229.3m3/d用于選煤廠生產(chǎn)補(bǔ)充水。各用水項(xiàng)目的用水水質(zhì)要求分述如下：

1）場(chǎng)地綠化澆灑用水水質(zhì)需達(dá)到《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)》（GB/T18920-2020）的城市綠化和道路清掃標(biāo)準(zhǔn)，主要指標(biāo)見(jiàn)表2;

2）選煤廠生產(chǎn)補(bǔ)充水應(yīng)達(dá)到《煤炭洗選工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB50359-2016）中選煤用水的水質(zhì)指標(biāo)要求，主要指標(biāo)見(jiàn)表3;

3 生活污水處理工藝

由蘆村二號(hào)煤礦生活污水的水質(zhì)情況以及各回用途徑的回水的水質(zhì)指標(biāo)可以看出，生活污水處理的重點(diǎn)是水中的懸浮物（SS）、BOD5、氨氮、濁度、大腸埃希氏菌等。

3.1 生活污水處理工藝選擇

由于回用水水質(zhì)要求較高，需采用一級(jí)處理+二級(jí)處理+深度處理的組合工藝才能達(dá)到出水水質(zhì)要求。

一級(jí)處理主要為格柵、沉砂、沉淀等物理方法，主要作用是去除污水中大顆粒的污染物。

二級(jí)處理是污水處理工藝的核心部分，由于生活污水具有良好的可生化性，C、N、P的營(yíng)養(yǎng)比例均衡，一般采用生物處理法。污水生物處理過(guò)程是指利用微生物的新陳代謝把污水中存在的各種溶解態(tài)或膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無(wú)害化物質(zhì)[2]。生物法包括活性污泥法，生物濾池兩大類，又以活性污泥法為主?；钚晕勰喾ㄓ泻芏嘈褪剑磦鹘y(tǒng)活性污泥工藝，AB工藝及其變形工藝（SBR工藝 、A/O工藝 、A2/O工藝，氧化溝工藝）。AB法是在常規(guī)活性污泥和兩段活性污泥法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的生物處理技術(shù)[3]，A段為高負(fù)荷的生物吸附區(qū)，B段為低負(fù)荷處理區(qū)。

深度處理的目的是進(jìn)一步去除二級(jí)處理未能完全去除的有機(jī)污染物、SS、礦化物、色度、嗅味、病原微生物等。常用的比較成熟的深度處理單元技術(shù)包括介質(zhì)過(guò)濾、膜處理、消毒等。

經(jīng)過(guò)綜合分析蘆村二號(hào)煤礦生活污水處理站進(jìn)水水質(zhì)水量及需要達(dá)到的回用水水質(zhì)，提出以下兩套方案：

方案一：格柵+A2O工藝+過(guò)濾+消毒

工藝耐沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)，相對(duì)成熟、積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)多、運(yùn)行穩(wěn)定;對(duì)有機(jī)物、氮、磷都有較高的去除效率;需設(shè)二沉池、中間水池及過(guò)濾器，且過(guò)濾器需定期反沖洗，流程及運(yùn)行復(fù)雜，占地面積較大;污泥量較大;投資運(yùn)行成本較低，適用于大型水處理站。

方案二：格柵+內(nèi)置式MBR中水一體化設(shè)備+消毒

內(nèi)置式MBR中水一體化設(shè)備是膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型廢水處理技術(shù)，把膜組件放到生物反應(yīng)器中，在反應(yīng)器中利用抽吸泵的功率運(yùn)行，達(dá)到過(guò)濾液的效果[4]。膜組件前采用A2O生物工藝去除了大部分污染物，降低了膜污染程度，延延長(zhǎng)了膜組件使用壽命。該工藝的主要特點(diǎn)是：由于膜的高效過(guò)濾作用，出水水質(zhì)好;污泥濃度高，停留時(shí)間長(zhǎng)，F(xiàn)/M值低，有機(jī)物降解徹底，剩余污泥產(chǎn)量少，減少了污泥處理系統(tǒng)的負(fù)擔(dān);膜組件代替了二沉池和過(guò)濾器，也無(wú)需設(shè)中間水池，工藝流程簡(jiǎn)單，易于操作和管理，占地面積小;在進(jìn)水有機(jī)物含量不足時(shí)，可進(jìn)行內(nèi)源反硝化，保證脫氮效果和最終出水水質(zhì);實(shí)現(xiàn)了HRT與SRT的完全分離，膜分離單元不受污泥膨脹等因素的影響，易于設(shè)計(jì)成自動(dòng)控制系統(tǒng)，從而使管理簡(jiǎn)單易行;更耐低溫，更適用于北方寒冷季節(jié);膜材料價(jià)格相對(duì)較高，初期投資較大，且需要定期更換膜組件;為克服膜污染，需采用膜下曝氣的方式在膜的表面提供一定的錯(cuò)流流速，造成運(yùn)行能耗較高;膜組件運(yùn)行一定時(shí)間后需進(jìn)行清洗。該工藝在適用于中小規(guī)模污水生物處理。

由于蘆村二號(hào)煤礦生活污水量較小，且回用水水質(zhì)要求較高，進(jìn)行綜合考慮，本工程選擇方案二。雖然膜組件的投資成本較高，但也省去了很多基建費(fèi)用。且由于方案二污泥量少，也同時(shí)減少了污泥系統(tǒng)的運(yùn)行成本。膜組件采用市面上較為先進(jìn)的新技術(shù)，達(dá)到低溶解氧，高污泥濃度，最大程度降低了動(dòng)力消耗。設(shè)兩套MBR中水一體化設(shè)備并列運(yùn)行，保證了膜清洗時(shí)不影響生活污水處理站的正常運(yùn)行。

3.2 礦井生活污水處理工藝流程

蘆村二號(hào)煤礦生活污水處理工藝流程見(jiàn)圖1

生活污水流經(jīng)格柵渠后格柵機(jī)將污水中的漂浮物攔截并去除，進(jìn)入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池中污水由污水提升泵提升至MBR中水一體化設(shè)備，并依次完成厭氧、缺氧、好氧、膜過(guò)濾過(guò)程。一體化污水處理設(shè)備出水一部分進(jìn)入綠化水池，經(jīng)消毒后由綠化變頻泵供至室外綠化管網(wǎng)用于綠化澆灑;一部分進(jìn)入選煤廠補(bǔ)水水池，經(jīng)消毒后由選煤廠補(bǔ)水泵輸送至選煤廠。一體化污水處理設(shè)備的剩余污泥則通過(guò)污泥回流泵排入污泥池，污泥池內(nèi)污泥經(jīng)泵輸送至板框壓濾機(jī)進(jìn)行脫水處理后外運(yùn)。

4 運(yùn)行管理效益分析

4.1 運(yùn)行管理

蘆村二號(hào)煤礦生活污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，自動(dòng)停、啟設(shè)備，自動(dòng)加藥、自動(dòng)排泥的全過(guò)程監(jiān)控。儀表檢測(cè)系統(tǒng)包括加藥流量、處理流量、水池液位和加藥箱液位進(jìn)水和出水濁度等連續(xù)自動(dòng)檢測(cè)。操作控制柜設(shè)有自動(dòng)、手動(dòng)二檔;巡視有異常情況時(shí)將系統(tǒng)處于手動(dòng)檔，可直接在柜上操作。

4.2 效益分析

本次對(duì)水處理系統(tǒng)從設(shè)計(jì)理念，工藝流程，設(shè)備選用，平面布局等多個(gè)方面進(jìn)行了優(yōu)化，選用了符合國(guó)家政策的先進(jìn)節(jié)能設(shè)備。生活污水達(dá)標(biāo)處理后回用于選煤廠生產(chǎn)補(bǔ)充水、綠化澆灑用水，無(wú)外排，回用水量為349.3m3/d，每年可節(jié)約水資源約11.5萬(wàn)m3，有效地保護(hù)了當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境，具有可觀的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)效益。

5 結(jié)論

生活污水既是一種污染源，也是一種水資源，特別是蘆村二號(hào)煤礦所處的缺水地區(qū)，處理并回收生活污水具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，緩解了當(dāng)?shù)氐挠盟畨毫?，減輕了環(huán)境負(fù)荷，對(duì)促進(jìn)區(qū)域發(fā)展起到了積極作用。

參考文獻(xiàn)：

1.朱文麗. 試探煤礦生活污水處理與利用[J].山東：山東煤炭科技，2016.

2.王凱軍，賈立敏. 城市污水生物處理技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

3.Arsov R，Ribarova I，Nikolov N，et al.Two phase anaerobic technology for domestic wastewater treatment at ambient temperature [J].Water Science and Technology，1999，39（8）：115～122.

4.宋海嬌.MBR工藝在住宅小區(qū)中水回用中應(yīng)用研究[J].臺(tái)州：資源節(jié)約與環(huán)保，2016.