劉 通

（霍州煤電集團晉北煤業(yè)有限公司環(huán)保節(jié)能中心，山西 忻州 035100）

近年來，隨著我國對生態(tài)環(huán)保問題的重視，污水排放標準越來越高。為降低煤礦企業(yè)的成本，尋找一種經(jīng)濟實惠、高效的煤礦生活污水深度處理混凝藥劑是非常有意義的。我國有20 億t 硅藻土的資源，其比表面積大、孔隙率高、吸附性強、化學穩(wěn)定性好，是一種較為經(jīng)濟實惠的混凝藥劑。采用硅藻土為混凝劑對煤礦生活污水的深度處理進行了中試試驗，對硅藻土處理二沉池出水污染物的去除效果及影響去除效果的主要因素進行研究[1-6]。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗裝置與材料

中試試驗地址：晉北煤業(yè)公司。該煤礦原有生活污水處理工藝流程如圖1。

圖1 晉北煤業(yè)生活污水處理廠原有處理工藝流程圖

原水提升至調(diào)節(jié)池進行調(diào)節(jié)并停留沉降；出水自流進入氧化溝，污水在環(huán)形溝渠中循環(huán)曝氣除污；氧化溝出水經(jīng)配水井進入二沉池，進而進入到中間水池；經(jīng)泵提升至水力循環(huán)澄清池，在此過程中加入混凝劑（PAC 和PAM）進行處理，后期到達無閥濾池處理后進行排放。在該污水處理工藝中，采用澄清-過濾工藝對污水的TP 和SS 進行深度處理，深度處理部分設(shè)計有兩座水力循環(huán)澄清池和兩座重力式無閥濾池。中試試驗主要是采用硅藻土作為混凝劑取代以往深度處理工藝中的PAC 和PAM 混凝劑。試驗在工藝流程中的第一座水力循環(huán)澄清池中進行，如圖2。

中試試驗所用硅藻土產(chǎn)自河北石家莊，表觀密度為0.45～0.55 g/cm3，比表面積為53～58 m2/g，硅藻大部呈現(xiàn)圓篩狀，小部呈現(xiàn)小環(huán)狀，化學成分主要為SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO。硅藻土為混凝劑，濕式投入。

中試試驗采用二沉池出水，水質(zhì)：pH 為6.99～7.13，COD 為 24.6～39.8 mg/L，SS 為15.2～18.7 mg/L，總氮為9.23～10.89 mg/L，總磷為0.98～1.72 mg/L，氨氮為1.87～2.62 mg/L。

1.2 試驗方法

（1）工藝啟動階段。通過在進入水力循環(huán)澄清池前的管道中大量投加硅藻土，在水力循環(huán)澄清池快速形成懸浮層，進水流量穩(wěn)定在290 m3/h。

（2）污染物去除效果分析階段。水力停留時間HRT 為2.09 h，濕法投加硅藻土，硅藻土投加量為50 mg/L，排泥控制污泥沉降比為17%～19 %時，在溶藥箱與自來水混合，采用計量泵進行定量投加，研究藥劑對污染物去除效果。

（3）工藝參數(shù)分析階段。確定其他工藝參數(shù)不變，采用單因素法研究HRT 和硅藻土投加量對COD 和總磷去除效果的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 污染物去除效果

調(diào)整中試試驗進水流量為320 m3/h，此時HRT為2.01，硅藻土投加量為50 mg/L，反應池連續(xù)運行2 d。檢測出水水質(zhì)：COD 為13.78～15.23 mg/L，平均去除率56.3%；SS 為6.92～9.88 mg/L，平均去除率53.7%；總氮為8.12～8.93 mg/L，平均去除率14.4%；總磷為0.33～0.41 mg/L，平均去除率69.7%；氨氮為1.45～2.33 mg/L，平均去除率27.1%。

從中試試驗數(shù)據(jù)可知，硅藻土作為混凝劑對COD、SS、總磷的去除率較高，去除效果較理想；對氨氮、總氮的去除率較低，去除效果不佳。硅藻土作為混凝劑與污水充分混合后，可以通過化學絮凝沉淀、吸附作用高效去除污水中的COD、SS、總磷，硅藻土懸浮層還具有過濾功效，處理后的水質(zhì)能達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級A 排放標準。

在中試反應池中，污水中的氨氮和總氮僅僅能依靠硅藻土的吸附作用進行部分去除，其去除率僅為27.1%、14.4%。氨氮和總氮可依靠后期的硝化作用和反硝化作用進行去除。

中試試驗過程中，水力循環(huán)澄清池排泥量和排泥頻率與原來投加PAC 和PAM 作為混凝劑時幾乎相同，設(shè)備操作參數(shù)設(shè)置一致，帶式壓濾機壓濾后的泥餅含水率下降1%左右。

從以上分析可知，采用硅藻土作為晉北煤業(yè)生活污水處理廠原有處理工藝深度處理單元中的混凝劑是可行的，其對COD、SS、總磷去除效果較為理想。

2.2 影響去除效果的因素

2.2.1 HRT 對去除效果的影響

確定其他參數(shù)相同的情況下，設(shè)置進入水力循環(huán)澄清池的流量分別為240 m3/h、270 m3/h、310 m3/h、350 m3/h、390 m3/h 時（HRT 分別為2.35 h、2.09 h、1.82 h、1.61 h、1.45 h），HRT 對COD、TP 去 除效果的影響。

HRT 對COD、TP 去除效果的影響如圖3，當HRT 從1.45 增加到2.35 時，出水COD、總磷濃度均呈現(xiàn)緩慢下降趨勢，COD、總磷去除率均呈現(xiàn)緩慢上升趨勢；在HRT 為2.4 h 時，出水COD、總磷濃度分別為13.25 mg/L、0.36 mg/L，COD、總磷去除率為58.7%、68.9%。從中試試驗數(shù)據(jù)可知，HRT對COD、總磷去除率的影響表現(xiàn)為正比例關(guān)系，基于硅藻土在水力循環(huán)澄清池的反應容積及處理效能的因素，確定最佳HRT 為1.82 h。

圖3 HRT 對COD、TP 去除效果的影響

2.2.2 硅藻土投加量對去除效果的影響

確定其他參數(shù)相同的情況下，研究硅藻土投加量分別為20 mg/L、30 mg/L、40 mg/L、50 mg/L、60 mg/L、70 mg/L 時，硅藻土投加量變化對COD、TP 去除效果的影響，如圖4。

從圖4 數(shù)據(jù)可知，當硅藻土投加量從20 mg/L增加到70 mg/L 時，出水COD、總磷濃度均呈現(xiàn)下降趨勢，COD、總磷去除率均呈現(xiàn)上升趨勢；在硅藻土投加量為70 mg/L 時，出水COD、總磷濃度分別為13.35 mg/L、0.32 mg/L，COD、總磷去除率為59.4%、72.3%。從中試試驗數(shù)據(jù)可知，硅藻土對COD、總磷去除率的影響表現(xiàn)為正比例關(guān)系，基于硅藻土的價格及噸水處理藥劑成本因素，確定最佳硅藻土投加量為60 mg/L。

圖4 硅藻土投加量對COD、TP 去除效果的影響

3 結(jié)論

在晉北煤業(yè)有限公司生活污水處理廠進行了以硅藻土為混凝劑的污水處理中試試驗，試驗結(jié)果表明：硅藻土可以作為取代PAC 和PAM 的混凝劑在污水處理的澄清-過濾工藝中對污水進行深度處理；以水力循環(huán)澄清池為反應池，采用硅藻土處理二沉池出水后，出水出質(zhì)：COD 為19.8～22.3 mg/L，平均去除率56.3%；SS 為6.92～9.88 mg/L，平均去除率53.7%；總氮為8.12～8.93 mg/L，平均去除率14.4%；總磷為0.42～0.49 mg/L，平均去除率69.7%；氨氮為1.45～2.33 mg/L，平均去除率27.1%；中試試驗確定了最佳工藝參數(shù)：HRT 為1.82 h，硅藻土最佳投加量為60 mg/L。