煤礦污水處理廠污泥產(chǎn)生和處理分析

吳麗君

（山西大同同煤集團云岡礦污水處理廠，山西 大同 037017）

1 污泥對環(huán)境的污染

伴隨著越來越多的煤礦污水處理設(shè)施的投入使用、污水處理率的不斷提高和污水處理程度的不斷深化，污水處理廠也會大大增長污泥產(chǎn)生量，由污泥引起的土壤污染、農(nóng)作物污染、水源水質(zhì)惡化等二次污染問題已越來越受到污水處理廠的重視。其中污泥中的鹽分、病原微生物、氮磷、有機物高聚物和重金屬等五種物質(zhì)對環(huán)境污染最為嚴重。

2 污泥處理的目的與意義

為了給煤礦的員工家屬創(chuàng)造一個健康、和諧的居住環(huán)境，怎樣環(huán)保地處理污泥已經(jīng)成為煤礦污水處理廠和相關(guān)部門日益重視的問題。污泥的處理一般采用污泥濃縮、污泥消化、污泥脫水、污泥干化、污泥外運填埋等幾種方法聯(lián)合處理。穩(wěn)定化、無害化和減量化是對污泥處理提出的總的要求。

3 我國關(guān)于污水處理廠污泥處理的國家標準

我國關(guān)于污水處理廠污泥處理標準有：①國家標準“農(nóng)用污泥質(zhì)量標準”（GB4284－84）。②部級標準“城市污水處理廠污水污泥排放標準”（GJ3025－93）。

4 污泥產(chǎn)生分析

4.1 污泥的來源

4.1.1 污泥的概況

煤礦污水處理廠產(chǎn)生的污泥是一種由大量煤粉、膠體、有機殘片、無機顆粒、細菌菌體等組成的相當(dāng)復(fù)雜的非均勻質(zhì)體。產(chǎn)生的污泥量一般占處理污水量的0.3%～0.5%（體積）或者大概是污水處理量的1%～2%（質(zhì)量）。如果污水處理屬于深度處理，污泥量就會相應(yīng)增加0.5～1倍。含水量高是污泥最顯著的特點，一般可以達到25%～98%，因此造成污泥體積龐大，很難處理。

4.1.2 污泥的種類

根據(jù)不同的污水處理工藝，污泥可以分成四種：第一種稱為初沉污泥，產(chǎn)生于污水處理的初沉池。第二種稱為剩余污泥，產(chǎn)生于污水處理的二沉池或曝氣池。第三種稱為消化污泥，產(chǎn)生于經(jīng)過厭氧消化或好氧消化的處理過程中。第四種稱為化學(xué)污泥，產(chǎn)生于混凝、化學(xué)沉淀等處理過程中。

4.2 產(chǎn)生的污泥量的分析

由于在污水處理過程中污水水質(zhì)和處理工藝不一樣，因此污水處理后產(chǎn)生的污泥量也會不一樣。也就是說，水質(zhì)不同，同一體積的污水產(chǎn)生的污泥量不同；同一污水，處理工藝不同產(chǎn)生的污泥量也不同。表1是計算一般煤礦污水廠的污泥量時常采用的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。

表1 一般煤礦污水廠的污泥量

5 污泥處理分析

5.1 煤礦污水二級處理廠污泥處理典型流程

污泥處理是煤礦污水處理過程的最后一環(huán)，在處理過程中起著非常重要的作用。減少污泥量并使其穩(wěn)定、便于污泥的運輸和最終處置是污泥處理的主要目的。污泥的性質(zhì)以及污泥最終處置的要求決定了污泥處理的主要工藝。圖1是以活性污泥法為主的煤礦污水二級處理廠污泥處理典型流程。

圖1 污泥處理工藝流程

如圖1所示，在一級處理過程中產(chǎn)生的初沉污泥和在二級處理過程中產(chǎn)生的剩余污泥分別進入儲泥池后進行污泥濃縮，經(jīng)過污泥濃縮后又進入污泥消化池進行污泥穩(wěn)定，經(jīng)過污泥穩(wěn)定后還要進行污泥的脫水處理，經(jīng)脫水后的污泥可直接用卡車拉用到煤礦的矸石山上就地填埋。

初沉池每天都需要進行排泥，以便污水處理系統(tǒng)能夠正常運行。排泥的最佳控制點由系統(tǒng)處理量及出水的水質(zhì)狀況所決定。理論上當(dāng)污泥的濃度接近或達到2 000～4 000的正常水平值時可進行排泥，在實際運行時可適當(dāng)放寬污泥的濃度值。應(yīng)當(dāng)注意的是，在煤礦污水處理廠運行初期，因為對系統(tǒng)污泥的繁殖情況還沒有熟練掌握，所以應(yīng)該采取間歇式排泥，每天的排泥量應(yīng)該控制在日處理水量設(shè)計值的1%以內(nèi)，然后再根據(jù)污泥濃度的變化情況進行逐漸的調(diào)整。

當(dāng)污水處理廠內(nèi)的廢水都已以處理排出后，可以讓污水處理系統(tǒng)自行循環(huán)1～2 d，剩下的污泥利用過度曝氣可以自行氧化分解，污泥充分氧化后對自然水體基本沒有影響，然后再向污水處理系統(tǒng)放入清水把氧化后的污泥進行置換排出。

5.2 污泥濃縮和脫水

5.2.1 污泥濃縮、脫水的方式

污泥濃縮的目的是可以大幅度地削減污泥體積，減小后續(xù)處理的水量負荷和污泥調(diào)理時的藥劑投放量。污泥脫水的目的是進一步降低污泥的含水率。污泥濃縮和脫水可供選擇的方式有兩種：第一種是污泥機械濃縮，機械脫水；第二種是污泥重力濃縮，機械脫水。經(jīng)過這兩種處理方式處理后的泥餅可以達到80%以下的含水率。煤礦污水處理廠污泥主要是初沉池煤泥和二沉池剩余污泥，排出污泥含水量普遍較高，因此污水處理系統(tǒng)采用第二種重力濃縮，機械脫水的處理方式進行污泥濃縮和脫水。

5.2.2 污泥濃縮、脫水的設(shè)備類型

目前，國內(nèi)使用的污水處理的污泥濃縮、脫水設(shè)備類型有三種：一是濃縮一體化帶式壓濾機；二是離心濃縮、離心脫水機；三是螺壓濃縮、脫水機。其中，第一種的帶式一體化機在國內(nèi)使用比較早，并且已經(jīng)達到國產(chǎn)化生產(chǎn)；近十年來在國內(nèi)使用離心機也較為普遍。表2對三種濃縮脫水機械設(shè)備的性能及重要技術(shù)指標進行了分析比較。

表2 三種機械脫水設(shè)備性能分析表

綜合上述分析，煤礦污水處理廠污泥處理系統(tǒng)一般采用濃縮一體化帶式壓濾機。

5.3 污泥消化

減少污泥中的有機物含量和致病微生物的數(shù)量，降低污泥利用的風(fēng)險是進行污泥消化的目的。例如，濕式氧化法、厭氧消化法、熱干燥法、膜生物處理法等都是目前國內(nèi)外進行污泥消化使用比較多的方法。針對煤礦污水處理廠污泥處理量不大和污水中以不可降解的煤泥為主的特點，污泥處理系統(tǒng)可不設(shè)專門的污泥消化系統(tǒng)。

5.4 衛(wèi)生填埋

污水處理廠的污泥經(jīng)過濃縮、脫水及穩(wěn)定等系列化的處理后，污泥的體積大大減少，而且在一定程度上相對穩(wěn)定，但是污泥始終是污水處理過程中的副產(chǎn)物，對已經(jīng)處理過的污泥還要進行最終處理。衛(wèi)生填埋、污泥焚燒、污泥農(nóng)用、污泥堆肥、污泥干化和熱處理等方法都是污泥最終處理的方法。其中，始于20世紀60年代的衛(wèi)生填埋污泥是一項比較成熟的最終處理污泥的方法。煤礦污水處理廠一般采用的最終污泥處理方法就是衛(wèi)生填埋。衛(wèi)生填埋具有操作簡單、處理費用較低、投資費用較代、適應(yīng)性強等優(yōu)點。同時，也具有侵占土地嚴重、填埋地的土壤和地下水易受到污染等缺點。

總之，對污泥處理應(yīng)該兼顧環(huán)境生態(tài)、社會效益和經(jīng)濟效益三者之間的平衡。如果污泥最終的處理能夠明顯改善當(dāng)?shù)氐V山居民生活的環(huán)境，提升企業(yè)形象，并帶來一定的社會效益，那么，這樣的污泥處理方法就是煤礦污水處理廠作出的最佳選擇方法。

[1]高廷耀，顧國維，周琪.水污染控制工程（下冊）[M].北京：高等教育出版社，2007.

[2]張自杰.環(huán)境工程手冊：水污染防治卷[M].北京：高等教育出版社，1996.

[3]嚴煦世.水和廢水技術(shù)研究[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1992.

[4]卡爾，克勞斯·R·英霍夫.城市排水工程手冊[M].云桂春等，譯.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1993.

[5]維西林德PA，皮爾斯JJ.環(huán)境工程學(xué)[M].劉東山，黃政賢譯.北京：世界圖書出版公司北京分公司，1992.

[6]秦麟源.廢水生物處理[M].上海：同濟大學(xué)出版社，1989.

[7]金儒霖，劉永齡.污泥處置[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1982.

[8]北京市市政工程設(shè)計研究總院.給水排水設(shè)計手冊（第5冊.）[M].第 2 版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

[9]平岡正勝，吉野善彌.污泥處理工程學(xué)[M].宗永平，林喆譯.上海：華東化工學(xué)院出版社，1990.

[10]北京市環(huán)境保護科學(xué)研究所.水污染防治手冊[M].上海：科學(xué)技術(shù)出版社，1989.