煤礦生活污水處理與綜合利用

吳四清

（大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司晉華宮礦，山西大同037016）

1項(xiàng)目概況

大同煤礦集團(tuán)公司晉華宮礦位于大同市西郊，與世界文化遺產(chǎn)云岡石窟隔河相望。全礦共有職工7 600人，隨著棚戶區(qū)的拆遷改造，常住居民2萬人。根據(jù)近幾年的統(tǒng)計(jì)每年約有60萬t的生活污水直接排放進(jìn)入十里河，外排的生活污水不僅對納入水體造成污染，也大大浪費(fèi)了水資源。若不對生活污水進(jìn)行利用直接排放，一方面是礦區(qū)用水嚴(yán)重匱乏，另一方面是水資源的浪費(fèi)，尤其是對水環(huán)境造成的污染加劇，水處理的嚴(yán)重滯后，已成為影響區(qū)域水污染防治目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的一個重要因素，嚴(yán)重制約了經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，加快建設(shè)污水處理設(shè)施刻不容緩。

2晉華宮礦生活污水排放現(xiàn)狀

隨著棚戶區(qū)的搬遷，礦區(qū)常住居民由原來的6萬人減到現(xiàn)在的2萬人，現(xiàn)在全礦區(qū)居民每日供水量為2 000 t，綜合污水排放量在1 600 t左右，全部未經(jīng)處理散排進(jìn)入十里河，對水體造成嚴(yán)重污染。

3設(shè)計(jì)依據(jù)

由于礦區(qū)污水處理主要是一項(xiàng)側(cè)重于環(huán)境效益和社會效益的工程，在建設(shè)和日常運(yùn)行過程中常常受到資金的限制，而我國目前建成的城市生活污水處理廠，基本上都是采用傳統(tǒng)活性污泥法及其變形工藝、氧化溝工藝、SBR法等工藝，雖然這些工藝在有機(jī)物降解方面處理效果比較好，但也普遍存在著占地面積大，基建投資高，處理負(fù)荷低，經(jīng)常出現(xiàn)污泥膨脹等不足之處，同時工藝設(shè)備能耗高，不能滿足高效節(jié)能的要求。煤礦的生活污水與城鎮(zhèn)生活污水不同，還包括一部分工業(yè)用廢水。針對礦區(qū)實(shí)際情況，污水產(chǎn)生量不穩(wěn)定，水質(zhì)變化大，工程投資和運(yùn)行成本，根據(jù)水質(zhì)及相關(guān)要求，綜合分析原水水質(zhì)，選用可生化性能較好，對BOD、COD、NH3-N、TN、TP 處理效率高的 MBR 工藝處理礦區(qū)生活污水，達(dá)到《城鎮(zhèn)生活污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。

4技術(shù)方案

4.1管道設(shè)計(jì)

提出截流式合流制截流干管沿水體流向，沿河道敷設(shè)，既可縮短排水管渠的長度，使溢流雨水很快排入水體，同時又便于出水口的管理，主干線管線長度2.1 km，管徑為d 300～600，處理后中水回用DN250管道1.2 km，共設(shè)置￠1 250 mm排水檢查井60座，檢查井間距30 m～50 m。既滿足排池規(guī)劃期排水規(guī)模的需要，同時也考慮了提高管渠的適用年限，盡量減少改造的次數(shù)。

4.2管道施工方式

所有線路上的管道均采用明挖直埋法，沿河床敷設(shè)的污水管道檢查井井口高度高出最高洪水位0.8 m，防止河水倒灌并便于檢查。

4.3污水處理工藝的選擇

污水處理工藝的選擇直接關(guān)系到污水處理廠出水水質(zhì)能否達(dá)標(biāo)，工程投資的大小，運(yùn)行成本的高低及運(yùn)行管理是否簡便，因而選擇適當(dāng)?shù)奈鬯幚砉に囀俏鬯幚韽S的關(guān)鍵。

生活污水的主要污染物是有機(jī)物，目前國內(nèi)外主要采用生物法。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，活性污泥法有很多型式，即傳統(tǒng)活性污泥工藝，AB工藝、SBR工藝、氧化溝工藝、A/O工藝、A2/O工藝等。

通過調(diào)研論證提出以下2套方案：

方案一:CAST+混凝沉淀+過濾

CAST池分生物選擇區(qū)、預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)，運(yùn)行時按進(jìn)水--曝氣--沉淀--潷水完成一個周期。CAST的成功運(yùn)行可將廢水中含碳、有機(jī)物和包括N、P的污染物去除。

但這種方法每座池子都需要安裝曝氣設(shè)備，水頭損失大，設(shè)備利用率低，投資大。

方案二 MBR工藝

MBR水處理技術(shù)是一種生物技術(shù)與膜技術(shù)相結(jié)合的高效生化水處理技術(shù)，結(jié)合了膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)的活性污泥技術(shù)，由于膜的過濾作用，生物完全被截留在生物反應(yīng)器中，實(shí)現(xiàn)了水力停留時間和污泥齡的徹底分離，使生物反應(yīng)器保持較高的MLSS，硝化能力強(qiáng)，污染物去除率高。

用MBR膜池取代傳統(tǒng)二沉淀，具有較高的污泥濃度，系統(tǒng)的污泥濃度比傳統(tǒng)的活性污泥法高2～3倍，從而大大減小生化池的池容，提高處理效率。相對于CAST而言，處理單元相對縮短，省去深度處理環(huán)節(jié)，土建工程減少，易于操作和管理。在進(jìn)水有機(jī)物含量不足時，可進(jìn)行內(nèi)源反硝化，保證脫氮效果和最終出水水質(zhì)，能實(shí)現(xiàn)反硝化除磷，提高生物脫氮除磷效果，減少了化學(xué)除磷溶劑的使用量。而且更耐低溫，更適用于北方寒冷季節(jié)。

綜合上述兩個方案，選擇方案二。

5實(shí)施效果

5.1 解決生活污水的排放，減少了污染物的產(chǎn)生

經(jīng)過統(tǒng)一收集處理，生活污水集中排放至生活污水處理廠，統(tǒng)一進(jìn)行治理并且回用，每年少排60萬t的生活污水，其中COD排放量減少339 t，氨氮減少81.6 t，減少對十里河水體的污染，年節(jié)約排污費(fèi)35萬元。

5.2緩解礦區(qū)用水緊張壓力

處理后達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)的水用于綠化，衛(wèi)生用水，供給洗煤廠洗煤用水，年減少1 000多t的自來水的用量，大大提高了資源利用率。

5.3 實(shí)際效果

經(jīng)過MBR工藝處理后的水質(zhì)指標(biāo)已經(jīng)完全達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)，主要指標(biāo)中BOD5由原來的575 mg/l降至10 mg/l，COD由原來的884 mg/l降至≤50mg/l，NH3-N 由原來的 141 mg/l降至≤5 mg/l。可節(jié)約排污費(fèi)約35萬元。從集團(tuán)公司供水管網(wǎng)引進(jìn)的水每噸為3.5元，經(jīng)生活污水處理廠處理后的回用水代替集團(tuán)公司供自來水，每年可節(jié)約182.5萬元。

6 結(jié)束語

生活污水既是一種污染源，也是一種水資源，生活污水凈化處理具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。隨著社會不斷發(fā)展，水資源必將成為企業(yè)發(fā)展的瓶頸。MBR工藝處理煤礦生活污水可以大大緩減礦區(qū)用水的壓力，這對于提高居民生活質(zhì)量和促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，起到積極作用。具有非常好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益、社會效益。

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[3]鄭俊，吳浩汀.曝氣生物濾池工藝的理論與工程應(yīng)用[M].北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2005.