MBR工藝在煤礦生活污水處理中的應(yīng)用

馬玉普

摘 要：近些年，隨著煤礦生產(chǎn)的不斷擴(kuò)大及我國十三五期間對環(huán)境保護(hù)問題越來越重視，如何有效處理煤礦產(chǎn)生的生活污水成為煤礦可持續(xù)發(fā)展的重要問題。MBR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，微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)器保持較高的混合液污泥濃度，可以有效增強(qiáng)微生物的硝化能力，提高污染物去除率。本文主要探討MBR技術(shù)在煤礦污水處理與回用工藝中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：MBR煤礦；生活污水處理；環(huán)境保護(hù)

引言

MBR水處理技術(shù)處理單元相對縮短，可省去深度處理環(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)。

1、MBR技術(shù)

MBR膜技術(shù)是利用生物處理工程和膜分離工程相結(jié)合的處理方法，是以凈化、濃縮、分離的膜為媒介，分離相關(guān)溶液的一種技術(shù)。生物處理就是利用輸入水內(nèi)存在的有機(jī)物為營養(yǎng)源的微生物，把水中存在的膠質(zhì)性及溶存性有機(jī)物轉(zhuǎn)換成多種氣體和細(xì)胞組織的工程，生物反應(yīng)器中的混合液經(jīng)循環(huán)泵增壓后打至膜組件的過濾端，在壓力作用下混合液中的液體透過膜，由于膜的高效分離使微生物完全被截流，隨濃縮液回流到生物反應(yīng)器內(nèi)，使得系統(tǒng)內(nèi)能夠維持較高的微生物濃度，不但提高了反應(yīng)裝置對污染物的整體去除效率，而且分離效果遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)沉淀池，處理出的水極其清澈，懸浮物和濁度接近于零，細(xì)菌和病毒被大幅去除。同時反應(yīng)器對進(jìn)水質(zhì)及水量負(fù)荷的各種變化也具有很好的適應(yīng)性，耐沖擊負(fù)荷。

2、項(xiàng)目概況

某某煤業(yè)有限公司煤礦位于某某村以東，距某市區(qū)約14km，生產(chǎn)能力0.9Mt/a，批準(zhǔn)開采2～9號煤層，井田面積為18.2505km2；井田地理坐標(biāo)：北緯37°45'26″-37°48'36″，東經(jīng)112°03'54″-112°07'39″。該礦井屬于瓦斯突出礦井，煤層自燃等級I。原相煤礦生活水處理站于2015年4月開工建設(shè)，2015年10月底竣工并調(diào)試完成，并正常運(yùn)行至今于。該礦于2016年通過環(huán)保驗(yàn)收。

3、處理工藝流程介紹

3.1水質(zhì)水量

根據(jù)煤礦生活污水排放量并考慮未來發(fā)展的余量，設(shè)計污水處理量為35m3/h，設(shè)計出水水質(zhì)為：生活污水經(jīng)處理后水質(zhì)執(zhí)行：《污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T19923-2005）中工藝與產(chǎn)品用水水質(zhì)要求、《污水再生利用城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T18920-2002）的規(guī)定。

3.2工藝流程

新建生活污水處理站為WSZ-AO-35地埋式污水處理設(shè)備，生活污水經(jīng)調(diào)節(jié)、沉淀、生化處理+消毒和過濾工藝后，處理的生活污水回用于道路灑水、綠化用水和黃泥灌漿用水，不外排。處理工藝見圖1：

3.3工藝流程簡述

污水通過格柵去除大顆粒物質(zhì)后直接進(jìn)入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池內(nèi)安裝2套攪拌裝置，攪拌調(diào)節(jié)池內(nèi)污水，調(diào)節(jié)污水的水量和水質(zhì)。調(diào)節(jié)池設(shè)置提升泵，廢水經(jīng)泵提升至厭氧池，池內(nèi)設(shè)置立體彈性填料。厭氧池內(nèi)利用厭氧菌，使有機(jī)物發(fā)生水解、酸化和甲烷化，去除廢水中的有機(jī)物，并提高污水的可生化性，有利于后續(xù)的好氧處理。厭氧池有效停留時間為2.5～3.5h，溶解氧控制在≤0.5mg/L。厭氧池出水進(jìn)入好氧池，好氧池中培養(yǎng)有大量好氧菌/消耗菌，可進(jìn)行碳氧化和硝化處理，在降解有機(jī)物的同時，硝化菌將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。好氧池內(nèi)溶解氧控制在≥2mg/L。接觸氧化池的泥水混合液經(jīng)通過膜生物反應(yīng)器進(jìn)行固液分離，可在池內(nèi)維持高濃度的微生物量、剩余污泥少的同時，提高污染物去除效率。出水經(jīng)二氧化氯接觸消毒工藝消毒后，通過DN200碳鋼管進(jìn)入清水池，于廠區(qū)道路灑水、綠化及黃泥灌漿。

4、MBR在煤礦污水處理與回用中的應(yīng)用

4.1分置式的膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用

這種膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用起始時間較早，最早開始于20世紀(jì)80年代，主要應(yīng)用的領(lǐng)域?yàn)槊旱V行業(yè)中的污水處理。最初的分離式膜生物反應(yīng)器，其研制和應(yīng)用的原理是生物的好氧和厭氧性質(zhì)。隨著研究水平和相關(guān)技術(shù)能力的提升，專業(yè)人員對反應(yīng)器的運(yùn)動性質(zhì)、膜通量等指標(biāo)的了解和控制更加全面，并且分析研究得出了影響膜通量的主要因素。但這種形式的MBR，由于其反應(yīng)器和膜組件是獨(dú)立的兩個運(yùn)行個體，雖然在污水處理的工作中由于相互干擾產(chǎn)生問題的幾率較小，但其發(fā)揮作用時，需要較大的動力能量來源，才能使加壓泵發(fā)揮出促進(jìn)壓力升高的作用，從而進(jìn)一步激發(fā)膜結(jié)構(gòu)表面的快速錯流現(xiàn)象，減少對膜的污染。在高壓和高速錯流的要求下，污水處理過程必然會需要很大的動力消耗。利用這種方式進(jìn)行污水處理，其能耗達(dá)到了2～10kWh/t，較之傳統(tǒng)的污水處理能耗，超出其將近20倍之多。屬于能耗較大的一種類型的生物膜反應(yīng)器。

4.2一體式膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用

所謂的一體式膜生物反應(yīng)器，實(shí)際上就是指污水處理的膜組件結(jié)構(gòu)與反應(yīng)器結(jié)構(gòu)作為一個整體發(fā)揮作用。這種反應(yīng)器的應(yīng)用最初出現(xiàn)在日本，其應(yīng)用領(lǐng)域主要在于生活污水的處理。這種兩者結(jié)合同步發(fā)生作用的反應(yīng)器模式有利于提高污水處理的效率和質(zhì)量，同時，由于結(jié)合應(yīng)用的優(yōu)勢，可在大規(guī)模的污水處理和回用工作中進(jìn)行使用。這類膜生物反應(yīng)器的最新研究結(jié)果來源于歐洲國家。其在污水處理中的應(yīng)用流程是，重力作用下或者通過水泵的人工抽吸作用產(chǎn)生負(fù)壓力，作為出水的動力，在抽吸泵的選用上，這類反應(yīng)器通常采用真空式的抽吸泵。在動力消耗上遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于分置式結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器，能耗具體數(shù)值僅占分置式的十分之一左右。這種反應(yīng)器結(jié)構(gòu)還可完全利用自然界的重力作用完成出水流程，這就使得出水環(huán)節(jié)的成本費(fèi)用節(jié)約下來。但由于這類反應(yīng)器的膜組件與反應(yīng)器的聯(lián)合應(yīng)用，膜結(jié)構(gòu)再次污染的速度較快，在連續(xù)作業(yè)的情況下，會對膜結(jié)構(gòu)造成較重的污染，不利于后期的清潔再利用，且膜組件拆卸程序也相對比較復(fù)雜，在應(yīng)用便捷性上有所欠缺。

5、污水處理中應(yīng)用MBR的注意事項(xiàng)

由于污水處理工作本身就具有一定的規(guī)模性，且不同的水污染類型，其實(shí)際處理過程中的原理和方法也具有一定的差異。因此，在開展大規(guī)模的污水處理工作之前，需要對污水樣本進(jìn)行取樣，然后在實(shí)驗(yàn)室中模擬污水處理的全過程，并觀察污水處理的效果，對處理后的水質(zhì)中的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行檢測。這不僅有利于處理技術(shù)人員對整個污水處理流程有一個全面的了解，還有利于避免污水處理過程中出現(xiàn)嚴(yán)重的問題，可確保污水處理工作順利開展。

結(jié)束語

總之，MBR技術(shù)是一種基于膜結(jié)構(gòu)的污水處理方式，根據(jù)膜結(jié)構(gòu)的不同類型以及膜組件的位置，污水處理的整體結(jié)構(gòu)有不同的組合形式，且不同的生物膜反應(yīng)器具有各自的優(yōu)勢和不足。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，技術(shù)人員和污水處理單位應(yīng)當(dāng)結(jié)合水污染的污染源類型，選擇適合的處理方法，并嚴(yán)格按照規(guī)范的污水處理操作流程開展污水處理工作，力求使MBR結(jié)構(gòu)在污水處理與回用過程中的優(yōu)勢得到充分體現(xiàn)。

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