興隆莊煤礦生活污水處理廠提標(biāo)改造應(yīng)用研究

欒冬梅 董 軍 符福存

（兗州煤業(yè)股份有限公司興隆莊煤礦，山東 濟(jì)寧 272102）

1 引言

興隆莊煤礦生活污水處理廠始建于2002年，2003年7月投入運(yùn)行，設(shè)計(jì)規(guī)模10000m3/d，主要用于處理興隆莊礦區(qū)生活污水。實(shí)際運(yùn)行過程中部分地面沖洗用水、工礦區(qū)礦井廢水溢流進(jìn)入生活污水處理廠，懸浮物含量高，一天內(nèi)進(jìn)水水量波動(dòng)較大，水質(zhì)不均勻。目前實(shí)際處理能力為6000m3/d，處理后達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，總氮、氨氮處理效果不穩(wěn)定。

2 存在問題

興隆莊煤礦生活污水處理廠建成投入運(yùn)行后，經(jīng)過十幾年的運(yùn)行，廠內(nèi)設(shè)備設(shè)施的處理效果已達(dá)不到原有設(shè)計(jì)處理能力，主要表現(xiàn)在：

（1）原有設(shè)施運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、設(shè)備落后且系統(tǒng)比較老化，出水水質(zhì)情況不穩(wěn)定，因氧化溝淤積懸浮物較多，影響生化處理效果，造成反硝化脫氮效率降低，造成出水水質(zhì)氨氮、總氮指標(biāo)偏高。

（2）工廣區(qū)礦井水處理系統(tǒng)因原設(shè)計(jì)容量不足需排至生活污水處理廠，工廣區(qū)廢水中懸浮物含量大，直接進(jìn)入生物系統(tǒng)處理，造成現(xiàn)有處理工藝氧化溝堵塞，系統(tǒng)處理能力降低，懸浮物大量沉積影響氧化溝的曝氣效果，無法形成適合脫氮的兼氧、好氧環(huán)境，造成系統(tǒng)脫氮除磷等效果較差。

（3）生活污水處理廠處理水量較大，在用水高峰期水量波動(dòng)較大，原設(shè)計(jì)未設(shè)置緩沖調(diào)節(jié)池，當(dāng)排水高峰期時(shí)對(duì)系統(tǒng)后續(xù)處理沖擊較大。

（4）整個(gè)水廠電氣控制系統(tǒng)陳舊，采用手動(dòng)運(yùn)行，無法對(duì)生活污水處理廠主要參數(shù)進(jìn)行集中控制，工人操作勞動(dòng)強(qiáng)度大。

3 工藝流程

3.1 原有工藝流程

生活污水經(jīng)格柵井中的機(jī)械格柵攔截懸浮物后進(jìn)入集水池，由集水池內(nèi)潛污泵提升泵至旋流曝氣系統(tǒng)，出水自流進(jìn)入氧化溝，氧化溝出水經(jīng)配水井進(jìn)入二沉池，二沉池出水進(jìn)入中間水池，中間水池內(nèi)潛水泵將廢水提升至水力澄清池，水力澄清池上清液自流進(jìn)入無閥濾池，經(jīng)過過濾后，廢水排放或回用。二沉池內(nèi)污泥靠重力進(jìn)入集泥井?；亓魑勰嗵嵘脤⒒亓魑勰嗵嵘M(jìn)入氧化溝，剩余污泥由污泥提升泵提升入污泥濃縮池，水力澄清池內(nèi)的污泥重力排入集泥井，通過集泥井內(nèi)污泥提升泵提入污泥濃縮池，濃縮后的污泥經(jīng)提升泵進(jìn)入儲(chǔ)泥池內(nèi)，儲(chǔ)泥池內(nèi)污泥經(jīng)污泥脫水裝置處理后外運(yùn)。氧化溝處理工藝流程圖如圖1所示。

圖1 氧化溝處理工藝流程圖

3.2 主要改造內(nèi)容

對(duì)現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)工藝流程進(jìn)行增項(xiàng)，新增一座1440m3緩沖調(diào)節(jié)池、一座1440m3兼氧池，同時(shí)進(jìn)行硝化液回流以及污泥回流。

3.2.1 緩沖調(diào)節(jié)池的作用

興隆莊生活污水處理在一天24h內(nèi)排出的水量和水質(zhì)是波動(dòng)的，一般下午4點(diǎn)至8點(diǎn)排水比較集中，夜間水量極少，上午水量一般正常，這樣對(duì)污水處理廠的生物處理設(shè)施或生化反應(yīng)系統(tǒng)處理功能的發(fā)揮是不利的。針對(duì)污水處理廠進(jìn)水流量及水質(zhì)波動(dòng)較大的特點(diǎn)，在污水處理系統(tǒng)的前端設(shè)置均質(zhì)調(diào)節(jié)池，以均和水質(zhì)、存盈補(bǔ)缺。興隆莊煤礦生活污水日均排放量為300m3/h，用水高峰期時(shí)廢水排放量為900m3/h，持續(xù)時(shí)間約2h，因此本項(xiàng)目新增廢水緩沖調(diào)節(jié)，以緩沖水質(zhì)水量波動(dòng)。

3.2.2 兼氧池的作用

兼氧廢水處理工藝是介于厭氧和好氧工藝之間的一種新型工藝，通過特殊的工藝設(shè)計(jì)，即可提高廢水的可生化性，又能有效降解有機(jī)物。兼氧工藝采用微氧、兼氧和缺氧的環(huán)境，有效破除雜類有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)，為后續(xù)氧化溝處理提供良好的進(jìn)水水質(zhì)條件。

新增兼氧池與氧化溝聯(lián)用進(jìn)一步脫氮兼氧池，即厭氧微生物與好氧微生物并存的水池，充分發(fā)揮兼氧微生物消除污水中有機(jī)物的作用。水池中上層為好氧動(dòng)植物生長(zhǎng)的環(huán)境，下層為厭氧生物生存，分別作用。池中兼氧菌的水解作用和產(chǎn)酸作用，將廢水中部分不溶性的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為溶解性的有機(jī)物，部分難降解的大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子的易降解有機(jī)物，從而去除部分COD并提高廢水的可生化性。兼氧池的增加，增強(qiáng)了反硝化脫氮的效果，且原有氧化溝工藝得到充分的發(fā)揮，即解決了脫氮問題，又強(qiáng)化了原系統(tǒng)的生物處理功能。

3.2.3 氧化溝的作用

目前生活污水處理廠采用工藝為卡魯賽爾氧化溝，屬于活性污泥法的一種類型，其主要特征是由很多的環(huán)形溝渠構(gòu)成，污水在溝渠中不斷地循環(huán)曝氣從而達(dá)到去除水中污染因子的目標(biāo)。

改造后工藝流程圖如圖2所示。

圖2 改造后工藝流程圖

4 生活污水處理廠改造后優(yōu)勢(shì)

提標(biāo)改造主要措施包括工藝參數(shù)優(yōu)化、工藝改造和設(shè)備改造等[1]。

首先工藝參數(shù)優(yōu)化，污水處理廠通過對(duì)氧化溝各點(diǎn)位溶解氧值等原工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，通過對(duì)表曝機(jī)和溶解氧值進(jìn)行連鎖控制，使氧化溝好氧段溶解氧值控制在2.0～3.0mg/L，缺氧段溶解氧值控制在 2.0～3.0mg/L。

工藝優(yōu)化：預(yù)處理單元、改造生物處理單元，具體采取以下幾方面的技術(shù)措施。

（1）預(yù)處理單元：增設(shè)調(diào)節(jié)池以保證進(jìn)水穩(wěn)定；確保格柵和沉砂池正常運(yùn)行等。

（2）生物處理單元：在氧化溝前增建兼氧池；增設(shè)氧化溝混合液內(nèi)回流系統(tǒng)，并可對(duì)回流污泥曝氣再生[2]。

（3）必要時(shí)，投加碳源。

設(shè)備改造：包括表曝機(jī)更換，電氣控制自動(dòng)化，視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。

生活污水處理廠改造完成后，可以徹底解決原處理系統(tǒng)存在的問題。改造后的污水處理廠具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

（1）解決了原水水質(zhì)的分類處理。礦井水處理站新建緩沖調(diào)節(jié)池，溢流的礦井水緩沖調(diào)節(jié)后返回至礦井水處理站，解決了溢流礦井水問題。由于礦井溢流廢水不再進(jìn)入生活污水處理廠，從而大大降低了進(jìn)水懸浮物含量，同時(shí)降低了污水處理廠的處理負(fù)荷。新增生活污水處理廠緩沖調(diào)節(jié)池和兼氧池，使進(jìn)水水質(zhì)、水量更加穩(wěn)定。

（2）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化升級(jí)。對(duì)主要電氣關(guān)鍵部位進(jìn)行改造，改造后實(shí)現(xiàn)就地控制和遠(yuǎn)程控制；對(duì)關(guān)鍵儀表參數(shù)（例如液位、流量、pH、溫度，溶解氧等）實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸和視頻監(jiān)控雙重監(jiān)控，并可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)歷史追溯，有效保證數(shù)據(jù)的有效性和實(shí)效性；對(duì)整個(gè)電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作和視頻化監(jiān)控，大大減少人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高自動(dòng)化水平，同時(shí)提高工作效率，提高企業(yè)生產(chǎn)效率，最終確保整個(gè)處理工藝穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）運(yùn)行管理進(jìn)一步規(guī)范化。工程建成后，由原污水處理廠編制人員負(fù)責(zé)工程的運(yùn)行管理。在原有管理制度的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善了《運(yùn)行操作管理工作制度》《維修管理工作制度》《水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作制度》等有關(guān)規(guī)章制度，工程的運(yùn)行操作嚴(yán)格按各項(xiàng)規(guī)章制度執(zhí)行，確保工程正常運(yùn)行，充分發(fā)揮工程的效能。

5 應(yīng)用實(shí)踐和效果

改造完成后，預(yù)期可以達(dá)到以下效果：

興隆莊礦區(qū)生活污水處理廠提標(biāo)改造工程的建設(shè)，是興隆莊煤礦生態(tài)文明建設(shè)總體規(guī)劃的重要組成部分。該工程的建成運(yùn)行可增大污水處理廠對(duì)服務(wù)范圍內(nèi)排放的生活污水對(duì)該地區(qū)水體污染的治理能力，可改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，有利于服務(wù)區(qū)范圍穩(wěn)定發(fā)展，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

本工程建成后，可使排入周圍水域的污染物顯著減少。據(jù)估算近期可在原廠污染物減排基礎(chǔ)上又減少污染負(fù)荷氨氮約21.9t/a、總氮約為18.25t/a、COD 約 73t/a、BOD5約 18.25t/a[3]。

6 結(jié)論

興隆莊煤礦生活污水處理廠提標(biāo)改造項(xiàng)目建設(shè)，解決了原水水質(zhì)的分類處理。新增礦井水緩沖調(diào)節(jié)池，提高了礦井水處理廠處理能力，降低了生活污水處理廠的處理負(fù)荷，優(yōu)化了生活污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)。新增生活污水處理廠的緩沖調(diào)節(jié)池和兼氧池，使污水處理廠污水水質(zhì)水量穩(wěn)定處理，污水處理后指標(biāo)除COD執(zhí)行30mg/L、總磷執(zhí)行0.5 mg/L外，其他指標(biāo)執(zhí)行山東省地方標(biāo)準(zhǔn)，流域水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)第1部分南四湖東平湖流域（DB37/3416.1-2018）標(biāo)準(zhǔn)，消除了出水不達(dá)標(biāo)的隱患。