正通煤礦生活污水提標(biāo)改造工程實(shí)例分析

于繼圖，金麗麗，劉紅麗，韓 超，王 健

(1.淄礦集團(tuán)陜西正通煤業(yè)有限責(zé)任公司，陜西 咸陽 713600；2. 中煤科工集團(tuán)杭州研究院有限公司，浙江 杭州 311201)

0 引 言

礦區(qū)污水處理問題目前是中央督導(dǎo)組對礦山檢查的重點(diǎn)。隨著新環(huán)保法和環(huán)保稅法的出臺，礦區(qū)污水排放要求不斷增加[1-3]，生活污水高效處理是礦區(qū)環(huán)保工作的重點(diǎn)之一[4-8]。黃河是母親河，是我國重要生態(tài)屏障及經(jīng)濟(jì)核心帶。我國黃河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展已上升為重大國家發(fā)展戰(zhàn)略[9-11]。目前，黃河流域水資源開發(fā)利用已達(dá)80%，超過一般流域的生態(tài)警戒線。根據(jù)全國污染源普查數(shù)據(jù)顯示，黃河流域水體污染狀況沒有明顯改善。因此黃河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。2020年陜西省成立專項(xiàng)領(lǐng)導(dǎo)小組，啟動(dòng)并編制了陜西省黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃。為進(jìn)一步加強(qiáng)黃河流域陜西段水體污染防治，該區(qū)域出水執(zhí)行《陜西省黃河流域污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 61/224—2018)A標(biāo)準(zhǔn)[12-13]。陜西正通煤礦是毗鄰黃河支流渭河的最大支流涇河，本文以該煤礦礦區(qū)生活污水處理站提標(biāo)改造工程為例，介紹了礦區(qū)整體概況、新工藝流程、主要構(gòu)筑物、設(shè)計(jì)參數(shù)等，以期為該類生活污水提標(biāo)改造工程提供一些參考。

1 工程概況

陜西正通煤礦建礦初期建有一座地埋式生活污水處理站，采用生物接觸氧化工藝。處理規(guī)模2 400 m3/d，2013年投入使用，出水水質(zhì)達(dá)到GB/T 18920—2002《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)出水水質(zhì)兼顧GB 50359—2005《煤炭洗選工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中選煤用水水質(zhì)要求，經(jīng)過凈化處理后作為場地綠化、道路灑水用水。

現(xiàn)階段由于環(huán)保要求生活污水出水水質(zhì)指標(biāo)提高到《陜西省黃河流域污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 61/224—2018)A標(biāo)準(zhǔn)，原有處理工藝系統(tǒng)比較落后，已不能滿足現(xiàn)有生活污水處理要求，所以生活污水處理站需進(jìn)行提標(biāo)改造。

本工程設(shè)計(jì)水量仍為2 400 m3/d，選址在原生活污水處理站區(qū)內(nèi)，利用現(xiàn)有處理構(gòu)筑物周邊可利用場地。依據(jù)礦區(qū)生活污水處理站處理設(shè)施運(yùn)行數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)測結(jié)果，確定污水處理站進(jìn)水水質(zhì)，如表1所示。

表1 進(jìn)水水質(zhì)與出水水質(zhì)

2 工藝流程

2.1 原有生活污水工藝流程

礦區(qū)原有生活污水處理站工藝流程見圖1。

根據(jù)現(xiàn)場踏勘及工藝分析，現(xiàn)有生物接觸氧化池對主要有機(jī)污染物的實(shí)際去除率較低，尤其是氨氮，在COD 濃度較低，進(jìn)水懸浮物濃度穩(wěn)定的情況下，COD 和懸浮物不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

圖1 原有污水處理站工藝流程圖Fig.1 Process flow chart of the original sewage treatment station

2.2 改造后生活污水處理工藝流程

污水處理中常用的脫氮除磷工藝有活性污泥法中的A2/O工藝、氧化溝工藝、生物膜法中的曝氣生物濾池[14-15]、生物接觸氧化[16]及同步生化氧化(SBOT)工藝。同步生物氧化池(SBOT)綜合了生物膜法、A/O泥法和微生物固定化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，微生物量大、傳質(zhì)快、反應(yīng)速度快，同時(shí)浮動(dòng)載體對氣泡的切割效果好，溶解氧利用效率高[17-18]。二級處理工藝除了要能去除BOD5、CODCr、SS外，還應(yīng)具有較強(qiáng)的除磷脫氮功能。針對礦區(qū)原有污水處理站存在的問題，在綜合考慮現(xiàn)有構(gòu)筑物處理現(xiàn)狀、可利用場地的基礎(chǔ)上，改造后的工藝流程詳見圖2。

圖2 改造后的污水處理工藝流程Fig.2 Sewage treatment process after upgrading

基于對生活污水原水水質(zhì)特點(diǎn)和現(xiàn)有處理設(shè)施的綜合分析，采用“SBOT池+微絮凝過濾”的核心處理技術(shù)對現(xiàn)有生活污水處理系統(tǒng)進(jìn)行提標(biāo)改造。

2.3 主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

(1)格柵集水池

針對原有機(jī)械格柵腐蝕嚴(yán)重、除渣效果不理想的問題，對原有格柵池(1座，地下式)進(jìn)行改造，柵隙減小為1 mm，可以截留污水進(jìn)水中大部分雜物，提高除渣效果；安裝角度減小為60°，可以使格柵截留的雜物，更容易從格柵底部提升到地面上并掉落至柵渣車內(nèi)運(yùn)走；新更換格柵全部部件為不銹鋼，可以大大延長格柵的使用壽命。

(2)初沉池

為解決現(xiàn)有調(diào)節(jié)池污泥淤積的問題，新增了1座初沉池，將格柵集水池內(nèi)的原水經(jīng)過混凝沉淀后再自流入現(xiàn)有調(diào)節(jié)池，這樣大幅降低了進(jìn)入調(diào)節(jié)池污水中的懸浮物濃度，使得沉積污泥大大減少。預(yù)沉池采用半地上式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁尺寸5.00 m×5.00 m×5.00 m，平均水力停留時(shí)間1.0 h。

(3)SBOT池

為提升生活污水處理效果，將原有的水解酸化池、一級氧化池、二級氧化池改造為SBOT生化池，利用微生物去除有機(jī)物，利用硝化菌、反硝化菌等去除污水中的氨氮及總氮，使出水達(dá)標(biāo)。對原有水池進(jìn)行改造，為地下式鋼砼結(jié)構(gòu)，生化池有效容積1 000 m3，平均水力停留時(shí)間10.0 h。

3 處理效果

該污水處理提標(biāo)改造工程于2020年2月完成調(diào)試，同年3月正式運(yùn)行，運(yùn)行至今出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。2020年3月至2021年3月系統(tǒng)進(jìn)、出水水質(zhì)見圖3。

圖3 改造后生活污水處理站進(jìn)、出水質(zhì)變化情況Fig.2 Changes of inlet and effluent water quality in the domestic sewage treatment station after upgrading

該礦區(qū)生活污水處理站井提標(biāo)改造后，當(dāng)進(jìn)水COD、TN、氨氮、TP、SS濃度范圍為110.0～140.0、13.3～18.0、8.5～14.0、0.7～2.0、30.0～58.0 mg/L時(shí)，出水濃度范圍為9.8～16.0、4.9～9.8、0.2～1.4、0.2～0.5、3.0～10.0 mg/L，平均去除率分別為90.2%、51.0%、92.3%、76.9%、85.3%，出水COD、TN、氨氮、TP、SS的平均濃度為12.3、7.5、1.1、0.29、6.2 mg/L，出水水質(zhì)優(yōu)于《陜西省黃河流域污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 61/224—2018)A標(biāo)準(zhǔn)，出水可滿足綠化用水、道路沖洗用水、選煤廠生產(chǎn)補(bǔ)充用水以及汽車沖洗用水要求。

4 結(jié) 論

陜西某礦區(qū)生活污水處理站采用SBOT工藝進(jìn)行提標(biāo)改造后，當(dāng)進(jìn)水COD、TN、氨氮、TP、SS的平均濃度分別125.8、15.5、13.3、1.3、42.2 mg/L時(shí)，平均去除率分別為90.2%、51.0%、92.3%、76.9%、85.3%，出水COD、TN、氨氮、TP、SS的平均濃度為12.3、7.5、1.1、0.29、6.2 mg/L，出水水質(zhì)優(yōu)于《陜西省黃河流域污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 61/224—2018)A標(biāo)準(zhǔn)。