常村煤礦污水處理站生化處理系統(tǒng)改造與應用研究

董計鑫

（霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司， 山西 方山 033100）

引言

煤炭作為人們生產(chǎn)生活必不可少的重要能源之一，近年來的需求量不斷增加，對煤炭產(chǎn)量提出了更高的要求[1-2]。污水處理作為煤礦掘進生產(chǎn)的重要工藝組成，其處理的能力和質量直接關系著煤炭企業(yè)的產(chǎn)煤量，現(xiàn)已引起了煤炭行業(yè)的廣泛關注[3]。污水處理能力和處理質量與污水處理工藝息息相關，先進的污水處理工藝，不僅能夠滿足煤炭企業(yè)處理能力的需求，也是國家環(huán)保政策的要求，必須引起高度重視。因此針對常村煤礦污水處理站生化處理系統(tǒng)處理能力差、設備故障率高的問題，開展生化處理系統(tǒng)改造設計工作具有重要的意義。

1 礦井污水處理概況

常村煤礦污水處理站修建于20 世紀80 年代，至今已運行30 余年，初始設計的污水處理能力高達12000 m3/d，但投產(chǎn)之后的實際污水處理能力僅為6000 m3/d，距離設計時的污水處理能力相差甚遠。目前污水處理站采用的是接觸氧化工藝，污水由機械格柵打撈懸浮物后進入調(diào)節(jié)池, 由提升泵將其提升至平流沉砂池進行砂礫的沉淀，平流沉砂池流出的水進入初沉池進行粗沉和穩(wěn)定水質，初沉完成后水流進入轉鼓細格柵再次處理。之后進入接觸氧化環(huán)節(jié)，對污水進行氧化分解、除磷等工作。氧化處理之后的水流由抽吸泵泵入消毒池進行消毒，經(jīng)過整個污水處理工藝之后，出水水質滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）中一級B 要求，可以返回井下使用及地面生產(chǎn)使用。

2 礦井污水處理存在的問題

近年來，隨著煤炭需求量的不斷增加，使得煤炭井下掘進工作日益繁重，產(chǎn)煤量與日俱增。礦井產(chǎn)煤量的提升，伴隨著污水產(chǎn)量也不斷增加，原來的接觸氧化工藝污水處理能力有限，極大地限制了污水處理的質量和效率，目前的污水處理能力僅為6000 m3/d。接觸氧化工藝設備運行時間較長，設備工作穩(wěn)定性和可靠性較差，污水處理量較大時經(jīng)常出現(xiàn)故障，導致污水處理工作停滯，增加了設備維護維修人員的勞動強度。當前經(jīng)過污水處理技術得到的處理水質僅為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）中一級B 要求，隨著國家對環(huán)境保護的重視，需要進一步提高污水處理質量，才能達到國家法律法規(guī)規(guī)定的更高要求。因此有必要進一步提高污水站處理能力和出水水質，實現(xiàn)8000 m3/d 和《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）中一級A 要求。

3 礦井污水處理改造方案

根據(jù)常村煤礦污水處理站實現(xiàn)情況及其存在的問題，按照國家污水處理的新要求、新政策，開展了污水處理工藝的改進設計，擬定了技術較為先進的A2/O-MBR 污水處理工藝方案。

3.1 污水處理工藝流程

改進之后的污水處理工藝流程如下頁圖1 所示，將原來的接觸氧化處理方法改進為了A2/O-MBR污水處理工藝。具體處理過程如下：礦井污水首先經(jīng)過機械格柵，打撈出污水中較大尺寸的懸浮物，防止其進入調(diào)節(jié)池內(nèi)堵塞污水泵及相關管路。經(jīng)過機械格柵過濾之后的污水流入調(diào)節(jié)池進行調(diào)節(jié)處理，通過提升泵將處理過的污水提升至平流沉砂池內(nèi)部進行砂礫的沉淀，砂礫沉淀完成之后流入污水初沉池進行初沉和穩(wěn)定水質，確保污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。初沉之后的污水經(jīng)過轉鼓細格柵后進入生化處理單元進行處理，生化處理之后的水流由抽吸泵泵入消毒池進行消毒。經(jīng)消毒后的水，部分外排，部分溢流到回用水池，供礦區(qū)綠化及沖廁使用。初沉池及MBR 池剩余污泥排入污泥池，泵入壓濾機壓濾脫水，污泥脫水干化后集中外運。

圖1 A2/O-MBR 污水處理工藝流程圖

3.2 A2/O-MBR 工藝原理

污水處理系統(tǒng)中的A2/O-MBR 工藝設置2 組A2/O生化處理系統(tǒng)和1 組MBR 膜，以便提高污水處理能力和處理之后水的質量。污水處理工藝流程中的A2/O生化池內(nèi)部存在較多的微生物，能夠實現(xiàn)污水中有機污染物、氮化物等的分解處理，進而除掉污水中的有機污染物。生化處理之后的污水流進MBR生物池進行過濾處理，MBR 生物池運用滲透膜完成生化處理之后污水中泥污的過濾，達到水泥分離的目的。

MBR 生物池實現(xiàn)污水處理功能，處理通過膜截留A2/O生化池內(nèi)的微生物，提高MBR 生物池中的活性污泥濃度，促進降解污水的生化反應速度。同時，由于膜的高過濾精度，保證了出水清澈透明，得到高質量的產(chǎn)水。

3.3 A2/O 生化池設備選型

A2/O生化池設備組成包括厭氧池潛水攪拌機、缺氧池潛水攪拌機、脫氧池潛水攪拌機和潛污泵等，為了保證污水處理的能力和效率，根據(jù)污水處理站的實際生產(chǎn)需求，完成了上述各個設備的選型工作。系統(tǒng)中選擇了型號為QJB2.2/8-400/3-740/C 的厭氧池潛水攪拌機2 臺，選擇了型號為QJB2.2/8-400/3-740/C 的缺氧池潛水攪拌機4 臺，選擇了型號為QJB1.5/8-400/3-740/C 的脫氧池潛水攪拌機2臺，選擇了型號為WQ2210-422 是潛污泵4 臺。將上述設備組裝起來，配置必要的輔助元件即完成A2/O生化池的建設工作。

3.4 MBR 膜處理設備選型

MBR 膜處理設備組成部分較多，逐一完成了系統(tǒng)組成設備的選型工作，具體如下：選擇了型號為SMM-1525 的MBR 膜組件12 套，選擇規(guī)格為2080 mm×1080 mm×1900 mm；選擇型號為ZG150 膜池鼓風機3 臺；選擇型號為KQH150-200，功能參數(shù)為流量Q=200 m3/h、揚程H=12.5 m、功率N=15 kW 的離心化工泵4 臺；選擇型號為WL2327-671-250 的干式排污泵4 臺；選擇型號為DN200、長度為L=1.5 m的管道混合器1 臺；選擇功能參數(shù)為流量Q=2100 L/h、壓力P=0.6 MPa、功率N=1.5 kW 的計量泵3 臺；選擇功率N=0.75 kW 的配酸攪拌機1 臺。將上述設備組裝起來，配置必要的輔助元件即完成MBR 生化池的建設工作。

4 應用效果評價

4.1 進水水質及排水要求

根據(jù)環(huán)保要求，改造后出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A 標準，具體的控制項目及進出水水質要求如表1 所示，主要包括CODCr、BOD5、TN 等，其中的一級A 標準對應的各個控制項目的指標數(shù)據(jù)即為污水處理工藝完成之后出水的最低要求。

表1 進水水質、出水水質控制項目指標 mg/L

4.2 水質檢測結果

為了驗證常村煤礦污水處理站生化處理系統(tǒng)改造設計的可行性，將工藝設備采購組裝完成之后進行試生產(chǎn)，跟蹤記錄A2/O-MBR 污水處理工藝設備及出口水質情況。結果表明，設備運行穩(wěn)定可靠，試生產(chǎn)過程中未出現(xiàn)任何故障問題，滿足污水處理連續(xù)進行的要求。為了檢測污水處理工藝出口的水質是否滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A 標準，取適量出口水樣進行檢測分析。結果表明，出口水中的各個指標實測數(shù)據(jù)如下：ρ（CODCr）的含量為44.2 mg/L、ρ（BOD5）的含量為8.5 mg/L、ρ（TN）的含量為13.4 mg/L、ρ（NH3-N）的含量為4.6 mg/L、ρ（TP）的含量為0.35 mg/L、ρ（SS）的含量為7.8 mg/L。對比表1 中一級A 標準各個控制項目對應的標準數(shù)值可以看出，改進之后的A2/O-MBR 污水處理工藝出口水質能夠滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A 標準要求，取得了很好的應用效果。