MBR工藝在煤礦生活污水處理中的應用

王霆宇

摘 要：對原相煤礦35m3/h 生活污水處理站所采用的一體式厭氧 /好氧膜生物反應器（A /O-MB）工藝進行了介紹，介紹了該項目的設計參數與方法，指出項目建設完成運行后整個系統運行穩定，各項水質參數均達標，滿足回用水質要求。其中出水 CODCr、氨氮、BOD5平均值為 27.67 mg /L、4.3 mg /L和5.74 mg /L，其去除率為 85.37%、79.06%和90.23%。

關鍵詞：MBR煤礦；生活污水處理；環境保護

緒論

煤礦生活污水一般來自于煤礦居住區和工業場地的浴室辦公樓。食堂單身宿舍、洗衣房和鍋爐房等用水場合，[1]其主要特點是水質、水量變化較大，污水中 COD5 等有機物濃度不高，生化條件較差。

隨著煤礦生產的不斷擴大及我國十三五期間對環境保護問題越來越重視，如何有效處理煤礦產生的生活污水成為煤礦可持續發展的重要問題。

MBR水處理技術結合了膜分離技術與傳統的活性污泥技術。

由于膜的過濾作用，微生物完全被截留在生物反應器中，實現了水力停留時間和污泥齡的徹底分離，使生物反應器保持較高的混合液污泥濃度，[2]可以有效增強微生物的硝化能力，提高污染物去除率。

用 MBR 膜池取代傳統二沉池，系統的污泥濃度比傳統的活性污泥法高2～3 倍，可極大地降低生化池的池容，提高處理效率。

MBR水處理技術處理單元相對縮短，可省去深度處理環節，土建工程減少，易于操作和管理。[3]在進水有機物含量不足時，可進行內源反硝化，保證脫氮效果和最終出水水質，能實現反硝化除磷，提高生物脫氮除磷效果，減少了化學除磷溶劑的使用量。而且更耐低溫，更適用于北方寒冷季節。[4]

項目概況

太原華潤煤業有限公司原相煤礦位于位于山西省古交市原相鄉原相村以東，距古交市區約14km，生產能力0.9Mt/a，批準開采2～9號煤層，井田面積為18.2505km2；井田地理坐標：北緯37°45′26″-37°48′36″，東經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，2015年10月底竣工并調試完成，并正常運行至今于。該礦于2016年通過環保驗收。

3 處理工藝流程介紹

3. 水質水量

根據煤礦生活污水排放量并考慮未來發展的余量，設計污水處理量為 35m3/h，設計出水水質為：生活污水經處理后水質執行：《城市污水再生利用工業用水水質》（GB/T19923-2005）中工藝與產品用水水質要求、《城市污水再生利用城市雜用水水質標準》（GB/T18920-2002）的規定。

3. 工藝流程

新建生活污水處理站為WSZ-AO-35地埋式污水處理設備，生活污水經調節、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后直接進入調節池，調節池內安裝2套攪拌裝置，攪拌調節池內污水，調節污水的水量和水質。[5]調節池設置提升泵，廢水經泵提升至厭氧池，池內設置立體彈性填料。厭氧池內利用厭氧菌，使有機物發生水解、酸化和甲烷化，去除廢水中的有機物，并提高污水的可生化性，有利于后續的好氧處理。厭氧池有效停留時間為2.5～3.5h，溶解氧控制在≤0.5mg/L。厭氧池出水進入好氧池，好氧池中培養有大量好氧菌/消耗菌，可進行碳氧化和硝化處理，在降解有機物的同時，硝化菌將氨氮轉化為硝酸鹽。[6]好氧池內溶解氧控制在≥ mg/L。接觸氧化池的泥水混合液經通過膜生物反應器進行固液分離，可在池內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。[7]出水經二氧化氯接觸消毒工藝消毒后，通過DN200碳鋼管進入清水池，于廠區道路灑水、綠化及黃泥灌漿。

4 運行效果與分析

本工程自 2015年9月10 日開始調試運行，至 10 月10日，完成生化池的活性污泥培養，系統處理效果穩定。此間通過對主要指標數據的不間斷測定，其分析曲線如圖2所示。進水BOD5 平均值58.78mg /L，膜出水中的BOD5 平均為 5.74mg /L，去除率為90.23%進水CODCr 平均值為 189.08mg /L，膜出水中的 CODCr 平均為 27.67 mg /L，去除率為 85.37%。NH3-N 進水平均為 34.63 mg /L，出水為4.3 mg /L，去除率為 79.06%。

根據監測數據可知，生活污水經處理后，pH、SS、BOD5、COD、動植物油、陰離子表面活性劑、氨氮、氟化物、揮發酚、大腸菌群均達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）表4中的一級排放標準，達標率100%。

生活區生活污水處理站的SS、動植物油、陰離子表面活性劑的去除率分別為93.57%、63.6%、63.2%。對照《城市污水再利用城市雜用水水質》（GB/T 18920-2002）中道路清掃、城市綠化的雜用水水質標準。

生活區生活污水處理站出水的pH、BOD5、陰離子表面活性劑、氨氮、大腸菌群均可達到道路清掃標準及城市綠化標準。對照《城市污水再生利用工業用水水質》（GB/T19923-2005）中工藝與產品用水水質，生活區生活污水處理站出水的BOD5、COD、動植物油、氨氮、糞大腸菌均可達到該標準用水水質標準。

5 經濟分析

污水處理站處理能力 150 m3 /d，整個處理系統由PLC自動完成，直接運行成本包括電費，藥劑和人工費共計1.066元/m3。自水處理設施運行后，處理后中水均作為廠區道路灑水，揚塵治理，綠化等水源，明顯改善礦區生態環境。[8]

6 結論

一體式A /O-MBR工藝對原相煤礦生活污水中主要污染物的去除效果符合預期，系統具有自控運行能力高，抗沖擊負荷能力強、占地面積小、行費用低等優點。[9]通過監測，各項主要指標均能達到回用水水質要求。處理后出水全部回用，實現良好的經濟和環境效益。

參考文獻：

[1]尚少鵬，趙玉倫.煤礦生活污水處理模式探討[J].煤炭工程，2003，（10）：64-66.

[2]吳四清.煤礦生活污水處理與綜合利用[J].能源環境保護，2014，28（2）：38-39.

[3]楊高峰.MBR在生活污水處理與回用中的應用[J].山西建筑，2010，36（30）：177-178.

[4]王翠萍.污水處理原理和技術[J].山西建筑，2009，35（13）：163-164.

[5]黃霞，桂萍.膜生物反應器廢水處理工藝的研究進展[J].環境科學研究，1998，11（1）：40-44.

[6]張軍，聶梅生，王寶貞.MBR在污水處理與回用工藝中的應用[J].環境工程，2001，19（5）：9-11.

[7]何毅，胡永紅，柴本忠，等.膜生物反應器廢水處理組合工藝的研究進展[J].工業水處理，2001，21（7）：4-7.

[8]李榮.一體式膜生物反應器（MBR）設備調試總結[J].廣東化工，2009，8（36）.260-262.

[9]張少磊，王志強，陳文清.膜生物反應器系統處理生活污水的中試研究[J].安徽農業科學，2012，40（2）：972-973.