興隆莊煤礦生活污水處理廠提標改造應用研究

欒冬梅 董 軍 符福存

（兗州煤業股份有限公司興隆莊煤礦，山東 濟寧 272102）

1 引言

興隆莊煤礦生活污水處理廠始建于2002年，2003年7月投入運行，設計規模10000m3/d，主要用于處理興隆莊礦區生活污水。實際運行過程中部分地面沖洗用水、工礦區礦井廢水溢流進入生活污水處理廠，懸浮物含量高，一天內進水水量波動較大，水質不均勻。目前實際處理能力為6000m3/d，處理后達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A排放標準，總氮、氨氮處理效果不穩定。

2 存在問題

興隆莊煤礦生活污水處理廠建成投入運行后，經過十幾年的運行，廠內設備設施的處理效果已達不到原有設計處理能力，主要表現在：

（1）原有設施運行時間長、設備落后且系統比較老化，出水水質情況不穩定，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，造成出水水質氨氮、總氮指標偏高。

（2）工廣區礦井水處理系統因原設計容量不足需排至生活污水處理廠，工廣區廢水中懸浮物含量大，直接進入生物系統處理，造成現有處理工藝氧化溝堵塞，系統處理能力降低，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、好氧環境，造成系統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較大，原設計未設置緩沖調節池，當排水高峰期時對系統后續處理沖擊較大。

（4）整個水廠電氣控制系統陳舊，采用手動運行，無法對生活污水處理廠主要參數進行集中控制，工人操作勞動強度大。

3 工藝流程

3.1 原有工藝流程

生活污水經格柵井中的機械格柵攔截懸浮物后進入集水池，由集水池內潛污泵提升泵至旋流曝氣系統，出水自流進入氧化溝，氧化溝出水經配水井進入二沉池，二沉池出水進入中間水池，中間水池內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入無閥濾池，經過過濾后，廢水排放或回用。二沉池內污泥靠重力進入集泥井。回流污泥提升泵將回流污泥提升進入氧化溝，剩余污泥由污泥提升泵提升入污泥濃縮池，水力澄清池內的污泥重力排入集泥井，通過集泥井內污泥提升泵提入污泥濃縮池，濃縮后的污泥經提升泵進入儲泥池內，儲泥池內污泥經污泥脫水裝置處理后外運。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 主要改造內容

對現有污水處理系統工藝流程進行增項，新增一座1440m3緩沖調節池、一座1440m3兼氧池，同時進行硝化液回流以及污泥回流。

3.2.1 緩沖調節池的作用

興隆莊生活污水處理在一天24h內排出的水量和水質是波動的，一般下午4點至8點排水比較集中，夜間水量極少，上午水量一般正常，這樣對污水處理廠的生物處理設施或生化反應系統處理功能的發揮是不利的。針對污水處理廠進水流量及水質波動較大的特點，在污水處理系統的前端設置均質調節池，以均和水質、存盈補缺。興隆莊煤礦生活污水日均排放量為300m3/h，用水高峰期時廢水排放量為900m3/h，持續時間約2h，因此本項目新增廢水緩沖調節，以緩沖水質水量波動。

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，通過特殊的工藝設計，即可提高廢水的可生化性，又能有效降解有機物。兼氧工藝采用微氧、兼氧和缺氧的環境，有效破除雜類有機物的分子結構，為后續氧化溝處理提供良好的進水水質條件。

新增兼氧池與氧化溝聯用進一步脫氮兼氧池，即厭氧微生物與好氧微生物并存的水池，充分發揮兼氧微生物消除污水中有機物的作用。水池中上層為好氧動植物生長的環境，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酸作用，將廢水中部分不溶性的有機物轉化為溶解性的有機物，部分難降解的大分子有機物轉化為小分子的易降解有機物，從而去除部分COD并提高廢水的可生化性。兼氧池的增加，增強了反硝化脫氮的效果，且原有氧化溝工藝得到充分的發揮，即解決了脫氮問題，又強化了原系統的生物處理功能。

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形溝渠構成，污水在溝渠中不斷地循環曝氣從而達到去除水中污染因子的目標。

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勢

提標改造主要措施包括工藝參數優化、工藝改造和設備改造等[1]。

首先工藝參數優化，污水處理廠通過對氧化溝各點位溶解氧值等原工藝參數進行優化，通過對表曝機和溶解氧值進行連鎖控制，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。

工藝優化：預處理單元、改造生物處理單元，具體采取以下幾方面的技術措施。

（1）預處理單元：增設調節池以保證進水穩定；確保格柵和沉砂池正常運行等。

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

（3）必要時，投加碳源。

設備改造：包括表曝機更換，電氣控制自動化，視頻監控系統等。

生活污水處理廠改造完成后，可以徹底解決原處理系統存在的問題。改造后的污水處理廠具有以下幾點優勢：

（1）解決了原水水質的分類處理。礦井水處理站新建緩沖調節池，溢流的礦井水緩沖調節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入生活污水處理廠，從而大大降低了進水懸浮物含量，同時降低了污水處理廠的處理負荷。新增生活污水處理廠緩沖調節池和兼氧池，使進水水質、水量更加穩定。

（2）系統實現智能化升級。對主要電氣關鍵部位進行改造，改造后實現就地控制和遠程控制；對關鍵儀表參數（例如液位、流量、pH、溫度，溶解氧等）實現實時傳輸和視頻監控雙重監控，并可實現數據歷史追溯，有效保證數據的有效性和實效性；對整個電氣系統實現自動化操作和視頻化監控，大大減少人工勞動強度，提高自動化水平，同時提高工作效率，提高企業生產效率，最終確保整個處理工藝穩定運行。

（3）運行管理進一步規范化。工程建成后，由原污水處理廠編制人員負責工程的運行管理。在原有管理制度的基礎上，進一步完善了《運行操作管理工作制度》《維修管理工作制度》《水質監測工作制度》等有關規章制度，工程的運行操作嚴格按各項規章制度執行，確保工程正常運行，充分發揮工程的效能。

5 應用實踐和效果

改造完成后，預期可以達到以下效果：

興隆莊礦區生活污水處理廠提標改造工程的建設，是興隆莊煤礦生態文明建設總體規劃的重要組成部分。該工程的建成運行可增大污水處理廠對服務范圍內排放的生活污水對該地區水體污染的治理能力，可改善區域生態環境，有利于服務區范圍穩定發展，促進區域經濟發展。

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

6 結論

興隆莊煤礦生活污水處理廠提標改造項目建設，解決了原水水質的分類處理。新增礦井水緩沖調節池，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荷，優化了生活污水處理廠進水水質。新增生活污水處理廠的緩沖調節池和兼氧池，使污水處理廠污水水質水量穩定處理，污水處理后指標除COD執行30mg/L、總磷執行0.5 mg/L外，其他指標執行山東省地方標準，流域水污染物綜合排放標準第1部分南四湖東平湖流域（DB37/3416.1-2018）標準，消除了出水不達標的隱患。