多介質生物濾池技術在礦區生活污水處理中的工程實踐

劉文澤，劉善臣，孟麗新

（琿春紫金礦業有限公司，吉林 琿春 133314）

隨著中國經濟社會的快速發展，礦山行業從規模和數量上都顯著增加，但礦區大多分布在遠離城區的山區中，礦區生產生活過程中產生大量生活污水，生活污水未經處理直接或間接外排至河流或滲濾地下，會對地表水水質以及地下水造成一定污染[1]，特別是在水源地、自然保護區內的礦業企業，對河流水體具有不可忽視影響。隨著新環保法、環保稅法的施行，排污處罰力度繼續加大，礦區污水處理問題已成為中央環境保護督察對礦山行業檢查的重中之重，制約了礦山建設與發展。因此，礦區生活污水處理全年穩定達標問題亟待解決。

目前，礦區污水處理還大多采用傳統的活性污泥、接觸氧化、MBR等方法［2，3］，這些方法不同程度存在出水水質不穩定、管理養護復雜、運行費用高等問題［4-6］。曙光金銅礦綜合考慮處理效果、運行成本、管理養護、使用壽命、系統穩定性等因素，引入多介質生物濾池技術，對礦區生活污水進行處理，取得了良好效果，可為集團各礦區污水處理提供示范與工程經驗。

1 工程概況

1.1 設計處理規模

曙光金銅礦內生產、辦公、生活福利設施完善，組織機構健全。主要生產部門有采礦廠、選礦廠、機修廠、變電所、供水泵站、尾礦泵站、化驗室、鍋爐房、浴池、醫院、宿舍樓、辦公樓等。礦山總人數約1000人。生活污水主要來自辦公樓、職工宿舍樓及食堂排水等，其主要特點是排水較集中，污水水質、水量變化較大。經過對礦區餐飲、沖廁和工作人員、住宿人員生活用水及污水排放規律的分析，最終確定本工程的設計水量為200m3/d。

1.2 設計進、出水水質

綜合考慮礦區發展情況和居民的生活水平狀況，參考對吉林省及周邊城市農村污水處理設施運行數據的整理分析的基礎上，結合實測結果，確定污水處理廠進水水質。污水廠的出水不外排，出水主要用于生產回用、廠區灌溉、綠化、道路澆灑等。根據環保部門的要求，出水水質指標需要達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918～2002）的一級A標準，具體進出水水質指標如表1所示。

表1 設計進水水質（mg/L）

2 工藝流程

具體工藝流程如圖1所示：自生活區和辦公區的生活污水通過污水收集系統輸送至調節池，調節池前設置格柵井，截留去除污水中較大的懸浮物和漂浮物，對水泵和后續處理單元起保護作用。污水進入調節池，均化水質水量。調節池內設置污水提升泵，污水提升進入多介質生物濾池進行生物處理，多介質生物濾池出水作為企業生產補充水，還可用于廠區綠化與降塵等回用。

圖1 工藝流程

3 主要構筑物及設計參數

3.1 格柵井

由于礦區綜合污水含有手紙、塑料袋、菜葉、菜根等漂浮物，進入調節池前要先用格柵攔截，以保證后續處理構筑物的正常運行，有效減輕系統處理負荷，防止水泵損壞，為系統長期正常運行提供保證。格柵井內設置不銹鋼制人工細格柵，柵條間隙為3mm。格柵井尺寸為1.00m×1.00m×3.20m，采用鋼混結構。

3.2 調節池

調節池的作用是調節水質水量，沉淀粗顆粒物，保證生物處理的穩定性。考慮到礦區污水水質、水量變化情況，調節池的設計有效容積為80m3，設置為3格式，鋼混結構。設置人孔和檢修孔，調節沉淀池內安裝潛水泵兩臺（1用1備），Q=10m3/h，H=10m，N=0.55kw，并安裝帶浮球的潛水泵，根據水位變化自動控制。

3.3 多介質生物濾池

多介質生物濾池是對傳統曝氣生物濾池內部的載體進行改進，從曝氣生物濾池構造、載體、曝氣方式等方面優化形成多介質生物濾池[7]，與傳統的生物濾池相比，采用了多種新型合成多孔網泡生物載體，配合特異性微生物附著在載體內部，在微曝氣的環境下，即可實現降解有機物和深度脫氮除磷的效果[8]。此類載體具有比表面積大，接觸均勻，傳質速度快，水頭損失低等許多突出的優點。不同載體的持水量均為2500%，空隙率98%左右，微孔、大孔、中孔構成了多介質開孔方式，大孔具有防堵塞的能力，微細孔及中孔的作用是可以固定專用生物酶和微生物制劑，多種活性基因團適合在微孔和中孔中，可與微生物形成化學鍵，強急性基團是多介質生物分子的主要特征，經過研究發現多介質生物池有良好的固定性和吸附性。微生物和生物載體相結合主要依靠微生物固化劑的作用。離子結合、共價結合、物理吸附是常用的介質生物結合方式，吸附方式的組合使用可增加其牢固性。這些載體的平均濕密度均為1.0g/cm3，與水的密度十分接近，載體在多介質生物濾池中呈懸浮狀，不需設置反沖洗裝置，也無需反沖洗，這樣大大簡化了工藝流程和設備運行費用，使操作管理更加簡便。多介質生物濾池采用標準一體化設備，不銹鋼結構，尺寸為10.20m×4.00m×2.40m。采用渦旋風機供氧，Q=160m3/h，N=2.20kw，間歇曝氣，風機開啟時間為20min/h～30min/h，多介質生物濾池設備中設置換熱器，接暖氣的回水系統，提高冬季水溫，保證生物活性，為系統冬季安全運行提供保障。

3.4 設備房

多介質生物濾池設備、風機、控制系統等安裝于設備房內，設備房為鋼架結構，外墻采用阻燃保溫板，設備房尺寸為16.00m×8.20m×4.50m。室內安裝暖氣，暖氣引自礦區供暖系統，提高室內溫度，以保證微生物的活性，可以發揮足夠的降解作用。

4 處理效果

該污水處理工程于2014年10月完成調試運行，至今運行效果穩定達標。2015年～2019年系統平均進、出水水質如表2所示。

表2 生活污水處理系統2015年～2019年水質監測表

當多介質生物濾池進水SS、COD、BOD5、NH4+-N、TN和TP的平均濃度分別為57.50mg/L、236.95mg/L、149.45mg/L、22.63mg/L、28.74mg/L、1.45mg/L時，平均去除率為87.36%、85.31%、95.24%、84.55%、77.87%、74.14%， 系 統 出 水SS、COD、BOD5、NH4+-N、TN和TP的平均出水濃度為7.27mg/L、34.81mg/L、7.11mg/L、3.50mg/L、6.36mg/L、0.37mg/L，出水水質優于《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）的一級A標準，出水達標后主要用于企業生產循環水、綠化、降塵等回用。

5 運行成本

多介質生物濾池管理極其簡單，整個處理系統全自動控制，實現無人值守，只需定期查看，無需添加任何藥劑，幾乎不產生剩余污泥，每6個月～12個月維護1次即可。人工成本主要是1周～2周左右定期查看泵和風機的運行是否正常。耗電主要是曝氣風機與提升水泵，系統間歇運行，曝氣風機每天運行8h～12h，水泵每天運行12h，考慮運轉電費、兼職管理人工費，經計算，該工程直接運行費用為0.18元/m3，僅為傳統工藝的1/2 ～ 1/6[9-11]。

6 結論與展望

（1）采用多介質生物濾池技術處理礦區生活污水，處理效果良好，系統運行穩定，對SS、COD、BOD5、NH4+-N、TN和TP的平均去除率為87.36%、85.31%、95.24%、84.55%、77.87%、74.14%，處理出水達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》( GB 18918-2002)的一級A標準。

（2）通過開展該工程，徹底改變了礦區原有化糞池周邊蚊蠅滋生、異味臭味等不良環境狀況，實現了污水全部回用，不外排，節約了水資源，避免了對周邊環境的污染。企業形象顯著提升。

（3）多介質生物濾池技術凈化效果好、運行低成本、管理維護簡單，可為礦區新建及改擴建污水處理提供技術方法和工程經驗，為綠色礦區建設提供技術支撐。特別是對于處在水源地和自然保護區、風景名勝區、濕地保護區等水環境敏感地段的礦山企業具有廣闊的應用前景。