正通煤礦生活污水提標改造工程實例分析

于繼圖，金麗麗，劉紅麗，韓 超，王 健

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

0 引 言

礦區污水處理問題目前是中央督導組對礦山檢查的重點。隨著新環保法和環保稅法的出臺，礦區污水排放要求不斷增加[1-3]，生活污水高效處理是礦區環保工作的重點之一[4-8]。黃河是母親河，是我國重要生態屏障及經濟核心帶。我國黃河流域生態環境保護和高質量發展已上升為重大國家發展戰略[9-11]。目前，黃河流域水資源開發利用已達80%，超過一般流域的生態警戒線。根據全國污染源普查數據顯示，黃河流域水體污染狀況沒有明顯改善。因此黃河流域生態環境保護面臨著巨大的挑戰。2020年陜西省成立專項領導小組，啟動并編制了陜西省黃河流域生態保護和高質量發展規劃。為進一步加強黃河流域陜西段水體污染防治，該區域出水執行《陜西省黃河流域污水綜合排放標準》(DB 61/224—2018)A標準[12-13]。陜西正通煤礦是毗鄰黃河支流渭河的最大支流涇河，本文以該煤礦礦區生活污水處理站提標改造工程為例，介紹了礦區整體概況、新工藝流程、主要構筑物、設計參數等，以期為該類生活污水提標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。處理規模2 400 m3/d，2013年投入使用，出水水質達到GB/T 18920—2002《城市污水再生利用 城市雜用水水質》標準，同時出水水質兼顧GB 50359—2005《煤炭洗選工程設計規范》中選煤用水水質要求，經過凈化處理后作為場地綠化、道路灑水用水。

現階段由于環保要求生活污水出水水質指標提高到《陜西省黃河流域污水綜合排放標準》(DB 61/224—2018)A標準，原有處理工藝系統比較落后，已不能滿足現有生活污水處理要求，所以生活污水處理站需進行提標改造。

本工程設計水量仍為2 400 m3/d，選址在原生活污水處理站區內，利用現有處理構筑物周邊可利用場地。依據礦區生活污水處理站處理設施運行數據，結合實測結果，確定污水處理站進水水質，如表1所示。

表1 進水水質與出水水質

2 工藝流程

2.1 原有生活污水工藝流程

礦區原有生活污水處理站工藝流程見圖1。

根據現場踏勘及工藝分析，現有生物接觸氧化池對主要有機污染物的實際去除率較低，尤其是氨氮，在COD 濃度較低，進水懸浮物濃度穩定的情況下，COD 和懸浮物不能穩定達標。

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的優點，微生物量大、傳質快、反應速度快，同時浮動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，還應具有較強的除磷脫氮功能。針對礦區原有污水處理站存在的問題，在綜合考慮現有構筑物處理現狀、可利用場地的基礎上，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特點和現有處理設施的綜合分析，采用“SBOT池+微絮凝過濾”的核心處理技術對現有生活污水處理系統進行提標改造。

2.3 主要構筑物及設計參數

(1)格柵集水池

針對原有機械格柵腐蝕嚴重、除渣效果不理想的問題，對原有格柵池(1座，地下式)進行改造，柵隙減小為1 mm，可以截留污水進水中大部分雜物，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運走；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

為解決現有調節池污泥淤積的問題，新增了1座初沉池，將格柵集水池內的原水經過混凝沉淀后再自流入現有調節池，這樣大幅降低了進入調節池污水中的懸浮物濃度，使得沉積污泥大大減少。預沉池采用半地上式，鋼筋混凝土結構，內壁尺寸5.00 m×5.00 m×5.00 m，平均水力停留時間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，使出水達標。對原有水池進行改造，為地下式鋼砼結構，生化池有效容積1 000 m3，平均水力停留時間10.0 h。

3 處理效果

該污水處理提標改造工程于2020年2月完成調試，同年3月正式運行，運行至今出水穩定達標。2020年3月至2021年3月系統進、出水水質見圖3。

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

該礦區生活污水處理站井提標改造后，當進水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，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，出水水質優于《陜西省黃河流域污水綜合排放標準》(DB 61/224—2018)A標準，出水可滿足綠化用水、道路沖洗用水、選煤廠生產補充用水以及汽車沖洗用水要求。

4 結 論

陜西某礦區生活污水處理站采用SBOT工藝進行提標改造后，當進水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，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，出水水質優于《陜西省黃河流域污水綜合排放標準》(DB 61/224—2018)A標準。