常村煤礦污水處理站生化處理系統改造與應用研究

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，對煤炭產量提出了更高的要求[1-2]。污水處理作為煤礦掘進生產的重要工藝組成，其處理的能力和質量直接關系著煤炭企業的產煤量，現已引起了煤炭行業的廣泛關注[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處理能力的需求，也是國家環保政策的要求，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處理能力差、設備故障率高的問題，開展生化處理系統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節池, 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節，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，經過整個污水處理工藝之后，出水水質滿足《城鎮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，產煤量與日俱增。礦井產煤量的提升，伴隨著污水產量也不斷增加，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，設備工作穩定性和可靠性較差，污水處理量較大時經常出現故障，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。當前經過污水處理技術得到的處理水質僅為《城鎮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規定的更高要求。因此有必要進一步提高污水站處理能力和出水水質，實現8000 m3/d 和《城鎮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

根據常村煤礦污水處理站實現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，防止其進入調節池內堵塞污水泵及相關管路。經過機械格柵過濾之后的污水流入調節池進行調節處理，通過提升泵將處理過的污水提升至平流沉砂池內部進行砂礫的沉淀，砂礫沉淀完成之后流入污水初沉池進行初沉和穩定水質，確保污水處理系統的穩定運行。初沉之后的污水經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。經消毒后的水，部分外排，部分溢流到回用水池，供礦區綠化及沖廁使用。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

污水處理系統中的A2/O-MBR 工藝設置2 組A2/O生化處理系統和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生化池內部存在較多的微生物，能夠實現污水中有機污染物、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 生物池實現污水處理功能，處理通過膜截留A2/O生化池內的微生物，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，根據污水處理站的實際生產需求，完成了上述各個設備的選型工作。系統中選擇了型號為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

根據環保要求，改造后出水執行《城鎮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據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，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，設備運行穩定可靠，試生產過程中未出現任何故障問題，滿足污水處理連續進行的要求。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據如下：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。