礦山生活污水處理工藝研究

張 源

（中陜核工業集團公司二一四大隊有限公司，陜西 西安 710054）

礦山污水的處理是一個復雜且系統性的工程，隨著我國經濟建設的快速發展，在社會、環境和資源等方面都面臨著巨大壓力。因此我們必須要重視對其進行合理的開發與利用。本文通過分析不同地區對礦山生活用水及工業廢水所采取措施的研究現狀以及存在問題，提出改進建議來實現水資源可持續利用；結合實際情況選擇相應地處理方法以達到減少污水排放，實現使水質達標且能回用的目的；在經濟、技術等方面也應該給予支持與幫助，本文的研究結論對我國礦山污水處理工藝具有一定指導意義，隨著礦山綜合整治工作不斷推進，可確保礦山開采工作有序展開，改善當前生態環境，提高礦山生產的安全性，有效優化產業結構[1]，強化礦產資源開發的利用效率與節約水平，從而形成一批規模比較大、技術科學先進、綠色環保的開采、加工企業。

對礦山生活污水處理技術進行深入研究，并基于投資效益和處理成本的兩大基本原則，制定適合可行的污水處理計劃，為寧北乃至全國同類型礦區生活污水治理提供可借鑒經驗和樣板工藝。

1 進水水質及設計標準

1.1 廢水水量及水質特征

據調查，本次需要處理的生活污水規模為200m3/d，設計為10m3/h；每天都是20h運行。

表1 生活污水設計進水水質

1.2 廢水水量及水質特征

生活污水處理后出水水質需滿足《城市污水再生利用城市雜用水水質》（GB/T18920-2002)中“城市綠化”用水水質標準要求。

表2 設計出水水質

2 礦山生活污水處理方法

2.1 礦山生活污水來源

礦山污水的來源主要是各生產礦井所排放出來的生活廢水以及雨水。

（1）地表沖洗廢水中含有少量懸浮物、油污和漂浮物等,這些污染物在一定程度上降低了對地下水水質造成污染,但由于地表沖洗液對地面環境污染較大且使用年限較長其處理費用較高；

（2）礦山污水中含有的固體廢物垃圾滲濾體是一種特殊物質具有很強的耐久性及回收利用價值

（3）礦山污水排放水量大，在一定程度上造成了地表水的污染。因此，對廢水中所含物質進行有效回收利用是解決上述問題的重要途徑。

2.2 礦山生活污水處理方法的選擇

根據我國目前的情況,礦山污水處理廠一般采用的是一級、二級或三級沉淀池。對于小型開采礦井水處理工藝,可以利用現有設備和技術進行改進。在原有條件下應加大對廢水中金屬離子和有機物的去除。由于廢水量大且水質差等原因，導致其無法達到排放標準要求，這時就需要采取人工措施來降低水中污染物濃度以提高水的質量水平；或者直接排入附近河道中去，但是這樣會造成水體污染從而影響到河流湖泊的生態平衡進而造成巨大的經濟損失。所以在污水處理廠設計時,要考慮到這些因素,對其進行優化,從而達到降低污染、提高經濟效益和減少環境破壞的目的；對于小型開采礦井水而言則可以采用預沉淀池來實現污水回用。

2.3 污水的處理與去除

礦山污水的處理與去除方法有很多種,主要包括物理法、化學吸收法和生物降解等。其中物理吸附是最常用的工藝。

（1）水溶性大分子物質在水中可以被吸附或氧化成水溶液并且釋放出有機物。

（2）由于水體中存在大量的懸浮物且不易除去，所以要進行預處理后才能排入自然水體或者通過降水進入地下水層中去；對于一些含有大量無機鹽、有機污染物和重金屬離子等難降解的無機鹽類污水來說，可以采用吸附法、離子交換和膜分離技術進行處理；物理化學吸收是利用各種生物降解工藝來去除有機物，如曝氣法。目前，比較常用的方法有活性污泥浮床(EBR)等。

（3）生物吸收法，利用微生物對有機物的吸附能力，將污水中難降解和難以分解有機污染物轉化為無機、可溶性物質，由于煤礦污水處理廠的特殊性,其產生污泥量大、水質水量變化大和有機物濃度高且含有大量有毒物質，因此對廢水進行深度處理后才能達到排放標準根據《污水綜合處理法》中的規定，生活污泥、畜禽糞便和工業廢水應該優先考慮利用活性炭，可生化性好且含有大量有機物等有機污染物去除效果較好生物處理法包括好氧曝氣和活性污泥床。其中，好氧曝氣量是在1mol/L的范圍內可以達到最大的降解率；厭油性有機廢水一般不需要經過微生物作用就能直接排放到環境中去，所以其進水中不會產生大量有機物、無機物及重金屬等有害物質影響生態環境安全問題。

2.4 凈化

在對礦山污水進行處理時，通常采用的方式是通過利用一些方法來去除水中的雜質或者微生物。但是由于目前我國大多數地區都存在著大量污泥、殘渣等污染物，這些廢水如果不經過及時地清理和有效地回收再造，不僅會使水質惡化嚴重還會導致二次污染。因此對于那些含有較高濃度的有機物以及有較大危害性物質污水進行處理時需要采取相應措施對其加以利用，這樣才能達到凈化的目的，其中最主要的方法就是利用一些技術對污水進行處理，比如化學藥劑、生物降解法等，其中化學藥劑就是通過利用一些物質對污水進行處理。生物降解法主要是利用微生物將污泥中的有機物分解,使其變成可以被吸收或者溶解,從而達到凈化水質和降低危害性的目的；物理方法包括固相分離、離子交換等技術以及吸附膜過濾等方式等等。

3 技術處理的相關流程

3.1 污水水量與水質的實際情況

結合取樣化驗結果，發現研究區域污水的不均勻度明顯偏高，且水質、水量變化明顯（KZ=2.0），需要通過設定均質均量的調節池設施；使苯類廢水的BOD/COD值達到0.5，有較高的可生化性特點[2]；處理技術的有效運用，不僅能將有機物有效去除，還能去除氨氮物質，使出水滿足相應的排放標準。

3.2 污水處理技術的設計思路

（1）整體設計思路可運用相對完善的A2/O污水處理方法，也就是運用厭氧+缺氧+好氧生物脫氮除磷技術手段[3]，并聯合利用格柵攔截、沉淀池澄清、過濾、使用消毒劑等物化處理技術。

（2）首先，利用格柵攔截方式，對礦山生物污水實施預處理，根本目的就是減少無機顆粒物的含量，強化污水的可生化性特點；其次，將泵定量升高至調節池，以便對水質水量進行有效調節，經過有效調節的污水進入一體化生活污水裝置，并在該裝置內設置厭氧池、缺氧池以及好氧池；最終，沉淀池的回流污泥與進水會進入到厭氧池，在磷的厭氧釋放完畢后，進入到缺氧池，好氧池有著顯著的硝化作用，好氧池的混合液回流至缺氧池，能夠達到反硝化脫氮的效果。生化池利用現代高密型彈性立體彈料，此填料有著負荷較高、操作簡便、體積比較小、便于管理的優勢作用[5]；生化池出水進入到二沉淀池，通過固液分離，使二沉淀池的固液分離效果達到進一步的提升，控制投資成本，強化沖擊負荷與溫度變化的適應性；二沉淀池出水進入到中間水池，再由提升泵提升至過濾器，進一步降低SS濃度，然后自流到消毒池，通過消毒處理，能確保污水處理后的相應指標滿足有關標準。

（3）污水處理技術流程相對簡單，工程成本支出比較少，運作難度較低。

3.3 處理技術的相關流程

（1）生活污水首先自流進入調節池，首先經過格柵濾除掉較大固體雜物。調節池對污水進行均質均量[6]。格柵柵渣定時清理。

（2）調節池水經泵提升，進入到厭氧池。厭氧池運用厭氧菌的作用，讓有機物通過水解、酸化以及甲烷化，能把廢水中的有機物除去干凈，并提高污水的可生化性，有利于后續的好氧處理。厭氧池混合液自流排入缺氧池[7]。

（3）在缺氧池中，主要是通過反硝化作用將硝酸鹽氮轉化成氮氣，降低TN含量。溶解氧一般為零點幾。對水中的有機物進行初步分解。缺氧池混合液自流進入好氧池[8]。

（4）通過控制污水在好氧生化池的停留時間，鼓入空氣，控制溶解氧，利用好氧微生物去除有機污染物。好氧池混合液自流一部分回流至缺氧池，另一部分自流進入二沉池。

（5）污水在二沉池內進行固液分離。沉淀池污泥一部分作為剩余污泥排入污泥池，一部分分別回流至厭氧池和好氧池。沉淀池出水自流進入中間水池，中間水池水進入消毒池。在消毒池消毒處理后，回用。

（6）污泥池中污泥定期排入調節池。調節池污泥定期清理。

圖1 工藝流程圖

4 處理效果分析

礦山生活污水原水中的固體雜質含量相對較高，為了使泵等儀器設備有序運作以及后續處理構筑物運作正常，需在主體工藝前段裝置攔污設備。

A2/O工藝的應用在實踐中應達到：BOD5和SS為90%～95%，總氮為70%以上，磷為90%左右。

此項工藝技術的顯著特點，具體分為以下幾點：

（1）污染物去除效率比較高，運作十分穩定，耐沖擊負荷效果顯著。

（2）污泥沉降性良好。

（3）厭氧、缺氧以及好氧的不同環境與各種微生物菌群的相互配合，能夠發揮有機物除去、脫氮除磷等優勢作用。

（4）混合液混齡比值大小是影響脫氮效果的主要因素，而回流污泥中帶有的DO與硝酸態氧也會對除磷效果產生影響，所以脫氮除磷的效果并不十分理想。

（5）在相同脫氧除磷去除有機物的技術中，此技術流程相對簡單，整體水力停留時間與相同類型的其他工藝相比明顯較短。

（6）在厭氧-缺氧-好氧相互交替運作的情況下，絲狀菌不會大量繁殖，SVI（污泥體積指數，衡量污泥沉降性的指標）通常低于100，不會產生污泥膨脹現象。

（7）污泥中磷含量比較高，通常達到2.5%以上。

表3 生活污水各工藝段處理效果分析表

5 結論

A2/O污水處理技術的有效運用，主要是通過格柵攔截、沉淀池澄清、過濾、使用消毒劑等方式，對于礦山生活污水治理而言，具有技術可靠、效果顯著、經濟可行、科學合理等優點，試驗以礦山生活污水的處理展開驗證分析，發現處理后的水質滿足排放的標準要求。研究著重解決了礦山生活污水減氮的技術難題，通過反硝化作用將硝酸鹽氮轉化成氮氣，降低了TN含量。對同類污染的礦區生活污水治理具有參考意義。