浅谈煤矿生活污水处理工艺

浅谈煤矿生活污水处理工艺
摘要：本文通过对煤矿厂生活污水特点的分析，结合原有污水处理站工艺及多家同类污水站的实践经验，提出采用BAF工艺+ 混凝沉淀工艺处理煤矿厂区生活污水。

运行结果表明：出水CODcr、BOD5、SS、色度均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级B 标准，同时CODcr、BOD5、SS及色度的去除率分别达到92.5%、92.5%、90.9%、90%，采用该组合工艺处理煤矿厂生活污水，在技术和经济上稳定可行。

关键词：煤矿厂生活废水；BAF 工艺；混凝沉淀
Abstract:in this paper,through the analysis of thecharacteristics of coal minesewageplant,the existingsewage treatment stationtechnology andmore than similarsewagestationpractice experience,proposed uses the BAFtechnology+ coagulation sedimentationtreatment of minewastewaterplant.The running results show that:the effluent CODcr,BOD5,SS,chromacan meet the”urban sewage treatment plant pollutant discharge standard”(GB18918 - 2002)the level of B standard,CODcr,BOD5,SS and color removal ratereached 92.5%,92.5%,90.9%,90% respectively,thetreatment plantsewageminethis combination process,in economy and technologyis stable and feasible.
Keywords:coal plantlifewastewater;BAF process;coagulation sedimentation
引言
神华神东煤炭集团公司是神华集团核心煤炭生产企业，它是以煤炭开采、粗煤精加工为主的国有大型煤炭企业，近年来由于开采规模的不断扩大，厂区员工增多，导致厂区生活区产生的生活污水量增大，以榆家梁矿4-2煤场区为例早期生活废水处理系统始建于2000 年，采用的是化粪池+多级自然沉淀工艺处理废水，现因煤矿扩建生产，使原有污水处理系统处理能力远不能满足厂区生活区排放的污水量，处理效果差，出水水质不能达标，现对原有污水处理站进行改扩建，确保污水经系统处理后出水各项水质指标均达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级B标准。

1煤矿生活污水的特点
生活污水是指居民日常生活中所产生的污水，它主要由厨房、炊事、洗浴、洗涤衣物的废水及冲洗厕所的污水等形成。

生活污水中的主要污染物是有机杂质，包括碳水化合物、脂肪、蛋白质及其分解产物、纤维素和合成洗涤剂、肥皂等，另有一些泥砂、岩屑及溶解性盐类等无机杂质。

因此，生活污水对水环境的主要污染影响就是有机杂质降解时产生的恶臭，消耗溶解氧和带来富营养化。

煤矿生活污水由于大量洗浴水稀释，BOD5大大降低。

由于生活污水中含有大量的有机物，故通常在预处理后采用二级生物处理。

水体中的有机物的降解主要靠微生物作用下的生物化学过程来完成，这一过程包括好氧降解和厌氧降解等好几个阶段。

污水好氧生化处理总的氧化代谢反应可以下式表达：
CXHYO2+ O2微生物C5H7O2N+ Me+ CO2+H2O+ NH3
从反应式可以看出，有机物进行好气生化处理的必要条件：一是有机物可以被微生物降解；二是有充足的氧供应；三是微生物存在；四是保证微生物需要的营养。

低BOD5污水生化处理，由于营养物质不足，微生物的同化作用缺乏物质和能量，生化反应始终处于迟缓状态，甚至难以维继。

2 废水水质分析
煤矿生活污水一般来自于煤矿居住区和工业场区的浴室、办公楼、宿舍楼、食堂和洗衣房等用水场合，其浴室排水的比重较大(占到40%—60%)；其次还有很大一部分来自于厂区地面冲洗水，因此此类废水往往具有水量水质波动较大，含煤泥、浮油、砂量大等特点。

但经济成分单一，没有城市中的轻工、食品、饮食等有机物排放大户那么复杂，虽然也具有一般生活污水所具有的有机污染的一面，但在其污染物浓度上又有别于一般生活污水。

本次工程设计流量为240m3/d。

本项目废水水质、污水处理站总进水口平均水质及排放标准见表一。

表一废水水质及排放标准表
3 废水处理工艺
3.1 废水处理工艺的选择
原有废水处理系统采用的处理工艺为化粪池+多级自然沉淀工艺，随着废水排放量的增大，该工艺已经不能有效地降解废水中的有机物，不能达到排放标准要求。

综合分析原水水质，由于污水的BOD5/COD 值为0.5，可生化性能较好，因此本次改建污水处理工艺采用BAF 生物滤池+ 混凝沉淀为主体工艺，二氧化氯消毒为辅助处理工艺处理该废水。

该组合工艺具有耐冲击负荷能力强、处理效果稳定、操作管理简单、剩余污泥产量少等特点，是一种运用成熟的废水处理工艺。

改扩建后的工艺流程具体如图一所示。

图一工艺流程示意图
3.2 工艺流程说明
（1）污水部分：生活污水通过管道收集流入污水处理站，首先经过格栅池去除大块悬浮物和漂浮物，然后进入调节预沉池中均匀水质水量，再由提升泵泵入分配槽中将水均匀分配给每组曝气生物滤池，接着进入除磷池去除磷，然后再流入沉淀池，最后经消毒贮水池达标排放。

消毒贮水池有消毒和兼做存储滤池反冲洗的作用，滤池反冲洗出水、污泥池上清液、污泥脱水机滤液并流回调节池。

（2）污泥部分：调节预沉池、除磷池、沉淀池排泥进入污泥池中，再由污泥泵泵入污泥脱水机进行脱水，干污泥外运处置。

（3）空气部分：由罗茨鼓风机供气系统提供曝气生物滤池生物呼吸的氧气，反冲洗风机供气系统提供滤池反冲洗时候的冲力。

（4）加药部分：除磷反应池中加入石灰、PAC、PAM，污泥脱水时加入PAM。

消毒加入二氧化氯，配置二氧化氯加盐酸和氯酸钠。

4 主要建构筑物及配套设备技术参数
（1）格栅池。

1 座，钢混结构，设计尺寸2.6×1.5×1.5m，有效水深0.6m，设计过水量15m3/h，过栅流速0.4m/s；配套不锈钢自制粗格栅1 台，栅宽0.4m，栅条间隙16mm；不锈钢自制细格栅1 台，栅
宽0.4m，栅条间距16mm，另加2mm 不锈钢网。

（2）预沉调节池。

1 座，钢混结构，设计尺寸 6.0×3.5×3.5m，有效容积63 m3，HRT=7h。

配套设备：50WQ10-10-0.75 型潜水提升泵2 台（1用1备）；LPF 配套浮球液位计1套；曝气量为1.0 m3/( m2·h)的环状式水下空气混合装置1套；LDE-65 型电磁流量计1套。

（3）BIOFOR 生物滤池。

4座，钢混结构，设计尺寸2.0×2.0×4.5m，有效容积64 m3。

配套设备：HSR50 型罗茨鼓风机2台（1用1备），转速1430r/min，流量1.21 m3/min，升压44.1Kpa，电机Y100L-4，功率2.2KW；HSR150c 型反冲洗风机1台，转速1310r·min-1，风量13.25 m3·min-1，风压58.8Kpa，功率22KW；SLS80-100(I)型反冲洗水泵台，流量100 m3/h，扬程20m，功率5.5KW。

其中，每个BIOFOR 滤池中填充Φ10－20mm 砾石垫层3.2 m3以及Φ4－6mm 陶粒滤料5 m3，滤料层高度为2.05m。

（4）除磷反应池。

2座，钢混结构，设计尺寸1.5×1.5×1.8m，有效容积2.4 m3。

配套PAC加药装置1套，包括1个储药池、1个溶药池及2台加药泵，储药池容积3 m3，溶药池容积1 m3，加药泵流量125 L·h-1，压力1.0MPa，功率0.55 KW；PAM加药装置1套，包括1个储药池和2台加药泵，储药池容积1 m3，加药泵流量32 L·h-1，压力2.4 MPa，功率0.55KW；石灰加药装置1套，包括1个储药池和2台加药泵，储药池容积1 m3，加药泵流量32 L·h-1，压力2.4 MPa，功率0.55 KW。

（5）沉淀池。

1座，钢混结构，设计尺寸3.0×6.0×3.0m，有效容积40m3。

（6）消毒贮水池。

1座，钢混结构，设计尺寸4.5×2.0×3.9m，有效容积30.6 m3。

配套二氧化氯发生器1 台，产气量为130g/h。

（7）污泥池。

1座，钢混结构，设计尺寸2.0×2.0×3.0m，有效容积10 m3。

配套设备：G25-1型螺杆泵1台；XMLJ8/630 型带式压滤机1台，过滤面积8 m2，带面宽度为1000mm；PAM 加药装置1套，包括1个储药池和1台加药泵，储药池容积1 m3，加药泵流量32 L·h-1，压力2.4 MPa，功率0.55 KW。

（8）水处理车间。

1 座，砖混结构，设计尺寸为28.0×11.0×9.0m。

含化验室、集控室、卫生间、值班室、休息室、设备间、配电室等。

5 工程启动及运行
5.1 水池进水试验
分别向水池中放入清水，试验水池是否有漏水现象，并停留48 小时无渗漏现象，同时检查各水池的水位和高程是否满足设计和使用要求。

5.2 BIOFOR生物滤的启动
（1）BIOFOR滤池挂膜：采用两阶段自然挂膜法。

第一阶段曝气量控制在设计风量的50%，对滤池进行连续曝气供氧，按设计流量的25%泵入废水并适量补加化粪池经过滤后的水，闷曝24～30 h后换水。

如此反复2～3次，接着在间歇曝气条件下运行，间歇曝气周期为6 h，该过程持续8～10 d，随后按设计水量的20%逐步增加进水量，同时逐步增大曝气量。

在此期间，每天通过测定曝气生物滤池进、出水的水质变化，间接反映生物膜的生长情况，直至BAF出水水质稳定时表明初步挂膜成功。

初步挂膜成功后进入第二阶段，进一步增加进水水力负荷和曝气负荷，对生物膜进行驯化，避免因水力负荷的突然增加对尚未完全成熟的生物膜造成不利影响。

水力负荷达到满负荷时，池中已培养了足量的高活性微生物膜，曝气亦调节至满负荷。

（2）BIOFOR滤池正常操作：当挂膜完毕，整个系统调整到正常水处理操作阶段。

进水流量根据每天的实际水量由配水槽调节。

供气量由工艺曝气风机提供，跟踪检测进水水质和出水水质。

当进水水质浓度污染物很高或流量脉动很大而影响出水水质时，可同时启动 2 台罗茨鼓风机，加大空气供给量，确保出水水质达到要求。

BIOFOR 滤池经过一段时间的运行后，生物膜将越积越厚，衰老的生物膜将会逐步脱落，影响出水水质，这时要对滤池进行反冲洗。

滤池的反冲洗分开进行，即先对一个滤池进行反冲洗，然后对另一个滤池进行反冲洗，当一滤池在冲洗时，其他滤池正常工作。

实际的反冲洗周期由检测滤池的出水浓度决定，当检测的浓度逐渐增大到接近于排放标准或滤池出水阻力太大时，需要反冲洗。

（3）BIOFOR滤池反冲洗：在运行过程中，随着运行时间的推移，生物膜由于增殖而逐渐增厚，同时滤料层截留的SS不断增加，使滤层阻力不断增加最终达到极限水头损失，出水水质变差，此时需对滤池进行反冲洗，用以去除滤池内老化的微生物膜及滤床截留的SS，以恢复其处理能力，这是维持BIOFOR滤池功能的重要环节。

本工程采用气水联合反冲洗，即气洗—气水联合洗—水漂洗，通过专用长柄滤头配水、配气，滤池气洗强度为10～20L·m-2·s -1，水洗强度为5～10L·m-2·s-1。

反冲洗过程中控制滤料层的膨胀率≤5%，实现对滤料的良好冲刷及滤料间的轻微相互摩擦，保持生物膜的厚度在300～400um。

在运行时控制合适的反冲洗时间也非常重要，从本工程实际运行情况来看，反冲洗的时间控制在16min 左右效果最佳，其中气洗3min，气水联合洗8min，水漂洗5 min。

滤池的反冲洗的周期控制为4d，每次反冲洗两个滤池。

反冲洗分开进行，即先对一个滤池进行反冲洗，然后对另一个滤池进行反冲洗，当一滤池在冲洗时，其他滤池正常工作。

5.3 运行效果
本工程调试期约3 个月，结果发现该工艺对CODCr、BOD5、SS等的去除率达到了预期效果，并通过了环境监测部门的验收。

连续24 h 满负荷运行后的取样监测结果见表二。

表二工程运行监测结果表
从表二数据可以看出，该处理系统对废水的CODcr、BOD5、SS及色度的去除率分别达到92.5%、92.5%、90.9%、90%。

出水CODCr、BOD5和SS的质量浓度分别为30、15、20mg/L，色度为20，pH为中性，各项指标均达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918－2002)一级B 标准要求。

6 经济指标及环境效益分析
（1）工程造价。

该工程总投资为325万元，其中土建费145.39万元，设备材料费（含自控及化验设备）127.62万元，其他设计、安装、运输及调试等间接费用51.99 万元。

（2）占地面积。

该废水处理工程总占地约364m2，处理1t 废水占地1.5m2。

（3）运行成本。

处理废水的运行成本为1.066元/m3（计设备折旧、维修费用），其中电费0.28元/ m3，人工费0.33元/ m3，药剂费合计0.456 元/ m3（石灰投加量为100mg/L废水、PAC投加量为80mg/L废水、PAM 投加量为8.0mg/L 废水计）。

（4）环境效益。

污水处理站建成后，每年减少约31.97吨CODcr、15.984 吨
BOD5、17.28吨SS排入周围环境水体，对改善周围水体环境起到重要的作用。

7 结束语
（1）经过升级改造后，该生活废水处理的工艺流程实际为“曝气生物滤池+ 混凝沉淀”，相比原有化粪池+ 多级自然沉淀处理系统，新系统容积负荷更高、HRT更短、运行处理效果更稳定。

运行结果表明：改进后处理系统对废水的CODcr、BOD5、SS及色度的去除率分别达到92.5%、92.5%、90.9%、90%，达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918－2002)一级B 标准要求。

（2）该污水处理站总投资325万元，处理废水总费用为1.066元/ m3，单位废水处理占地面积仅为1.5m2。

系统正常运行每年减排COD 约31.97吨、BOD5 约15.984吨、SS约17.28吨。

采用混凝沉淀装置与曝气生物滤池相结合的工艺技术，主要处理构筑物采用组合式钢混结构，具有占地面积小、使用寿命长、工程投资省、工艺简单、操作管理方便、运行成本低等特点。

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