云冈煤矿污水处理厂设计及运行效果分析

云冈煤矿污水处理厂设计及运行效果分析摘要：云冈煤矿毗邻云冈石窟，其污水治理工程被列入大同市重点污染治理工程。

该工程于2012年7月建成投入运行，采用
a/o+baf工艺，处理后的水质达到一级a类标准，满足回用和排放要求，运行效果良好。

年节约水费876万元，减少cod排放量约700t/a，环境效益和经济效益十分明显。

关键词：煤矿；污水；a/o；baf
中图分类号：x703 文献标识码：a
云冈煤矿东距著名的世界文化遗产云冈石窟5km，1973年投产，现核定生产能力480万t/a，其生活污水一直未进行有效处理，为保护云冈石窟周边水体环境，大同市将云冈煤矿生活污水治理作为环保重点工程。

云冈煤矿为数十年的老矿井，污水排放系统复杂，污水主要来自办公区、澡堂、食堂、家属区、医院、学校以及部分生产区的工业废水。

1 设计水量及水质
云冈煤矿生活污水平均产生量为5700m3/d，最大产生量为
6680m3/d。

设计污水处理厂处理能力为300m3/h，平均每天工作20h （含5%的自身污水量），最大水量时每天工作23h。

云冈煤矿地处严重缺水地区，供水费用昂贵。

为节约用水、减少生产成本，设计单位在编制初步设计时，建议将处理后的生活污
水回用矿井生产。

中水主要回用于选煤厂补充用水、矿井防尘洒水、绿化用水等生产环节，总生产用水量约4000m3/d，矿井生产时间为每天16h，设计回用能力为280m3/h。

根据大同煤矿集团公司多次监测数据，确定设计主要进水水质见表1。

根据大同市环保部门要求，设计出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（gb18918-2002）一级a类标准。

2 工艺流程
云冈煤矿生活污水水质变化大，水处理专业管理水平较低，针对这一特点设计采用工艺为：初沉池+a生化池（缺氧水解）+o生化池（好氧接触氧化）+二沉池+曝气生物滤池（baf）+消毒工艺。

具体流程见图1。

图1 云冈煤矿污水处理厂工艺流程图
3 主要工艺设计参数
3.1调节池
煤矿生活污水排放量和水质均不稳定，不均匀系数较大，设计调节池进行调节水质水量，调节池尺寸为22×18×3m（顶覆土
4.5m），污水有效停留时间为4h，内设4台潜水搅拌机防止污泥沉淀。

3.2初沉池
云冈煤矿工业场地排水管网不完善，生活污水中混入较多的煤尘，悬浮物含量较高，且煤泥不宜自然沉降，为避免煤尘对后续生
化系统造成影响，设初沉池去除水中大部分的煤尘。

初沉池为机械反应沉淀池，反应时间为15min，沉淀时间为1.5h，尺寸为24.2×9.2×4m，分成2组。

内设机械混合反应搅拌机、吸泥机。

3.3 a生化池
a生化池采用缺氧水解工艺，属于升流式厌氧污泥床反应器的改进型，适用于处理低浓度的生活污水，水力停留时间为0.5～3h，能在常温下正常运行，不产生沼气，并在基本不需要能耗的条件下对有机物进行降解，降低了造价和运行费用。

a生化池尺寸为15×12×5.0m （地下4.3m），顶覆土0.5m，2座，污水上升流速0.83 m3/m2·h，最大回流比时上升流速2.5
m3/m2·h。

3.4 o生化池
煤矿环保管理水平一般较低，水处理专业技术人员很少，o生化池设计采用管理简单、耐冲击负荷的接触氧化工艺。

o生化池主要去除水中的有机物，同时去除污水中部分氨氮。

为保证总氮的去除，在o生化池末端设污水回流至a生化池，设计回流比为100%～200%。

o生化池尺寸为15×14×5.0m （地下4.3m），顶覆土0.5m，2座。

内设弹性填料高度为3m，污水有效停留时间为4h，采用微孔曝气器，设计气水比为8：1。

3.5 二沉池
二沉池采用辐流沉淀池进行泥水分离，设计表面负荷为
1m3/m2·h。

二沉池尺寸为φ14×4.41m（地下4.21m），2座。

3.6 baf
baf将进一步去除污水中的有机物、氨氮、悬浮物，最终能使污水达到回用或排放标准。

baf尺寸为8×6×6.2m（地下3m），3座。

空池流速为2.1m/h，内设多孔填料高度为3m，采用单孔膜曝气器曝气，采用长柄无堵塞滤头布水、布气，气水比3：1。

baf采用气水联合反冲洗，反冲洗气速为60m/h，反冲洗水速为20m/h。

3.7 消毒
采用复合式二氧化氯发生器进行消毒，设计二氧化氯投加量为13mg有效氯/l，消毒池有效停留时间为30min。

3.8 污泥处理
采用带宽1.5m的浓缩一体化带式压滤机对污泥脱水压滤，配备4m3的电动泥斗和4t的密闭污泥运输车进行污泥周转和运输，污泥基本不落地。

4 实际运行效果
云冈煤矿污水处理厂2012年7月建成并进行调试，经过2个月的调试，基本完成系统调试与污泥培养，污水处理厂出水清澈，水质感观良好，2012年9月建设单位决定开始铺设回用水管道，目前
回用水管道也已基本铺设完毕。

2012年11月初大同市环境监测站对处理后的污水进行了连续3天采样监测，监测结果表明，污水处理厂出水水质全部达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（gb18918-2002）一级a类标准要求，且出水水质稳定。

监测结果见表2。

污水处理厂cod在线监测数据显示，2012年11月底后，污水处理厂进水codcr在300mg/l左右，出水codcr大部分时间在20mg/l以下。

2012年12月云冈污水处理厂完成大同市环保局和大同煤矿集团公司的竣工验收，在验收现场，实际处理水量为286.02m3/h，为设计负荷的95.3%；cod在线监测数据显示，进水codcr=263.89mg/l，出水codcr=11.86mg/l，有机物去除效率95.5%。

处理水量和出水水质均达到设计要求。

5 效益分析
本项目总投资约3500万元（含污水收集管网改造、回用水管、购地、防洪），吨水运行费用约1.6元/t，年运行总成本333万元/a。

目前云冈煤矿工业用水费用为6元/t，生活用水费用为5元/t。

污水处理厂建成后，每年节约水费876万元（按回用4000m3/d工业用水计算），经济效益明显。

另外，污水处理厂建成后，每年减少cod排放量约700t/a，减少氨氮排放量约50 t/a，环境效益非常显著。

参考文献
[1]张自杰.废水处理理论与设计[m].北京：中国建筑工业出版社，2003.
[2]郑俊.曝气生物滤池工艺的理论与工程应用[m].北京：化学工业出版社，2005.
作者简介：黄华（1979-）男，汉族，安徽含山人，2002年毕业于兰州大学环境学，工程师，任职于中煤科工集团南京设计研究院。

研究方向：环保工程设计、环境影响评价。