銘盛環(huán)境——工業(yè)污水，工業(yè)廢水處理專家，提供污水處理解決方案
煤礦生活污水主要來自礦工生活區(qū)、職工食堂、浴室、獨身宿舍及辦公場所排水等，且職工洗浴污水占相當大比重(約70%～80%)，其具有機污染物濃度低、水質(zhì)水質(zhì)變化較大、可生化條件較差的水質(zhì)特性。某煤礦位于山西省朔州市北部13km處的陶村，生活污水產(chǎn)生量約400m3/d，主要為辦公樓、食堂和洗浴等產(chǎn)生的污水，具有煤礦生活污水水質(zhì)的普通性特性。隨著環(huán)保政策日趨嚴厲，該礦生活污水需處置后全部回用(不得外排)，原有生活污水處理設備已不能滿足回用對其出水水質(zhì)請求，因而需對其晉級改造并提升出水水質(zhì)。
1、生活污水處理站現(xiàn)狀
1.1 原有工藝流程
原有生活污水處置站設計處置才能為480m3/d，采用10mm機械格柵+調(diào)理池+初沉池+好氧池+二沉池+二氧化氯消毒的處置工藝，設計出水水質(zhì)執(zhí)行《污水綜合排放規(guī)范》(GB8978-1996)二級排放規(guī)范。原有生活污水處置工藝流程見圖1。
1.2 存在的問題
原有生活污水處置站存在的主要問題：
?、俪醭脸亍⒑醚醭?、二沉池、消毒池為地埋式一體化污水處置設備，已運用近10年，設備主體構(gòu)造破損，滲漏嚴重，接近報廢;
?、趹名}酸和氯酸鈉化學反響生成的二氧化氯實施消毒，由于鹽酸屬于嚴厲管控物資，不易購置，原有消毒設備沒有運轉(zhuǎn);
?、壅{(diào)理池有效調(diào)理容積為80m3，偏小，不能滿足礦工集中洗浴排水時的水量調(diào)理需求;
?、苌钗鬯幹煤蟠缶植客馀?，不契合生活污水應全部回用不外排的環(huán)保請求;
?、菀罁?jù)用水需求，礦方規(guī)劃將生活污水處置后回用于沖廁、綠化、選煤廠生產(chǎn)用水及空中灑水，現(xiàn)有處置工藝的出水水質(zhì)不能滿足回用水質(zhì)請求以及《城鎮(zhèn)污水處置廠污染物排放規(guī)范》(GB18918—2002)的一級A規(guī)范，故需提標改造。
2、設計范圍及進、出水水質(zhì)
生活污水處置站晉級改造范圍為480m3/d。經(jīng)過對現(xiàn)有生活污水處置站進水水質(zhì)化驗剖析，并參照同類煤礦生活污水水質(zhì)材料以肯定設計進水水質(zhì)(見表1);生活污水經(jīng)處置后回用于沖廁、綠化、選煤廠生產(chǎn)用水及空中灑水等，不外排。設計出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處置廠污染物排放規(guī)范》(GB18918-2002)中一級A規(guī)范、《城市污水再生應用城市雜用水水質(zhì)》(GB/T18920-2002)中道路打掃、綠化、沖廁、洗車用水水質(zhì)請求的最高指標。
3、處置工藝選擇
采用AO生物膜+MBR+活性炭過濾作為該生活污水晉級改造項目的處置工藝，工藝流程見圖2。
?、僬{(diào)理池
由于該煤礦生活污水80%左右為洗浴排水，洗浴排水具有集中性、間歇性、水量大的特性，為了調(diào)理水量水質(zhì)和合理設計水處置設備范圍，保證水處置構(gòu)筑物運轉(zhuǎn)的連續(xù)性、穩(wěn)定性，需增加調(diào)理池的有效調(diào)理容積。
②生化處置工藝選擇
AO生物膜兼有生物膜法和活性污泥法二者之長，其是在活性污泥工藝的反響池裝設組合填料，反響池內(nèi)的生物量由懸浮態(tài)污泥和附著態(tài)生物膜組成，大幅提升了反響池內(nèi)生物量，有利于生長遲緩的硝化菌的生長匯集，增加了系統(tǒng)耐沖擊負荷才能和除污效率，減少污泥產(chǎn)量，不產(chǎn)生污泥收縮，較適用于現(xiàn)有污水廠的提標改造。AO生物膜工藝同時具有缺氧段、好氧段微生物互相獨立，各自一直處于最佳生態(tài)環(huán)境中，不受厭氧、好氧環(huán)境交替的抑止作用，缺氧段污水中的有機物可直接作為碳源被反硝化細菌應用，到達同步去除COD和脫氮目的。另外，采用組合填料作為生化反響池內(nèi)微生物生長載體，由于組合填料比外表積較大，反響池中大量生物體附著在填料上，而懸浮在池內(nèi)的生物量并不很高，工藝脫碳、硝化效果好，硝化段的出水SS較低，可不設污泥回流。膜生物反響器(MBR)的過濾作用使微生物完整被截留在反響器中，完成了水力停留時間和污泥齡的徹底別離，系統(tǒng)污泥濃度是傳統(tǒng)活性污泥法的2～3倍，使生物反響器堅持較高硝化才能和污染物去除效率，對強化和穩(wěn)定出水水質(zhì)有重要作用，同時大大減小了生化池的池容;MBR膜池取代傳統(tǒng)二沉淀，縮短了處置流程，減少了土建工程量和投資。因而AO生物膜一MBR工藝具有有機負荷率高、處置效率高、出水水質(zhì)好、反響器容積小、占空中積少等優(yōu)點。進一步研討標明，低溫、低碳源是影響煤礦污水處置脫氮穩(wěn)定達標的關鍵要素，關于AO生物膜一MBR工藝能夠保證如硝化菌等生長遲緩的微生物在系統(tǒng)中截留、富集，強化系統(tǒng)脫氮效果，同時具有污泥產(chǎn)量少、污泥顆粒較大、易于泥水別離、污泥處置費用相對較低的優(yōu)點。綜上所述，分離該項目進、出水水質(zhì)特性和改造用空中積慌張的實踐狀況，設計采用AO—MBR作為本項目生化處置工藝。
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活性炭作為一種多孔物質(zhì)，比外表積大，可以疾速吸附前級水處置設備走漏出來的小分子有機物等污染性物質(zhì)，對水中異味、膠體及色素、重金屬離子等有較明顯的吸附去除作用，同時還可去除溶解性COD。另外，活性炭外表通常有各種上下不同的凸起，可為微生物提供適合的附著點，長時間運轉(zhuǎn)后活性炭外表會附著微生物，以生物活性炭的方式完成對污水的深度處置。研討標明，單純活性炭吸附工藝可降低生化出水的COD，進一步提升出水水質(zhì)。
④消毒
紫外線消毒屬于純物理消毒辦法，具有簡單便利、廣譜高效、無二次污染、便于管理和完成自動化等優(yōu)點，常用于生活飲用水消毒，但其不具有持續(xù)消毒才能。次氯酸鈉是一種高效、廣譜、平安的強力滅菌消毒藥劑，它與水親和性好，能與水以恣意比互溶，易置辦貯存，操作平安便當，可在各種環(huán)境及工作情況下投加，可替代二氧化氯作為小范圍煤礦生活污水處置的消毒藥劑。本項目出水回用于沖廁、綠化、選煤廠生產(chǎn)用水及空中灑水等，采用紫外線和次氯酸鈉兩級消毒以保證消毒效果和持續(xù)消毒才能。
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剩余污泥排至剩余污泥池。由于本項目產(chǎn)生的剩余污泥較少，設計將剩余污泥運至礦井水處置站，依托礦井水污泥處置系統(tǒng)對其實施脫水處置。
4、主要建(構(gòu))筑物改造設計
4.1 調(diào)理池
應用原調(diào)理池及原有10mm機械格柵，新建1座有效調(diào)理容積為220m的全公開式鋼筋混凝土構(gòu)造調(diào)理池，與原調(diào)理池串聯(lián)運用，改造后調(diào)理池總有效調(diào)理時問為15h。在新建調(diào)理池設1臺4kW潛水攪拌器以避免ss沉降;設2臺潛污泵(Q=20m3/h，H=100kPa，N=2.2kW，1用1備)提升污水后依次進入毛發(fā)匯集器和生化處置系統(tǒng)。毛發(fā)匯集器完成對粒徑>1mm顆粒物的去除，對MBR膜起到維護作用。
4.2 組合池
設組合池1座，鋼筋混凝土構(gòu)造，包括：缺氧池、好氧池、MBR膜池、中間水池、污泥池、離線化學清洗池、泵坑。
①缺氧池。
有效容積為80m，HRT=4h，反硝化容積負荷為0.36kgNOx-一N/(m3填料·d)，缺氧池懸掛纖維束組合填料，填充率為50%。纖維束組合填料具有比外表積較大、阻力小，布水、布氣性能好，易掛膜和流化、不易阻塞、運用壽命長等特性。。。缺氧池內(nèi)設1臺2.2kW潛水攪拌器用于污水混合。
②好氧池。
有效容積為144m3，HRT=7.2h，好氧池組合填料填充率為60%，BOD容積負荷0.50kg/(m3填料·d)。在填料下方設DN65微孔曝氣軟管曝氣，充氧才能為0.147kg/(m·h)，氧應用率為15%，效勞面積為0.5m2/m。運轉(zhuǎn)過程中生物膜受上升氣流攪動，一方面可為生物膜曝氣供氧，另一方面可控制生物膜再生。依據(jù)微生物生長狀況，可經(jīng)過變頻措施調(diào)理曝氣量大小，控制生物膜更新速度，使其堅持較高活性。曝氣風機2臺(1用1備)，Q=3.46m3/min，P=49kPa，N=7.5kW，變頻控制。
?、跰BR池。
尺寸為3.5m×4.2m×4.5m，HRT=3h，設2組膜組器，每個膜組器選用40簾截留孔徑為0.03m中空纖維膜，單簾有效膜面積為20m，設計產(chǎn)水通量為12.5L/(m2·h)。膜吹掃風機2臺(1用1備)，Q=6.05m3/min，P=49.0kPa，N=11kW(變頻)。
?、躆BR膜離線清洗池。
1座，尺寸為1.8m×3.5m×3.0m;中間水池1座，尺寸為2.05m×3.075m×3.6m，主要搜集MBR系統(tǒng)產(chǎn)水;污泥池1座，主要貯存剩余污泥，尺寸為2.05m×3.075m×3.6m;污泥池設排泥泵1臺。設泵坑1座，尺寸為2.9m×4.2m×3.0m，泵坑設MBR產(chǎn)反洗泵、硝化液回流泵、活性炭過濾提升泵。MBR產(chǎn)水泵和反洗泵共用，MBR出水進入中間水池，反洗自中間水池取水。MBR產(chǎn)反洗泵2臺(1用1備)，Q=38.5m3/h，H=200kPa，N=3kW，采用恒流質(zhì)變頻控制。MBR系統(tǒng)采用自動化控制運轉(zhuǎn)，程序設計抽8min、停2min自動運轉(zhuǎn)，120個制水周期水反洗一次。過濾提升泵2臺(1用1備)，Q=21.6m3/h，H=220kPa，N=3kW，其自中間水池取水經(jīng)提升依次經(jīng)過活性炭過濾和消毒后進入回用水池。硝化液回流比為200%，設硝化液回流泵2臺(1用1備)，Q=40m3/h，H=100kPa，N2.2kW。硝化液回流泵兼作剩余污泥泵，當系統(tǒng)剩余污泥較多時，可將剩余污泥排至污泥池。
4.3 MBR設備間
MBR設備間1座，平面尺寸為9.92m×7.3m，輕鋼構(gòu)造，設MBR化學清洗安裝、化學加藥安裝、值班控制室、配電室。設計進水BOD5/TN=2.22，進水BOD不能滿足脫氮需求，設乙酸鈉碳源投加安裝1套，可依據(jù)運轉(zhuǎn)需求調(diào)理乙酸鈉投加量。設化學除磷安裝1套，PAC(Al2O3，含量為27%)投加量為14mg/L。
4.4 原有生活污水處置車間
在原生活污水處置車間設曝氣風機、膜吹掃風機、機械格柵、紫外線消毒安裝、活性炭過濾器、次氯酸鈉消毒安裝。將原直徑為1.8m的石英砂過濾器改造為活性炭過濾器，濾速為7.86m/h，反沖洗水洗強度為10L/(m2·s)，顆?；钚蕴苛綖?.6～1.2mm，碘吸附值>1000mg/g，濾料厚度為1.8m。設1套管道式紫外線消毒器，處置水量為20m3/h;次氯酸鈉消毒安裝1套，次氯酸鈉投加量為4mg/L(以有效氯計)。
4.5 回用水池
回用水池有效容積為300m3，設回用水泵2臺(1用1備)，Q=50m3/h，H=460kPa，N=11kW。活性炭過濾反洗水泵2臺(1用1備)，Q=90m3/h，H=200kPa，N=15kW。
5、運轉(zhuǎn)效果和經(jīng)濟剖析
該項目于2017年8月開工建立，2017年12月完工，調(diào)試期進水量為360m3/h，滿足設計進水負荷請求，調(diào)試期正益處于北方冰冷冬季，但由于生活污水中洗浴水量較大，系統(tǒng)調(diào)試運轉(zhuǎn)期間在室外溫度為一30℃的條件下生化池沒有呈現(xiàn)結(jié)冰狀況;調(diào)試1個月后，組合填料上微生物掛膜良好，拜托當?shù)丨h(huán)境維護監(jiān)測機構(gòu)連續(xù)5天對該項目進、出水水質(zhì)實施了監(jiān)測，出水水質(zhì)到達或優(yōu)于設計值，詳細如表2所示。
該工程總投資為340.4萬元，其中土建工程投資為143.7萬元，設備及其他投資為196.7萬元。運轉(zhuǎn)本錢為1.19元/m3，其中燃料動力費為0.54元/m3，藥劑費為0.11元/m3，工資福利費為0.41元/m3(定員3人，每人工資及福利費為24000元/a計)，活性炭填料每年改換1次，改換費用為0.13元/m3。
6、結(jié)論
采用AO生物膜+MBR+活性炭過濾作為朔州某煤礦生活污水改造項目的主體處置工藝，該工藝具有流程短、處置效率高、反響器容積小、占空中積小的特性，出水水質(zhì)滿足或優(yōu)于設計出水水質(zhì)請求。該改造工程的勝利施行，可為相似小范圍煤礦生活污水處置設計和生活污水資源化應用積聚經(jīng)歷和提供自創(chuàng)。
