煤(mei)礦汙水(shui)處理廠(chang)設(she)計探(tan)討(tao)
為了加強(qiang)煤(mei)礦汙水(shui)治理(li)，保(bao)護水環(huan)境，新(xin)建(jian)礦(kuang)井(jing)非(fei)常重視環(huan)保(bao)建(jian)設(she)，並投(tou)入了大量的資金(jin)。設(she)計部(bu)門也(ye)對(dui)生(sheng)活(huo)汙(wu)水處理進行(xing)了多工藝、多方案比較(jiao)與(yu)探(tan)索。針(zhen)對(dui)目前煤(mei)礦汙水(shui)處理中有關建(jian)設(she)規(gui)模和工藝技(ji)術(shu)談壹(yi)些(xie)個人(ren)的看(kan)法。
1合理確定建(jian)設(she)規(gui)模
對(dui)壹(yi)個礦(kuang)井(jing)來(lai)說，需根(gen)據礦井(jing)總(zong)體(ti)規(gui)劃(hua)和排(pai)水規(gui)劃(hua)，分(fen)期(qi)分批地(di)建(jian)設(she)汙水(shui)管(guan)網和汙(wu)水處(chu)理廠，要根(gen)據水環(huan)境保護(hu)的目標，分(fen)期實(shi)施，逐步(bu)到位。
（1）目前部(bu)分(fen)煤(mei)礦工業(ye)場地(di)和居(ju)住區(qu)各(ge)建(jian)壹(yi)座(zuo)汙水處(chu)理廠(chang)，兩處征地(di)，重復(fu)建(jian)設(she)，投(tou)資增(zeng)加，運(yun)行(xing)能(neng)耗高(gao)，管(guan)理費(fei)用高，技(ji)術(shu)力量分散，噸(dun)水(shui)處(chu)理(li)成(cheng)本(ben)高。壹(yi)般來(lai)說(shuo)，礦(kuang)井(jing)工業(ye)場地(di)和居(ju)住區(qu)相(xiang)距不是(shi)很(hen)遠(yuan)，合建(jian)壹(yi)座(zuo)壹(yi)定規(gui)模的汙水(shui)處理(li)廠(chang)更(geng)合理，考慮從居住(zhu)區向工業(ye)場地(di)排水(shui)，管(guan)道埋(mai)設(she)太深(shen)，可(ke)在(zai)中間(jian)設(she)置汙(wu)水提(ti)升(sheng)泵站(zhan)，或者(zhe)在(zai)工業(ye)場地(di)與(yu)居(ju)住(zhu)區(qu)中間(jian)地(di)段(duan)征(zheng)地(di)建(jian)設(she)汙水(shui)處理(li)廠(chang)。采(cai)取(qu)合建(jian)方式，不但可(ke)節省投(tou)資，且(qie)可(ke)大大降低運(yun)行(xing)成(cheng)本(ben)。
（2）目前許(xu)多新(xin)建(jian)礦(kuang)井(jing)設(she)計中根(gen)據規(gui)範及(ji)全員效(xiao)率(lv)，勞(lao)動定(ding)員(yuan)數(shu)量(liang)較(jiao)少(shao)，而(er)實際建(jian)成(cheng)後(hou)煤(mei)礦招聘大量的勞(lao)務人員(yuan)，以(yi)及(ji)隨(sui)著(zhe)煤(mei)礦的發展(zhan)，湧進大批的外來(lai)人員，使(shi)得(de)煤(mei)礦的用水量(liang)增(zeng)加，汙水量也(ye)隨(sui)之(zhi)增(zeng)大。因此，對(dui)於新(xin)建(jian)煤(mei)礦汙水(shui)處理廠(chang)的設(she)計，在(zai)建(jian)設(she)規(gui)模時(shi)應考慮予(yu)留系(xi)數(shu)。
（3）由於煤(mei)礦汙水(shui)水質水量(liang)變化(hua)較(jiao)大，合理地(di)確定設(she)計的汙水(shui)水量(liang)和汙(wu)水水(shui)質，直接(jie)涉(she)及工程(cheng)的投(tou)資、運(yun)行(xing)費(fei)用和費(fei)用效(xiao)益(yi)。生(sheng)產(chan)汙(wu)水與(yu)生(sheng)活(huo)汙(wu)水通(tong)盤考慮，不使留余地(di)過(guo)大，避免(mian)增(zeng)加投(tou)資、使(shi)設(she)備(bei)閑(xian)置(zhi)或低效(xiao)運(yun)行(xing)。
2煤(mei)礦汙水(shui)處理設(she)計常用流(liu)程(cheng)
壹(yi)般來(lai)說(shuo)，不同煤(mei)礦對(dui)出水(shui)的要求(qiu)差異(yi)較(jiao)大，應根(gen)據我國(guo)環(huan)保(bao)部門的要求(qiu)確定處(chu)理程(cheng)度(du)，以(yi)確保出(chu)水水(shui)質。由於(yu)生(sheng)活(huo)汙(wu)水中的氮和磷對(dui)水體(ti)有富(fu)營養(yang)化(hua)的影響，汙水處理(li)要(yao)求(qiu)有脫(tuo)氮除磷的效(xiao)果。
煤(mei)礦汙水(shui)水質與(yu)壹(yi)般城(cheng)市(shi)汙(wu)水性(xing)質類似，但(dan)不同於(yu)城(cheng)市(shi)汙(wu)水(shui)（城市汙水(shui)中常包括部(bu)分(fen)工業(ye)廢(fei)水）。其(qi)特(te)征可(ke)概括為(wei)：水(shui)質水量(liang)變化(hua)較(jiao)大，汙染(ran)物濃度(du)偏(pian)低，汙水可(ke)生(sheng)化(hua)性(xing)好(hao)，處理(li)難度(du)小。
煤(mei)礦汙水(shui)處理廠(chang)設(she)計時(shi)在80年(nian)代采(cai)用活(huo)性(xing)汙(wu)泥法處(chu)理(li)工藝的較(jiao)多，由於汙水中有機(ji)物含(han)量(liang)太低，在運(yun)轉過(guo)程(cheng)中微生(sheng)物得(de)不到*低限度(du)的營養(yang)物質，形(xing)不成活(huo)性(xing)汙(wu)泥，運(yun)轉不起來(lai)。氧(yang)化(hua)溝汙水(shui)處理(li)工藝，也(ye)存在(zai)同樣的問題(ti)，回流(liu)活(huo)性(xing)汙(wu)泥回流(liu)不起來(lai)，致(zhi)使(shi)原氧(yang)化(hua)溝系統(tong)變成了附加曝氣的帶狀平(ping)流(liu)沈(chen)澱池(chi)，達(da)不到要求(qiu)的處理(li)目標。
90年(nian)代許(xu)多礦井(jing)采(cai)用二級(ji)生(sheng)物接(jie)觸(chu)氧(yang)化(hua)法處(chu)理(li)煤(mei)礦生(sheng)活(huo)汙(wu)水，效(xiao)果很好。此工藝的特點(dian)是(shi)能(neng)適(shi)應(ying)礦(kuang)區低濃度(du)、變化(hua)大的汙水(shui)，同時(shi)投(tou)資省，操(cao)作(zuo)維護也(ye)比活(huo)性(xing)汙(wu)泥法簡單，但該(gai)法(fa)對(dui)脫(tuo)氮除磷效(xiao)果較(jiao)差。
90年(nian)代以(yi)來(lai)汙(wu)水(shui)生(sheng)物處理(li)新(xin)工藝、新(xin)技(ji)術(shu)的研究(jiu)開發(fa)應(ying)用取(qu)得(de)了很大成就，許(xu)多新(xin)工藝應(ying)運(yun)而(er)生(sheng)，這些(xie)新(xin)工藝的共同特(te)點(dian)是(shi)：高(gao)效(xiao)、穩(wen)定、節能(neng)，並具有(you)脫(tuo)氮除磷等(deng)多功能。較(jiao)典型(xing)的工藝有(you)：
（1）A2/O工藝 該(gai)工藝是(shi)厭氧(yang) ,缺(que)氧(yang) , 好氧(yang)生(sheng)物脫(tuo)氮除磷工藝的簡稱(cheng)，是(shi)70年(nian)代由(you)美(mei)國(guo)專(zhuan)家(jia)在厭氧(yang)-好氧(yang)除磷工藝（A/O）的基礎上(shang)開發(fa)的。
（2）SBR工藝序(xu)列間(jian)歇式活(huo)性(xing)汙(wu)泥法的簡稱(cheng)，是(shi)壹(yi)種(zhong)按間(jian)歇曝氣方式來(lai)運(yun)行(xing)的活(huo)性(xing)汙(wu)泥汙水(shui)處(chu)理技(ji)術(shu)，又(you)稱(cheng)序(xu)批式(shi)活(huo)性(xing)汙(wu)泥法。SBR實(shi)際上(shang)是(shi)出(chu)現(xian)*早的活(huo)性(xing)汙(wu)泥法，70年(nian)代出(chu)現於(yu)美(mei)國(guo)，經(jing)過(guo) 20年(nian)的研究(jiu)開發(fa)革(ge)新(xin)，將(jiang)可(ke)變容積(ji)活(huo)性(xing)汙(wu)泥法過(guo)程(cheng)和生(sheng)物選擇(ze)器(qi)原理(li)進行(xing)有(you)機(ji)結(jie)合，成為改(gai)良型的SBR工藝。
（3）BAF工藝 即曝氣(qi)生(sheng)物濾池(chi)工藝，是(shi)90年(nian)代初開發(fa)的新(xin)型微生(sheng)物附著(zhe)型(xing)汙水處(chu)理技(ji)術(shu)，能同時(shi)完(wan)成(cheng)生(sheng)物處理(li)與(yu)固(gu)液分離(li)，通(tong)過(guo)調(tiao)整(zheng)濾池(chi)結(jie)構(gou)形(xing)式而(er)成為(wei)具有(you)脫(tuo)氮除磷功(gong)能的組合工藝。
3BAF工藝處(chu)理煤(mei)礦汙水(shui)
3.1工藝流(liu)程(cheng)
曝氣生(sheng)物濾池(chi)是(shi)*先(xian)在歐美(mei)發(fa)展(zhan)起來(lai)的在歐美(mei)和日(ri)本(ben)等發(fa)達(da)國(guo)家(jia)廣(guang)為流(liu)行(xing)，近些(xie)年(nian)來在(zai)我國(guo)已有(you)數(shu)十家(jia)汙水處(chu)理(li)廠(chang)應用。如大連、慈(ci)溪(xi)、新(xin)會、楊(yang)淩(ling)，在(zai)山(shan)西(xi)的煤(mei)礦生(sheng)活(huo)汙(wu)水處理中也有應(ying)用。
該技(ji)術(shu)綜(zong)合了過(guo)濾、吸附和生(sheng)物代謝等(deng)多種(zhong)凈(jing)化(hua)作(zuo)用。汙水(shui)從濾池(chi)底部進入(ru)濾料(liao)層(ceng)，濾料(liao)層(ceng)下(xia)部設(she)有供(gong)氧(yang)的曝氣(qi)系統(tong)進行(xing)曝(pu)氣，氣(qi)水為同向流(liu)。在(zai)濾池(chi)中，有機(ji)物被(bei)微生(sheng)物氧(yang)化(hua)分解(jie)，NH3-N被(bei)氧(yang)化(hua)成NO3-N；另外，由(you)於在堆(dui)積的濾料(liao)層(ceng)內和微生(sheng)物膜的內部存(cun)在(zai)厭氧(yang)/缺(que)氧(yang)環(huan)境，在硝(xiao)化(hua)的同時(shi)實現(xian)部(bu)分反硝化(hua)，從濾池(chi)上(shang)部的出水(shui)可(ke)直(zhi)接(jie)排(pai)出(chu)系(xi)統(tong)。
3.2工藝特(te)點
BAF作(zuo)為壹(yi)種(zhong)膜法汙水(shui)處理新(xin)工藝，與(yu)傳統(tong)活(huo)性(xing)汙(wu)泥法和接(jie)觸(chu)氧(yang)化(hua)法相(xiang)比，具有以(yi)下(xia)的優點(dian)：
（1）具有較(jiao)高的生(sheng)物濃度(du)和較(jiao)高的有機(ji)負(fu)荷。曝(pu)氣(qi)生(sheng)物濾池(chi)采(cai)用粗(cu)糙多孔(kong)的球狀(zhuang)濾料(liao)，為(wei)微生(sheng)物提供(gong)了較(jiao)佳的生(sheng)長環(huan)境，易(yi)於(yu)掛膜(mo)及穩(wen)定運(yun)行(xing)，可(ke)在(zai)濾料(liao)表(biao)面和濾料(liao)間(jian)保(bao)持較(jiao)多的生(sheng)物量，單位體(ti)積內微生(sheng)物量遠(yuan)遠(yuan)大於活(huo)性(xing)汙(wu)泥法中的微生(sheng)物量（可(ke)達(da)10~15g/l），高(gao)濃度(du)的微生(sheng)物量使(shi)得(de)BAF的容積(ji)負(fu)荷增(zeng)大，減少(shao)了池(chi)容積(ji)和占(zhan)地(di)面積，使基(ji)建(jian)費(fei)用大大
降低。
（2）工藝簡單、出水(shui)水(shui)質好。由(you)於濾料(liao)的機(ji)械截(jie)留作(zuo)用以(yi)及(ji)濾料(liao)表(biao)面的微生(sheng)物和代(dai)謝中產(chan)生(sheng)的粘性(xing)物質形(xing)成的吸附(fu)作(zuo)用，使得(de)出水(shui)的SS很低，壹(yi)般不超過(guo)15mg/l。因(yin)進行(xing)周(zhou)期性(xing)的反沖(chong)洗，生(sheng)物膜得(de)以(yi)有(you)效(xiao)更(geng)新(xin)，表現(xian)為生(sheng)物膜較(jiao)薄，活(huo)性(xing)較(jiao)高。有(you)時(shi)即使生(sheng)物處理(li)發(fa)生(sheng)故障，在短期內其(qi)物理作(zuo)用機(ji)理(li)仍可(ke)保(bao)證(zheng)高(gao)質量的出水(shui)。BAF的處理(li)出水(shui)不但可(ke)以(yi)滿足排(pai)放(fang)標準(zhun)，同時(shi)可(ke)用於回(hui)用。
（3）抗(kang)沖(chong)擊負(fu)荷能(neng)力(li)強(qiang)。由(you)於(yu)整(zheng)個(ge)濾池(chi)中分布著(zhe)較(jiao)高濃(nong)度(du)的微生(sheng)物，其(qi)對(dui)有機(ji)負(fu)荷、水(shui)力(li)負(fu)荷的變化(hua)不象傳統(tong)活(huo)性(xing)汙(wu)泥那(na)麽(me)敏(min)感(gan)，同時(shi)無汙泥膨脹(zhang)問題(ti)。
（4）氧(yang)的傳輸效(xiao)率(lv)高。曝氣生(sheng)物濾池(chi)中氧(yang)的利(li)用率(lv)可(ke)達(da)20%-30%，曝(pu)氣量明(ming)顯低於壹(yi)般生(sheng)物處理(li)。其(qi)主(zhu)要原因(yin)是(shi)：1因(yin)濾料(liao)粒(li)徑小，氣泡(pao)在(zai)上(shang)升過(guo)程(cheng)中不斷(duan)被(bei)切割成(cheng)小氣泡(pao)，加大了氣液接(jie)觸(chu)面積，提高(gao)了氧(yang)的利(li)用率(lv)；2氣泡在上(shang)升過(guo)程(cheng)中，由於濾料(liao)的阻擋(dang)和分(fen)割作(zuo)用，使氣(qi)泡(pao)必(bi)須(xu)經(jing)過(guo)濾料(liao)的縫隙(xi)，延(yan)長(chang)了其(qi)停(ting)留時(shi)間(jian)，同樣有(you)利(li)於(yu)氧(yang)的傳質；3理論(lun)研究(jiu)表明(ming)，BAF中氧(yang)氣可(ke)直(zhi)接(jie)滲入生(sheng)物膜，因(yin)而(er)加快了氧(yang)氣的傳輸速(su)度(du)，減少(shao)了供氧(yang)量。
（5）易(yi)掛膜(mo)、啟(qi)動快(kuai)。BAF調(tiao)試(shi)時(shi)間(jian)短(duan)，壹(yi)般只(zhi)需7~12天，而(er)且不需接(jie)種(zhong)汙泥，采(cai)用自(zi)然(ran)掛膜(mo)馴(xun)化(hua)。由於(yu)微生(sheng)物生(sheng)長在粗(cu)糙多孔(kong)的濾料(liao)表(biao)面，微生(sheng)物不易(yi)流(liu)失(shi)，使(shi)其(qi)運(yun)行(xing)管(guan)理簡單。BAF在短(duan)時(shi)間(jian)內不使用的情況下(xia)可(ke)關(guan)閉(bi)運(yun)行(xing)，壹(yi)旦通(tong)水並曝氣(qi)，可(ke)在(zai)很(hen)短(duan)時(shi)間(jian)內恢復正(zheng)常運(yun)行(xing)，這壹(yi)特點(dian)說(shuo)明(ming)曝氣(qi)生(sheng)物濾池(chi)非常適合壹(yi)些(xie)水量(liang)變化(hua)大的地(di)區的汙水(shui)處理(li)。
（6）菌群(qun)結(jie)構(gou)合理。傳統(tong)活(huo)性(xing)汙(wu)泥法中，微生(sheng)物分布(bu)相(xiang)對(dui)均(jun)勻，而(er)在BAF中從上(shang)到下(xia)形(xing)成了不同的優勢(shi)菌種(zhong)，因此使得(de)除碳、硝化(hua)/反硝化(hua)能在(zai)壹(yi)個池(chi)子(zi)中發生(sheng)。
（7）自(zi)動化(hua)程(cheng)度(du)高。由於相(xiang)關(guan)工業(ye)技(ji)術(shu)的發展(zhan)，壹(yi)些(xie)先(xian)進的自(zi)動化(hua)設(she)備(bei)如(ru)液位傳感器(qi)、在(zai)線(xian)溶氧(yang)測定(ding)儀、定時(shi)器、變頻器(qi)及(ji)微電(dian)腦(nao)等產(chan)品的出現(xian)，使得(de)曝氣(qi)生(sheng)物濾池(chi)系統(tong)運(yun)行(xing)管(guan)理自(zi)動化(hua)得(de)以(yi)順(shun)利(li)實(shi)現。
曝氣生(sheng)物濾池(chi)系統(tong)可(ke)以(yi)對(dui)進水(shui)水(shui)質、水量(liang)以(yi)及(ji)汙(wu)水(shui)中溶解氧(yang)濃度(du)進行(xing)在(zai)線檢測，並通(tong)過(guo) PLC 控(kong)制系統(tong)方便(bian)地(di)調(tiao)整(zheng)曝(pu)氣(qi)時(shi)間(jian)的長短(duan)，控制(zhi)風機(ji)的供氧(yang)量，做(zuo)到優化(hua)運(yun)行(xing)，PLC系(xi)統(tong)對(dui)濾池(chi)進行(xing)自(zi)動反沖(chong)洗。
（8）脫(tuo)氮效(xiao)果好。通(tong)過(guo)不同功(gong)能(neng)的濾池(chi)組合或同壹(yi)濾池(chi)中的不同功(gong)能(neng)區(qu)分(fen)布(bu)，使濾池(chi)在除碳的同時(shi)可(ke)進行(xing)硝(xiao)化(hua)和反硝化(hua)。其(qi)原理(li)是(shi)通(tong)過(guo)對(dui)兩組濾池(chi)或同壹(yi)座(zuo)濾池(chi)內分別(bie)人(ren)為地(di)造(zao)成(cheng)好(hao)氧(yang)、兼氧(yang)的生(sheng)物環(huan)境，不僅能(neng)去(qu)除壹(yi)般有(you)機(ji)物和懸(xuan)浮(fu)固(gu)體(ti)，而(er)且具(ju)有較(jiao)好脫(tuo)氮功能。
在**濾池(chi)（C/N池(chi)）和二(er)級濾池(chi)（N池(chi)）中的曝氣(qi)階(jie)段(duan)需要不斷(duan)調(tiao)節溶(rong)解(jie)氧(yang)水平(ping)，使溶(rong)解氧(yang)達(da)到較(jiao)高水(shui)平(ping)（約(yue)2~3mgO2/l），而(er)在DN池(chi)中使溶解(jie)氧(yang)達(da)到較(jiao)低水平（約(yue)0.2~0.5mgO2/）。
BAF工藝的缺(que)點(dian)是(shi)需要定(ding)期(qi)反沖(chong)洗：
隨(sui)著(zhe)過(guo)濾的進行(xing)，濾料(liao)表(biao)面新(xin)產(chan)生(sheng)的生(sheng)物量越(yue)來(lai)越多，截(jie)留的SS不斷(duan)增加，在開始階(jie)段(duan)濾池(chi)水頭損失(shi)增(zeng)加緩(huan)慢，當固體(ti)物質積累(lei)達(da)到壹(yi)定程(cheng)度(du)，使水頭損失(shi)達(da)到極限(xian)水頭(tou)損失(shi)或導(dao)致SS 發(fa)生(sheng)穿(chuan)透，此時(shi)就必(bi)須(xu)對(dui)濾池(chi)進行(xing)反沖(chong)洗，以(yi)除去(qu)濾床(chuang)內過(guo)量(liang)的微生(sheng)物膜及(ji) SS，恢復其(qi)處(chu)理能(neng)力。
4BAF工藝的出水(shui)回用
眾(zhong)所(suo)周(zhou)知(zhi)，水資源(yuan)緊(jin)缺(que)已經(jing)成為(wei)世界(jie)性(xing)問(wen)題。我國(guo)也(ye)同樣面臨水資源(yuan)短(duan)缺(que)的現實(shi)。汙水(shui)再生(sheng)利(li)用是(shi)提(ti)高(gao)水(shui)資(zi)源(yuan)綜(zong)合利(li)用率(lv)、緩(huan)解水資(zi)源(yuan)短(duan)缺(que)矛(mao)盾(dun)、減(jian)輕水(shui)體(ti)汙染(ran)、實現有限(xian)水資(zi)源(yuan)的可(ke)持續利(li)用的有效(xiao)途徑(jing)之(zhi)壹(yi)。煤(mei)礦汙水(shui)經(jing)過(guo)處(chu)理**後(hou)，可(ke)用於綠(lv)化(hua)、沖(chong)洗、工業(ye)用水。采(cai)用BAF工藝處(chu)理煤(mei)礦汙水(shui)，出水水(shui)質穩(wen)定，優於(yu)壹(yi)般傳統(tong)生(sheng)物處理(li)工藝，其(qi)出(chu)水**處(chu)理後(hou)，就可(ke)以(yi)作(zuo)為中水回用。
5結(jie)論(lun)
曝氣生(sheng)物濾池(chi)工藝具(ju)有體(ti)積小、占(zhan)地(di)省、效(xiao)率(lv)高、出水水(shui)質好、流(liu)程(cheng)簡單、操(cao)作(zuo)管(guan)理方便(bian)等特(te)點(dian)，實際運(yun)行(xing)中可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)中央集(ji)中控制和現(xian)場手(shou)動自(zi)動控制(zhi)，經(jing)過(guo)多個工程(cheng)實際應用，日(ri)趨已經(jing)成熟(shu)，其(qi)出(chu)水經(jing)**處理(li)後(hou)可(ke)以(yi)達(da)到中水回用的標準(zhun)。據了解，目前我國(guo)每(mei)處理(li),1m3 汙水(shui)直接(jie)投(tou)資在(zai)1000元(yuan)左右(you)，而(er)采(cai)用BAF工藝處(chu)理則(ze)可(ke)控(kong)制(zhi)在(zai)500元(yuan)左右(you)，且能(neng)節省近(jin)4/5的占(zhan)地(di)面積。煤(mei)礦汙水(shui)水質水量(liang)變化(hua)較(jiao)大，汙染(ran)物濃度(du)偏(pian)低，汙水可(ke)生(sheng)化(hua)性(xing)好(hao),BAF工藝比較(jiao)適用。
作(zuo) 者(zhe) 簡 介(jie)
殷同偉(wei)，**工程(cheng)師,1964年(nian)出生(sheng)，女。1986年(nian)7月畢(bi)業(ye)於中國礦業(ye)大學(xue)煤(mei)化(hua)工專(zhuan)業(ye)。現任(ren)中煤(mei)國際工程(cheng)集(ji)團南(nan)京(jing)設(she)計研(yan)究(jiu)院環(huan)保(bao)所所長(chang)，主要(yao)從事(shi)煤(mei)礦、電廠(chang)環(huan)境影響評價(jia)及煤(mei)礦礦井(jing)水(shui)、生(sheng)活(huo)汙(wu)水處理等(deng)環(huan)保(bao)工程(cheng)設(she)計。
