煤(mei)礦汙(wu)水處(chu)理廠(chang)設計(ji)探討
為了加(jia)強(qiang)煤(mei)礦汙(wu)水治(zhi)理，保(bao)護水環(huan)境，新建礦(kuang)井(jing)非常(chang)重(zhong)視(shi)環保建設，並投(tou)入(ru)了大(da)量(liang)的資金。設計(ji)部(bu)門(men)也(ye)對(dui)生活(huo)汙(wu)水處(chu)理進行了多(duo)工藝(yi)、多(duo)方案比(bi)較(jiao)與探索。針對(dui)目(mu)前煤(mei)礦汙(wu)水處(chu)理中(zhong)有關(guan)建設規(gui)模(mo)和工藝(yi)技術(shu)談(tan)壹些(xie)個人(ren)的看(kan)法。
1合(he)理確定(ding)建設規(gui)模(mo)
對壹個礦井(jing)來(lai)說(shuo)，需根(gen)據礦井總體(ti)規(gui)劃(hua)和排水規(gui)劃(hua)，分期分批地建設汙(wu)水管(guan)網和(he)汙(wu)水處(chu)理廠(chang)，要根(gen)據水環(huan)境保護(hu)的(de)目(mu)標(biao)，分期實施，逐(zhu)步(bu)到位。
（1）目(mu)前部(bu)分煤(mei)礦工業場(chang)地和居住(zhu)區各建壹(yi)座(zuo)汙水處(chu)理廠(chang)，兩(liang)處(chu)征地，重(zhong)復建設，投(tou)資增(zeng)加(jia)，運行能耗高(gao)，管(guan)理費(fei)用(yong)高(gao)，技術(shu)力(li)量分散，噸(dun)水處(chu)理成本高(gao)。壹般來(lai)說(shuo)，礦井工業場(chang)地和居住(zhu)區相(xiang)距(ju)不(bu)是很遠，合(he)建壹(yi)座(zuo)壹定(ding)規(gui)模(mo)的汙水處(chu)理廠(chang)更(geng)合(he)理，考慮從(cong)居住(zhu)區向工業場(chang)地排水，管(guan)道埋(mai)設太深，可(ke)在中(zhong)間設置(zhi)汙水提(ti)升泵站，或(huo)者在(zai)工業場(chang)地與居住(zhu)區中(zhong)間地段(duan)征地建設汙(wu)水處(chu)理廠(chang)。采(cai)取(qu)合(he)建方式，不(bu)但(dan)可(ke)節省(sheng)投資，且(qie)可(ke)大大(da)降低(di)運(yun)行成本。
（2）目(mu)前許(xu)多(duo)新(xin)建礦(kuang)井(jing)設計(ji)中(zhong)根據規(gui)範(fan)及全員(yuan)效(xiao)率，勞(lao)動定(ding)員(yuan)數(shu)量(liang)較(jiao)少(shao)，而(er)實際(ji)建成後(hou)煤(mei)礦招(zhao)聘大(da)量的(de)勞務(wu)人(ren)員(yuan)，以(yi)及隨著煤(mei)礦的(de)發展，湧(yong)進大批的外來(lai)人(ren)員(yuan)，使得(de)煤(mei)礦的(de)用水量(liang)增加，汙(wu)水量(liang)也(ye)隨(sui)之增大(da)。因此(ci)，對於新建煤(mei)礦汙(wu)水處(chu)理廠(chang)的(de)設計(ji)，在(zai)建設規(gui)模(mo)時應考慮予(yu)留系數(shu)。
（3）由(you)於煤(mei)礦汙(wu)水水質(zhi)水量(liang)變化(hua)較(jiao)大，合(he)理地確定(ding)設計(ji)的(de)汙(wu)水水量(liang)和汙水水質(zhi)，直接涉(she)及工程的投(tou)資、運(yun)行(xing)費用和費用(yong)效(xiao)益。生(sheng)產汙(wu)水與生活(huo)汙(wu)水通(tong)盤考慮，不(bu)使留余(yu)地過大(da)，避(bi)免(mian)增(zeng)加(jia)投(tou)資、使設備閑(xian)置(zhi)或(huo)低效(xiao)運行(xing)。
2煤(mei)礦汙(wu)水處(chu)理設計(ji)常(chang)用(yong)流程
壹般來(lai)說(shuo)，不(bu)同(tong)煤(mei)礦對(dui)出水的(de)要求(qiu)差異(yi)較(jiao)大，應根據我(wo)國環(huan)保(bao)部(bu)門(men)的要求(qiu)確定(ding)處(chu)理程度，以(yi)確保(bao)出水水質(zhi)。由(you)於生活(huo)汙(wu)水中(zhong)的氮和磷對水體(ti)有富營(ying)養(yang)化(hua)的(de)影(ying)響，汙(wu)水處(chu)理要求(qiu)有脫(tuo)氮(dan)除(chu)磷(lin)的(de)效(xiao)果(guo)。
煤(mei)礦汙(wu)水水質(zhi)與壹般城(cheng)市(shi)汙(wu)水性(xing)質(zhi)類似，但(dan)不(bu)同(tong)於城市(shi)汙(wu)水（城(cheng)市(shi)汙(wu)水中(zhong)常包括(kuo)部(bu)分工業廢水）。其(qi)特征可(ke)概括(kuo)為(wei)：水質(zhi)水量(liang)變化(hua)較(jiao)大，汙染(ran)物(wu)濃度(du)偏(pian)低，汙(wu)水可(ke)生化(hua)性(xing)好，處(chu)理難(nan)度(du)小(xiao)。
煤(mei)礦汙(wu)水處(chu)理廠(chang)設計(ji)時(shi)在(zai)80年代采(cai)用活(huo)性(xing)汙泥法處(chu)理工藝(yi)的較(jiao)多(duo)，由(you)於汙水中(zhong)有機(ji)物含量太低，在運(yun)轉過程中(zhong)微生(sheng)物(wu)得(de)不(bu)到*低限(xian)度的(de)營養(yang)物質(zhi)，形(xing)不(bu)成活(huo)性(xing)汙泥，運轉不(bu)起來(lai)。氧化(hua)溝汙水處(chu)理工藝(yi)，也(ye)存(cun)在同(tong)樣(yang)的(de)問題(ti)，回(hui)流活(huo)性(xing)汙泥回(hui)流不(bu)起來(lai)，致使原(yuan)氧化(hua)溝系統(tong)變成了附(fu)加(jia)曝(pu)氣的帶(dai)狀(zhuang)平流沈(chen)澱(dian)池(chi)，達(da)不(bu)到要求(qiu)的處(chu)理目(mu)標(biao)。
90年代許(xu)多(duo)礦(kuang)井采(cai)用二級生(sheng)物接觸(chu)氧(yang)化(hua)法處(chu)理煤(mei)礦生(sheng)活(huo)汙(wu)水，效(xiao)果(guo)很(hen)好(hao)。此(ci)工藝(yi)的特點是(shi)能適應礦(kuang)區低濃度(du)、變(bian)化(hua)大(da)的(de)汙(wu)水，同(tong)時(shi)投(tou)資省(sheng)，操作(zuo)維(wei)護(hu)也(ye)比(bi)活(huo)性(xing)汙泥法簡單(dan)，但(dan)該(gai)法對脫(tuo)氮除(chu)磷(lin)效(xiao)果(guo)較(jiao)差。
90年代以(yi)來(lai)汙水生(sheng)物處(chu)理新(xin)工藝(yi)、新技(ji)術(shu)的(de)研(yan)究開(kai)發應用(yong)取(qu)得(de)了很(hen)大(da)成就(jiu)，許(xu)多(duo)新(xin)工藝(yi)應運(yun)而(er)生，這些(xie)新工藝(yi)的共(gong)同(tong)特點是(shi)：高(gao)效(xiao)、穩定(ding)、節能，並具(ju)有脫(tuo)氮(dan)除(chu)磷(lin)等(deng)多(duo)功能。較(jiao)典型的(de)工藝(yi)有：
（1）A2/O工藝(yi) 該(gai)工藝(yi)是厭(yan)氧(yang) ,缺氧 , 好(hao)氧生(sheng)物(wu)脫(tuo)氮(dan)除(chu)磷(lin)工藝(yi)的簡(jian)稱(cheng)，是70年(nian)代由(you)美(mei)國專家在厭(yan)氧(yang)-好(hao)氧(yang)除(chu)磷(lin)工藝(yi)（A/O）的基礎上開(kai)發的。
（2）SBR工藝(yi)序(xu)列間歇(xie)式活(huo)性(xing)汙泥法的簡(jian)稱(cheng)，是壹(yi)種按間歇(xie)曝(pu)氣方式來(lai)運行的(de)活(huo)性(xing)汙泥汙水處(chu)理技(ji)術(shu)，又(you)稱(cheng)序(xu)批(pi)式活(huo)性(xing)汙泥法。SBR實際(ji)上是出現(xian)*早(zao)的活(huo)性(xing)汙泥法，70年代(dai)出現(xian)於美(mei)國，經(jing)過 20年(nian)的(de)研(yan)究開(kai)發革新(xin)，將(jiang)可(ke)變容(rong)積活(huo)性(xing)汙泥法過程和生(sheng)物(wu)選(xuan)擇(ze)器(qi)原(yuan)理進行有機(ji)結合(he)，成為改良(liang)型的(de)SBR工藝(yi)。
（3）BAF工藝(yi) 即曝(pu)氣生物濾池(chi)工藝(yi)，是90年(nian)代(dai)初開(kai)發的新(xin)型微生(sheng)物(wu)附(fu)著(zhe)型汙(wu)水處(chu)理技(ji)術(shu)，能同(tong)時(shi)完(wan)成生物(wu)處(chu)理與固液分離(li)，通(tong)過調整(zheng)濾池(chi)結(jie)構(gou)形(xing)式而(er)成為具(ju)有脫(tuo)氮(dan)除(chu)磷(lin)功能的(de)組合(he)工藝(yi)。
3BAF工藝(yi)處(chu)理煤(mei)礦汙(wu)水
3.1工藝(yi)流程
曝(pu)氣生物濾池(chi)是(shi)*先(xian)在(zai)歐(ou)美(mei)發展起(qi)來(lai)的在歐(ou)美(mei)和(he)日(ri)本(ben)等(deng)發達(da)國家廣(guang)為流行(xing)，近些(xie)年來(lai)在我(wo)國已有數(shu)十(shi)家汙水處(chu)理廠(chang)應(ying)用(yong)。如(ru)大(da)連、慈(ci)溪、新(xin)會、楊淩，在山西的煤(mei)礦生(sheng)活(huo)汙(wu)水處(chu)理中(zhong)也(ye)有應(ying)用(yong)。
該(gai)技術(shu)綜合(he)了過濾、吸附(fu)和(he)生(sheng)物(wu)代謝(xie)等(deng)多(duo)種凈化(hua)作(zuo)用(yong)。汙(wu)水從(cong)濾池(chi)底(di)部(bu)進入濾料層(ceng)，濾料層(ceng)下部(bu)設有供(gong)氧(yang)的曝(pu)氣系統(tong)進行曝(pu)氣，氣水為(wei)同(tong)向流。在(zai)濾池(chi)中(zhong)，有機(ji)物被(bei)微生(sheng)物(wu)氧(yang)化(hua)分解(jie)，NH3-N被(bei)氧化(hua)成NO3-N；另外，由(you)於在堆(dui)積的(de)濾料層(ceng)內和(he)微生(sheng)物(wu)膜(mo)的內部(bu)存(cun)在厭(yan)氧(yang)/缺氧環(huan)境，在(zai)硝(xiao)化(hua)的(de)同(tong)時(shi)實(shi)現(xian)部(bu)分反(fan)硝(xiao)化(hua)，從(cong)濾池(chi)上部(bu)的(de)出水可(ke)直接排(pai)出系統(tong)。
3.2工藝(yi)特點
BAF作(zuo)為(wei)壹(yi)種膜(mo)法汙水處(chu)理新(xin)工藝(yi)，與傳(chuan)統(tong)活(huo)性(xing)汙泥法和接觸(chu)氧(yang)化(hua)法相(xiang)比(bi)，具有以(yi)下的優點：
（1）具有較(jiao)高(gao)的生(sheng)物濃度(du)和(he)較(jiao)高(gao)的有機(ji)負荷。曝(pu)氣生物濾池(chi)采(cai)用(yong)粗(cu)糙(cao)多(duo)孔(kong)的(de)球(qiu)狀(zhuang)濾料，為微生(sheng)物(wu)提(ti)供了較(jiao)佳的生長(chang)環(huan)境(jing)，易(yi)於掛膜(mo)及穩定(ding)運行(xing)，可(ke)在濾料表面和濾料間保(bao)持較(jiao)多(duo)的(de)生物(wu)量，單(dan)位體積內微生(sheng)物(wu)量(liang)遠遠大於活(huo)性(xing)汙泥法中(zhong)的微生(sheng)物(wu)量(liang)（可(ke)達(da)10~15g/l），高(gao)濃度(du)的(de)微生(sheng)物(wu)量(liang)使得(de)BAF的(de)容(rong)積負荷增大，減(jian)少(shao)了池(chi)容(rong)積和(he)占(zhan)地面積，使基建費(fei)用(yong)大大(da)
降低(di)。
（2）工藝(yi)簡單(dan)、出水水質(zhi)好(hao)。由(you)於濾料的機(ji)械截留作(zuo)用(yong)以(yi)及濾料表面的微生(sheng)物(wu)和(he)代謝中(zhong)產生(sheng)的粘(zhan)性(xing)物質(zhi)形(xing)成的吸附(fu)作(zuo)用(yong)，使得(de)出(chu)水的(de)SS很低，壹(yi)般不(bu)超過15mg/l。因(yin)進行周期性(xing)的反(fan)沖洗，生(sheng)物(wu)膜(mo)得(de)以(yi)有效(xiao)更(geng)新(xin)，表現(xian)為(wei)生(sheng)物(wu)膜(mo)較(jiao)薄(bo)，活(huo)性(xing)較(jiao)高(gao)。有時(shi)即使生(sheng)物處(chu)理發生故(gu)障(zhang)，在短(duan)期(qi)內其(qi)物(wu)理作(zuo)用(yong)機(ji)理仍(reng)可(ke)保證(zheng)高(gao)質(zhi)量(liang)的(de)出(chu)水。BAF的(de)處(chu)理出(chu)水不(bu)但(dan)可(ke)以(yi)滿足(zu)排放(fang)標(biao)準，同(tong)時(shi)可(ke)用於回(hui)用(yong)。
（3）抗沖擊(ji)負荷能力(li)強。由(you)於整(zheng)個濾池(chi)中(zhong)分布著較(jiao)高(gao)濃度(du)的(de)微生(sheng)物(wu)，其(qi)對有機(ji)負荷、水力(li)負荷的變化(hua)不(bu)象傳(chuan)統(tong)活(huo)性(xing)汙泥那麽敏感，同(tong)時(shi)無汙(wu)泥膨(peng)脹問(wen)題(ti)。
（4）氧的傳(chuan)輸(shu)效(xiao)率高(gao)。曝(pu)氣生物濾池(chi)中(zhong)氧的利用率(lv)可(ke)達(da)20%-30%，曝(pu)氣量明顯(xian)低於壹般生(sheng)物處(chu)理。其(qi)主(zhu)要原(yuan)因是(shi)：1因濾料粒徑(jing)小(xiao)，氣泡在上升過程中(zhong)不(bu)斷被(bei)切割成小(xiao)氣泡，加大(da)了氣液接觸(chu)面積，提(ti)高(gao)了氧(yang)的(de)利用率(lv)；2氣泡在上升過程中(zhong)，由(you)於濾料的阻(zu)擋(dang)和(he)分割作(zuo)用(yong)，使氣泡必(bi)須經(jing)過濾料的縫隙(xi)，延(yan)長(chang)了其(qi)停(ting)留時(shi)間，同(tong)樣(yang)有利於氧的(de)傳(chuan)質(zhi)；3理(li)論(lun)研(yan)究表明(ming)，BAF中(zhong)氧氣可(ke)直接滲(shen)入(ru)生物膜(mo)，因而(er)加快了氧(yang)氣的傳(chuan)輸(shu)速度(du)，減(jian)少(shao)了供(gong)氧(yang)量。
（5）易掛膜(mo)、啟動(dong)快。BAF調試(shi)時間短(duan)，壹般只需7~12天，而(er)且不(bu)需接種汙泥，采用自(zi)然(ran)掛膜(mo)馴化(hua)。由(you)於微生(sheng)物(wu)生(sheng)長(chang)在(zai)粗(cu)糙(cao)多(duo)孔(kong)的(de)濾料表面，微生(sheng)物(wu)不(bu)易流失(shi)，使其(qi)運行(xing)管(guan)理簡(jian)單(dan)。BAF在短(duan)時(shi)間內不(bu)使用(yong)的情(qing)況(kuang)下可(ke)關閉運行(xing)，壹(yi)旦通(tong)水並曝(pu)氣，可(ke)在很(hen)短(duan)時間內恢(hui)復(fu)正常(chang)運行(xing)，這壹特點說(shuo)明曝(pu)氣生物濾池(chi)非常(chang)適合(he)壹些(xie)水量(liang)變化(hua)大(da)的(de)地區的汙(wu)水處(chu)理。
（6）菌群(qun)結構(gou)合(he)理。傳(chuan)統(tong)活(huo)性(xing)汙泥法中(zhong)，微生(sheng)物(wu)分布相(xiang)對均(jun)勻(yun)，而(er)在BAF中(zhong)從(cong)上到下形(xing)成了不(bu)同(tong)的(de)優勢菌(jun)種，因此(ci)使得(de)除(chu)碳(tan)、硝(xiao)化(hua)/反(fan)硝(xiao)化(hua)能在(zai)壹個池(chi)子中(zhong)發生。
（7）自動化(hua)程度高(gao)。由(you)於相(xiang)關工業技(ji)術(shu)的(de)發展，壹(yi)些(xie)先(xian)進的自動化(hua)設備如(ru)液(ye)位傳(chuan)感器、在(zai)線(xian)溶氧測(ce)定儀(yi)、定(ding)時(shi)器(qi)、變頻(pin)器及微電(dian)腦等(deng)產品的出現(xian)，使得(de)曝(pu)氣生物濾池(chi)系統(tong)運行(xing)管(guan)理自(zi)動(dong)化(hua)得(de)以(yi)順(shun)利實現(xian)。
曝(pu)氣生物濾池(chi)系統(tong)可(ke)以(yi)對(dui)進水水質(zhi)、水量(liang)以(yi)及汙水中(zhong)溶解(jie)氧(yang)濃度(du)進行在線(xian)檢(jian)測，並通(tong)過 PLC 控(kong)制(zhi)系統(tong)方便地調整(zheng)曝(pu)氣時間的(de)長(chang)短(duan)，控(kong)制(zhi)風機(ji)的供氧(yang)量(liang)，做(zuo)到優化(hua)運(yun)行(xing)，PLC系統(tong)對濾池(chi)進行自動反(fan)沖洗。
（8）脫氮效(xiao)果(guo)好(hao)。通(tong)過不(bu)同(tong)功能的(de)濾池(chi)組合(he)或(huo)同(tong)壹(yi)濾池(chi)中(zhong)的不(bu)同(tong)功能區分布，使濾池(chi)在(zai)除(chu)碳(tan)的同(tong)時(shi)可(ke)進行硝(xiao)化(hua)和(he)反(fan)硝(xiao)化(hua)。其(qi)原(yuan)理(li)是(shi)通過對(dui)兩(liang)組濾池(chi)或(huo)同(tong)壹(yi)座(zuo)濾池(chi)內分別人(ren)為地造成好氧(yang)、兼(jian)氧(yang)的生(sheng)物(wu)環境(jing)，不(bu)僅(jin)能去(qu)除(chu)壹(yi)般有機(ji)物和懸(xuan)浮固體，而(er)且具(ju)有較(jiao)好脫氮功能。
在**濾池(chi)（C/N池(chi)）和(he)二級濾池(chi)（N池(chi)）中(zhong)的曝(pu)氣階(jie)段(duan)需要不(bu)斷調節溶解(jie)氧(yang)水平，使溶解(jie)氧(yang)達(da)到較(jiao)高(gao)水平（約(yue)2~3mgO2/l），而(er)在DN池(chi)中(zhong)使溶解(jie)氧(yang)達(da)到較(jiao)低水平（約(yue)0.2~0.5mgO2/）。
BAF工藝(yi)的缺點是(shi)需要定(ding)期反(fan)沖洗：
隨著過濾的進行，濾料表面新產生(sheng)的生(sheng)物量(liang)越來(lai)越多(duo)，截留的(de)SS不(bu)斷增加，在開(kai)始階(jie)段(duan)濾池(chi)水頭(tou)損(sun)失(shi)增(zeng)加緩慢，當(dang)固體物質(zhi)積累(lei)達(da)到壹定程度，使水頭(tou)損(sun)失(shi)達(da)到極(ji)限(xian)水頭(tou)損(sun)失(shi)或(huo)導(dao)致SS 發生穿(chuan)透，此(ci)時就(jiu)必(bi)須對(dui)濾池(chi)進行反(fan)沖洗，以(yi)除(chu)去(qu)濾床內過量(liang)的(de)微生(sheng)物(wu)膜(mo)及 SS，恢復其(qi)處(chu)理能力(li)。
4BAF工藝(yi)的出(chu)水回(hui)用(yong)
眾(zhong)所周(zhou)知，水資源(yuan)緊缺已經(jing)成為世(shi)界(jie)性(xing)問題(ti)。我(wo)國也(ye)同(tong)樣(yang)面臨(lin)水資源(yuan)短(duan)缺的現(xian)實(shi)。汙(wu)水再生(sheng)利用是(shi)提高(gao)水資源(yuan)綜(zong)合(he)利用率(lv)、緩解(jie)水資源(yuan)短(duan)缺矛盾、減(jian)輕(qing)水體(ti)汙染(ran)、實(shi)現(xian)有限(xian)水資源(yuan)的(de)可(ke)持續(xu)利用的(de)有效(xiao)途(tu)徑(jing)之壹(yi)。煤(mei)礦汙(wu)水經(jing)過處(chu)理**後(hou)，可(ke)用於綠(lv)化(hua)、沖洗、工業用(yong)水。采(cai)用BAF工藝(yi)處(chu)理煤(mei)礦汙(wu)水，出(chu)水水質(zhi)穩定(ding)，優於壹般傳(chuan)統(tong)生物(wu)處(chu)理工藝(yi)，其出(chu)水**處(chu)理後(hou)，就(jiu)可(ke)以(yi)作(zuo)為(wei)中(zhong)水回(hui)用(yong)。
5結論
曝(pu)氣生物濾池(chi)工藝(yi)具有體(ti)積小(xiao)、占(zhan)地省(sheng)、效(xiao)率高(gao)、出水水質(zhi)好(hao)、流程簡單(dan)、操作(zuo)管(guan)理方便等(deng)特點，實(shi)際(ji)運(yun)行中(zhong)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)中(zhong)央集中(zhong)控(kong)制(zhi)和現(xian)場(chang)手動自(zi)動控(kong)制(zhi)，經過多(duo)個(ge)工程實際(ji)應(ying)用，日(ri)趨(qu)已經(jing)成熟(shu)，其(qi)出(chu)水經(jing)**處(chu)理後(hou)可(ke)以(yi)達(da)到中(zhong)水回(hui)用(yong)的標(biao)準。據了解(jie)，目(mu)前我(wo)國每(mei)處(chu)理,1m3 汙(wu)水直接投(tou)資在(zai)1000元左右，而(er)采用(yong)BAF工藝(yi)處(chu)理則可(ke)控(kong)制(zhi)在500元左右，且能節省(sheng)近4/5的(de)占(zhan)地面積。煤(mei)礦汙(wu)水水質(zhi)水量(liang)變化(hua)較(jiao)大，汙染(ran)物(wu)濃度(du)偏(pian)低，汙(wu)水可(ke)生化(hua)性(xing)好,BAF工藝(yi)比(bi)較(jiao)適用。
作(zuo) 者(zhe) 簡(jian) 介(jie)
殷同(tong)偉(wei)，**工程師,1964年(nian)出(chu)生(sheng)，女。1986年7月(yue)畢業於中(zhong)國礦(kuang)業(ye)大學(xue)煤(mei)化(hua)工專業(ye)。現(xian)任(ren)中(zhong)煤(mei)國際(ji)工程集團南(nan)京設計(ji)研(yan)究院(yuan)環保(bao)所所(suo)長(chang)，主(zhu)要從(cong)事煤(mei)礦、電(dian)廠環(huan)境影(ying)響評(ping)價(jia)及煤(mei)礦礦(kuang)井水、生(sheng)活(huo)汙(wu)水處(chu)理等(deng)環(huan)保(bao)工程設計(ji)。
