煤礦企業(yè)生活污水處理BAF工藝的優(yōu)化

文_王旭 寧夏煤礦設(shè)計研究院有限責(zé)任公司

1 煤礦生活污水的來源和特點(diǎn)

煤礦生活污水管網(wǎng)的污水主要有兩類：一是工業(yè)場地的生活污水，主要來自食堂、浴室、洗衣房、單身宿舍以及辦公樓等生產(chǎn)福利建筑。二是部分地面建、構(gòu)筑物在的生產(chǎn)廢水，如車間地面沖洗水、洗車排水等少量的生產(chǎn)廢水。COD、BOD、氨氮等主要污染物的濃度均低于城市生活污水。

2 某煤礦企業(yè)的生活污水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀

2.1 工藝現(xiàn)狀

某煤礦企業(yè)原有生活污水處理系統(tǒng)規(guī)模為1000m3/d，工藝為調(diào)節(jié)池+一級曝氣生物濾池+二級曝氣生物素濾池+消毒工藝，污泥采用帶式壓濾機(jī)壓濾。

2.2 水質(zhì)現(xiàn)狀

表1為某礦2018年監(jiān)測站記錄的生活污水處理站的進(jìn)、出水水質(zhì)的日均值參數(shù)。

表1 某礦生活污水處理站2018年進(jìn)出水水質(zhì)日均值

2.3 現(xiàn)有工藝存在問題

①根據(jù)《室外排水規(guī)范》，“進(jìn)水懸浮物固體濃度不宜＞60mg/L”，原設(shè)計調(diào)節(jié)池具備預(yù)沉功能，但在建設(shè)過程中由于廠區(qū)空間受限，實際池容較小，導(dǎo)致其無預(yù)沉功能。含有煤塵的生活污水直接進(jìn)入一級曝氣生物濾池，導(dǎo)致濾池頻繁反洗，降低了濾池的處理效率，直至處理站幾乎癱瘓。

②在需要同時生物脫氮除磷的情況下，現(xiàn)有處理設(shè)施缺少缺氧環(huán)節(jié)和混合液回流設(shè)施，在保持除磷率的同時，無法進(jìn)行有效脫氮處理。

③隨著環(huán)保政策日益嚴(yán)格，原設(shè)計無升級改造的可能性，本次為遠(yuǎn)期水質(zhì)提標(biāo)，進(jìn)行改造時，預(yù)留一定的改造升級空間。

④因采用生物膜法處理，污泥產(chǎn)生量較小，原有污泥濃縮池、帶式壓濾系統(tǒng)長期閑置，導(dǎo)致設(shè)備銹蝕嚴(yán)重，無法使用。

3 生活污水處理站優(yōu)化設(shè)計

為解決現(xiàn)有工藝存在問題，一是采用新工藝，針對中小型規(guī)模的生活污水處理站，常見的生活污水處理工藝主要有生物濾池、PASG、MBR工藝等方法。

二是在本工藝原有基礎(chǔ)上進(jìn)行部分改造。根據(jù)目前國內(nèi)煤礦生活污水處理現(xiàn)狀，結(jié)合各礦已實施提標(biāo)改造的煤礦采用的處理工藝，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，最終確定在原有BAF工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行改造相對經(jīng)濟(jì)可靠，以下為主要改造內(nèi)容。

3.1 更換細(xì)格柵

原格柵機(jī)細(xì)格柵的柵條間距為20mm，運(yùn)行時無法有效去除較小的漂浮物，造成后續(xù)調(diào)節(jié)池水泵堵塞，本次設(shè)計柵條間隙優(yōu)化為10mm，為3mm，格柵寬度為600mm，柵機(jī)總寬為1.0m,安裝角度為75°，機(jī)架Q235B防腐，其余部件均為SS304不銹鋼，電機(jī)功率N=1.5kW。

3.2 新增砂水分離設(shè)施

生活污水管網(wǎng)混入的煤塵和煤渣，粒度主要分布在0.5～2mm之間。原系統(tǒng)雖然設(shè)置了調(diào)節(jié)池兼做沉砂池，但池容較僅為100m3，且池深較深，停留時間短，無法達(dá)到沉砂作用。該類煤渣進(jìn)入后續(xù)工藝會磨損機(jī)泵、堵塞管網(wǎng)，干擾甚至破壞生化處理工藝過程。

本次設(shè)計新增砂水分離器2套，1用1備，處理能力50m3/h，主要用于去除污水中粒徑＞0.2mm，密度＞2.65t/m3的砂粒，以保護(hù)管道、閥門等設(shè)施免受磨損和阻塞。經(jīng)格柵后集水井提升的污水，排至砂水分離器，將砂子和水進(jìn)行分離，上清液自流至調(diào)節(jié)池，分離出來的固體顆粒物，定期用小推車外運(yùn)。

3.3 調(diào)節(jié)池

解決調(diào)節(jié)池提升泵污堵的另一個措施是，將普通水泵更換為帶攪拌切割功能的潛污泵。另外，為了防止污染物沉積在池底造成淤堵，新增潛水?dāng)嚢铏C(jī)4臺，在水池四角以水平45°布置，主要技術(shù)參數(shù)為葉片直徑ф350mm,推力185N，N=2.2kW，材質(zhì)為SS304不銹鋼。

3.4 缺氧池

在缺氧的環(huán)境中，去除有機(jī)污染物，降解水體中的COD、有機(jī)SS、BOD等，同時對有機(jī)氮進(jìn)行氨化作用，進(jìn)一步去除懸浮物。利用廠房內(nèi)廢棄的礦井水污泥濃縮池，設(shè)置缺氧池一座，平面尺寸為φ6.0m×4.5m，有效水深4m，停留時間2.26h。水池填料擬采用塑性夾片維綸醛化絲填料，規(guī)格φ150×60mm，采用鋼結(jié)構(gòu)與水池固定。設(shè)置混合液回流泵，設(shè)計回流比為200%。

3.5 曝氣生物濾池（BAF）

因原有濾頭和曝氣器堵塞且無法全部清理，更換長柄濾頭1728個，桿長300mm，PP材質(zhì)。更換單孔膜曝氣器2100只，服務(wù)面積0.0352，濾池反洗（水洗）利用原有水泵，反洗后的水排入污泥池，上清液溢流至調(diào)節(jié)池。

由于原有鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計風(fēng)量不足，更換新曝氣風(fēng)機(jī)2臺，單臺風(fēng)量15m3/min，風(fēng)壓70kPa，N=30kW，1用1備，變頻電機(jī)，風(fēng)機(jī)配套空氣過濾器、消音器等配套設(shè)備。同時，利用原有反洗風(fēng)機(jī)2臺，反沖洗空氣強(qiáng)度按照12L/m2·s校核。

3.6 消毒設(shè)備

通過對比主要的消毒方式有液氯、二氧化氯、紫外線等方式，考慮到運(yùn)行安全和管理方便，由于原消毒間并無強(qiáng)制通風(fēng)措施，氣態(tài)二氧化氯有造成人身傷害的危險性，鹽酸的貯存和使用也對管理提出了更高的要求。另一方面，雖然紫外線對前處理要求較高，但BAF工藝的出水濁度較低，非常適合紫外線消毒。故本次設(shè)計將原有系統(tǒng)更改為紫外線消毒系統(tǒng)，該消毒設(shè)施為成套設(shè)備，配套水槽和紫外線消毒器，共2套，1用1備，紫外線劑量按照30mJ/cm2考慮，設(shè)備最大處理能力Q=50m3/h，N=1500W，對過濾出水進(jìn)行進(jìn)一步消毒處理，可以無人值守，方便管理。

3.7 污泥處理

因采用生物膜法處理，污泥產(chǎn)生量較小，清泥周期長達(dá)1年。故本設(shè)計利用原有污泥池，采用吸泥車定期吸泥外運(yùn)至專業(yè)的污泥處理站的方式，進(jìn)行排泥。原有污泥壓濾系統(tǒng)拆除后，增設(shè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)，作為備品備件間將空間再利用。

4 預(yù)留深度處理的升級空間

4.1 預(yù)留化學(xué)除磷升級空間

當(dāng)前，環(huán)保部門僅要求回用的生活污水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水再生利用工程設(shè)計規(guī)范》中的綠化標(biāo)準(zhǔn)，若未來要求達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)，或達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的Ⅳ類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，則本系統(tǒng)中的生物除磷工藝出水水質(zhì)與排放標(biāo)準(zhǔn)有很大差距。屆時，必須增加化學(xué)除磷工藝環(huán)節(jié)。故本設(shè)計將廠房西南角，原有廢棄的衛(wèi)生間拆除，用于未來提標(biāo)改造增加除磷設(shè)備的布置。

4.2 預(yù)留過濾裝置升級空間

二級曝氣生物濾池出水SS一般為5～20mg/L，濁度＜30，無法穩(wěn)定達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)，更無法達(dá)到Ⅳ類地表水的要求，未來升級改造時需設(shè)置過濾系統(tǒng)。目前大部分煤礦的過濾系統(tǒng)主要采用多介質(zhì)過濾器，前期過濾效果良好，但后期運(yùn)行過濾效果下降，需要頻繁更換濾料，造成水處理系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。建議后期選用改良型流動床生物濾池，解決了運(yùn)行中濾池濾料板結(jié)、反沖洗不徹底的問題。本設(shè)計在二級曝氣生物濾池后，預(yù)留遠(yuǎn)期安裝過濾裝置的空間。

5 運(yùn)行效果

根據(jù)審批后的優(yōu)化設(shè)計，該礦污水處理廠于2019年進(jìn)行了相應(yīng)的改造，改造完成后的出水水質(zhì)監(jiān)測如表2。

表2 某礦生活污水處理站改造后出水水質(zhì)日均值

可見，改造后的出水穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水再生利用工程設(shè)計規(guī)范》中的綠化標(biāo)準(zhǔn)，并為以后升級改造留有一定的空間。

6 結(jié)語

本優(yōu)化設(shè)計的成功實施證明，BAF工藝處理煤礦生活污水，可以很好地適應(yīng)煤礦來水水質(zhì)，穩(wěn)定達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)，但需注意煤礦污水的間斷性懸浮物和氨氮的控制。當(dāng)前我國對于煤礦生活污水的排放的政策日益嚴(yán)格，將來可能要求煤礦生活污水經(jīng)處理達(dá)到地表IV類水標(biāo)準(zhǔn)排放，故在考慮設(shè)計時需要為未來升級改造預(yù)留一定的空間。本次優(yōu)化設(shè)計對于煤礦企業(yè)的生活污水系統(tǒng)提標(biāo)改造有一定的借鑒意義。