加強(qiáng)煤礦污水處理保證水環(huán)境
為了加強(qiáng)煤礦污水治理,保護(hù)水環(huán)境,新建礦井非常重視環(huán)保建設(shè),并投入了大量的資金。設(shè)計(jì)部門也對(duì)生活污水處理進(jìn)行了多工藝、多方案比較與探索。針對(duì)目前煤礦污水處理中有關(guān)建設(shè)規(guī)模和工藝技術(shù)談一些個(gè)人的看法。1合理確定建設(shè)規(guī)模對(duì)一個(gè)礦井來說,需根據(jù)礦井總體規(guī)劃和排水規(guī)劃,分期分批地建設(shè)污水管網(wǎng)和污水處理廠,要根據(jù)水環(huán)境保護(hù)的目標(biāo),分期實(shí)施,逐步到位。
(1)目前部分煤礦工業(yè)場(chǎng)地和居住區(qū)各建一座污水處理廠,兩處征地,重復(fù)建設(shè),投資增加,運(yùn)行能耗高,管理費(fèi)用高,技術(shù)力量分散,噸水處理成本高。一般來說,礦井工業(yè)場(chǎng)地和居住區(qū)相距不是很遠(yuǎn),合建一座一定規(guī)模的污水處理廠更合理,考慮從居住區(qū)向工業(yè)場(chǎng)地排水,管道埋設(shè)太深,可在中間設(shè)置污水提升泵站,或者在工業(yè)場(chǎng)地與居住區(qū)中間地段征地建設(shè)污水處理廠。采取合建方式,不但可節(jié)省投資,且可大大降低運(yùn)行成本。
(2)目前許多新建礦井設(shè)計(jì)中根據(jù)規(guī)范及全員效率,勞動(dòng)定員數(shù)量較少,而實(shí)際建成后煤礦招聘大量的勞務(wù)人員,以及隨著煤礦的發(fā)展,涌進(jìn)大批的外來人員,使得煤礦的用水量增加,污水量也隨之增大。因此,對(duì)于新建煤礦污水處理廠的設(shè)計(jì),在建設(shè)規(guī)模時(shí)應(yīng)考慮予留系數(shù)。(3)由于煤礦污水水質(zhì)水量變化較大,合理地確定設(shè)計(jì)的污水水量和污水水質(zhì),直接涉及工程的投資、運(yùn)行費(fèi)用和費(fèi)用效益。生產(chǎn)污水與生活污水通盤考慮,不使留余地過大,避免增加投資、使設(shè)備閑置或低效運(yùn)行。2煤礦污水處理設(shè)計(jì)常用流程一般來說,不同煤礦對(duì)出水的要求差異較大,應(yīng)根據(jù)我國(guó)環(huán)保部門的要求確定處理程度,以確保出水水質(zhì)。由于生活污水中的氮和磷對(duì)水體有富營(yíng)養(yǎng)化的影響,污水處理要求有脫氮除磷的效果。
煤礦污水水質(zhì)與一般城市污水性質(zhì)類似,但不同于城市污水(城市污水中常包括部分工業(yè)廢水)。其特征可概括為:水質(zhì)水量變化較大,污染物濃度偏低,污水可生化性好,處理難度小。煤礦污水處理廠設(shè)計(jì)時(shí)在80年代采用活性污泥法處理工藝的較多,由于污水中有機(jī)物含量太低,在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中微生物得不到最低限度的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),形不成活性污泥,運(yùn)轉(zhuǎn)不起來。氧化溝污水處理工藝,也存在同樣的問題,回流活性污泥回流不起來,致使原氧化溝系統(tǒng)變成了附加曝氣的帶狀平流沉淀池,達(dá)不到要求的處理目標(biāo)。90年代許多礦井采用二級(jí)生物接觸氧化法處理煤礦生活污水,效果很好。
此工藝的特點(diǎn)是能適應(yīng)礦區(qū)低濃度、變化大的污水,同時(shí)投資省,操作維護(hù)也比活性污泥法簡(jiǎn)單,但該法對(duì)脫氮除磷效果較差。90年代以來污水生物處理新工藝、新技術(shù)的研究開發(fā)應(yīng)用取得了很大成就,許多新工藝應(yīng)運(yùn)而生,這些新工藝的共同特點(diǎn)是:高效、穩(wěn)定、節(jié)能,并具有脫氮除磷等多功能。
較典型的工藝有:
(1)A2/O工藝該工藝是厭氧,缺氧,好氧生物脫氮除磷工藝的簡(jiǎn)稱,是70年代由美國(guó)專家在厭氧-好氧除磷工藝(A/O)的基礎(chǔ)上開發(fā)的。
(2)SBR工藝序列間歇式活性污泥法的簡(jiǎn)稱,是一種按間歇曝氣方式來運(yùn)行的活性污泥污水處理技術(shù),又稱序批式活性污泥法。SBR實(shí)際上是出現(xiàn)最早的活性污泥法,70年代出現(xiàn)于美國(guó),經(jīng)過20年的研究開發(fā)革新,將可變?nèi)莘e活性污泥法過程和生物選擇器原理進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,成為改良型的SBR工藝。
(3)BAF工藝即曝氣生物濾池工藝,是90年代初開發(fā)的新型微生物附著型污水處理技術(shù),能同時(shí)完成生物處理與固液分離,通過調(diào)整濾池結(jié)構(gòu)形式而成為具有脫氮除磷功能的組合工藝。3BAF工藝處理煤礦污水3.1工藝流程曝氣生物濾池是最先在歐美發(fā)展起來的在歐美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家廣為流行,近些年來在我國(guó)已有數(shù)十家污水處理廠應(yīng)用。
如大連、慈溪、新會(huì)、楊凌,在山西的煤礦生活污水處理中也有應(yīng)用。該技術(shù)綜合了過濾、吸附和生物代謝等多種凈化作用。污水從濾池底部進(jìn)入濾料層,濾料層下部設(shè)有供氧的曝氣系統(tǒng)進(jìn)行曝氣,氣水為同向流。在濾池中,有機(jī)物被微生物氧化分解,NH3-N被氧化成NO3-N;另外,由于在堆積的濾料層內(nèi)和微生物膜的內(nèi)部存在厭氧/缺氧環(huán)境,在硝化的同時(shí)實(shí)現(xiàn)部分反硝化,從濾池上部的出水可直接排出系統(tǒng)。
3.2工藝特點(diǎn)BAF作為一種膜法污水處理新工藝,與傳統(tǒng)活性污泥法和接觸氧化法相比,具有以下的優(yōu)點(diǎn):
(1)具有較高的生物濃度和較高的有機(jī)負(fù)荷。曝氣生物濾池采用粗糙多孔的球狀濾料,為微生物提供了較佳的生長(zhǎng)環(huán)境,易于掛膜及穩(wěn)定運(yùn)行,可在濾料表面和濾料間保持較多的生物量,單位體積內(nèi)微生物量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于活性污泥法中的微生物量(可達(dá)10~15g/l),高濃度的微生物量使得BAF的容積負(fù)荷增大,減少了池容積和占地面積,使基建費(fèi)用大大降低。
(2)工藝簡(jiǎn)單、出水水質(zhì)好。由于濾料的機(jī)械截留作用以及濾料表面的微生物和代謝中產(chǎn)生的粘性物質(zhì)形成的吸附作用,使得出水的SS很低,一般不超過15mg/l。因進(jìn)行周期性的反沖洗,生物膜得以有效更新,表現(xiàn)為生物膜較薄,活性較高。有時(shí)即使生物處理發(fā)生故障,在短期內(nèi)其物理作用機(jī)理仍可保證高質(zhì)量的出水。BAF的處理出水不但可以滿足排放標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)可用于回用。
(3)抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。由于整個(gè)濾池中分布著較高濃度的微生物,其對(duì)有機(jī)負(fù)荷、水力負(fù)荷的變化不象傳統(tǒng)活性污泥那么敏感,同時(shí)無污泥膨脹問題。
(4)氧的傳輸效率高。曝氣生物濾池中氧的利用率可達(dá)20%-30%,曝氣量明顯低于一般生物處理。其主要原因是:1因?yàn)V料粒徑小,氣泡在上升過程中不斷被切割成小氣泡,加大了氣液接觸面積,提高了氧的利用率;2氣泡在上升過程中,由于濾料的阻擋和分割作用,使氣泡必須經(jīng)過濾料的縫隙,延長(zhǎng)了其停留時(shí)間,同樣有利于氧的傳質(zhì);3理論研究表明,BAF中氧氣可直接滲入生物膜,因而加快了氧氣的傳輸速度,減少了供氧量。
(5)易掛膜、啟動(dòng)快。BAF調(diào)試時(shí)間短,一般只需7~12天,而且不需接種污泥,采用自然掛膜馴化。由于微生物生長(zhǎng)在粗糙多孔的濾料表面,微生物不易流失,使其運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。BAF在短時(shí)間內(nèi)不使用的情況下可關(guān)閉運(yùn)行,一旦通水并曝氣,可在很短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常運(yùn)行,這一特點(diǎn)說明曝氣生物濾池非常適合一些水量變化大的地區(qū)的污水處理。
(6)菌群結(jié)構(gòu)合理。傳統(tǒng)活性污泥法中,微生物分布相對(duì)均勻,而在BAF中從上到下形成了不同的優(yōu)勢(shì)菌種,因此使得除碳、硝化/反硝化能在一個(gè)池子中發(fā)生。
(7)自動(dòng)化程度高。由于相關(guān)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,一些先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備如液位傳感器、在線溶氧測(cè)定儀、定時(shí)器、變頻器及微電腦等產(chǎn)品的出現(xiàn),使得曝氣生物濾池系統(tǒng)運(yùn)行管理自動(dòng)化得以順利實(shí)現(xiàn)。曝氣生物濾池系統(tǒng)可以對(duì)進(jìn)水水質(zhì)、水量以及污水中溶解氧濃度進(jìn)行在線檢測(cè),并通過PLC控制系統(tǒng)方便地調(diào)整曝氣時(shí)間的長(zhǎng)短,控制風(fēng)機(jī)的供氧量,做到優(yōu)化運(yùn)行,PLC系統(tǒng)對(duì)濾池進(jìn)行自動(dòng)反沖洗。(8)脫氮效果好。通過不同功能的濾池組合或同一濾池中的不同功能區(qū)分布,使濾池在除碳的同時(shí)可進(jìn)行硝化和反硝化。其原理是通過對(duì)兩組濾池或同一座濾池內(nèi)分別人為地造成好氧、兼氧的生物環(huán)境,不僅能去除一般有機(jī)物和懸浮固體,而且具有較好脫氮功能。在一級(jí)濾池(C/N池)和二級(jí)濾池(N池)中的曝氣階段需要不斷調(diào)節(jié)溶解氧水平,使溶解氧達(dá)到較高水平(約2~3mgO2/l),而在DN池中使溶解氧達(dá)到較低水平(約0.2~0.5mgO2/)。
BAF工藝的缺點(diǎn)是需要定期反沖洗:隨著過濾的進(jìn)行,濾料表面新產(chǎn)生的生物量越來越多,截留的SS不斷增加,在開始階段濾池水頭損失增加緩慢,當(dāng)固體物質(zhì)積累達(dá)到一定程度,使水頭損失達(dá)到極限水頭損失或?qū)е耂S發(fā)生穿透,此時(shí)就必須對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗,以除去濾床內(nèi)過量的微生物膜及SS,恢復(fù)其處理能力。4BAF工藝的出水回用眾所周知,水資源緊缺已經(jīng)成為世界性問題。我國(guó)也同樣面臨水資源短缺的現(xiàn)實(shí)。污水再生利用是提高水資源綜合利用率、緩解水資源短缺矛盾、減輕水體污染、實(shí)現(xiàn)有限水資源的可持續(xù)利用的有效途徑之一。
煤礦污水經(jīng)過處理消毒后,可用于綠化、沖洗、工業(yè)用水。采用BAF工藝處理煤礦污水,出水水質(zhì)穩(wěn)定,優(yōu)于一般傳統(tǒng)生物處理工藝,其出水消毒處理后,就可以作為中水回用。5結(jié)論曝氣生物濾池工藝具有體積小、占地省、效率高、出水水質(zhì)好、流程簡(jiǎn)單、操作管理方便等特點(diǎn),實(shí)際運(yùn)行中可以實(shí)現(xiàn)中央集中控制和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)自動(dòng)控制,經(jīng)過多個(gè)工程實(shí)際應(yīng)用,日趨已經(jīng)成熟,其出水經(jīng)消毒處理后可以達(dá)到中水回用的標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)了解,目前我國(guó)每處理1m3污水直接投資在1000元左右,而采用BAF工藝處理則可控制在500元左右,且能節(jié)省近4/5的占地面積。煤礦污水水質(zhì)水量變化較大,污染物濃度偏低,污水可生化性好,BAF工藝比較適用。