煤礦中生活污水處理工藝比選

韓寶寶

(山西省環(huán)境科學(xué)研究院，山西 太原 030027)

1 生活污水主要污染因子

生活污水的主要成分為纖維素、淀粉、糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)物，氮、磷、硫等無機(jī)鹽類泥沙等雜質(zhì)，同時(shí)生活污水中含有多種微生物及病原體。而煤礦企業(yè)生活污水來自于食堂排水、浴室排水、洗衣房排水、鍋爐房排水及其他排水，其中洗浴廢水水量較大。洗浴廢水所含的污染物主要有人體皮膚分泌物、毛發(fā)、污垢、合成洗滌劑和香料，以及細(xì)菌、真菌、大腸桿菌和病毒等。洗浴廢水濁度較高，嗅味為強(qiáng)烈的洗浴用品的芳香，具有一定COD 和BOD 值，不會引起鐵、錳、銅、砷、鎘、鉛、汞等物質(zhì)的超標(biāo)變化。受污染嚴(yán)重的主要水質(zhì)參數(shù)有:陰離子洗滌劑、濁度、COD、BOD、氨氮、細(xì)菌總數(shù)和大腸菌群等。

2 生活污水處理原理

生活污水一般具有可生化性好的特點(diǎn)。此類水選擇工藝著重考慮COD 和SS 的去除，在去除COD 和SS 的同時(shí)，降低生活污水中陰離子表面活性劑、氮、磷的含量。通過工藝組合確保各種物質(zhì)含量降低到最低水平，積極消減污染物排放量。

2.1 COD 的去除原理

生活污水的BOD5/COD≈0.5，可生化性好，屬易生化廢水，適于采用生化法為主的處理工藝去除廢水中的有機(jī)物。采用單級生化處理不能確保出水達(dá)標(biāo)，必須考慮采用物化工藝與生化工藝相結(jié)合的處理方法才能實(shí)現(xiàn)有效處理。

2.2 SS 的去除原理

生活污水中的SS 的去除主要靠沉淀作用，污水中的無機(jī)顆粒和有機(jī)顆粒靠自然沉淀作用或靠活性污泥絮體吸附、網(wǎng)絡(luò)作用，與活性污泥絮體同時(shí)沉淀被去除。出水中懸浮物的濃度不僅涉及到出水SS 指標(biāo)，出水中的BOD5、COD 等指標(biāo)也與之有關(guān)。因此，控制生活污水尾水的SS 指標(biāo)是最基本的，也是很重要的。

2.3 N 的去除基理

生活污水處理工程一般采用生物脫氮的方法實(shí)現(xiàn)氮的去除。

在污水中，氮主要以NH3－N 及有機(jī)氮的形式存在。在有機(jī)物被氧化的同時(shí)，污水中的有機(jī)氮也被氧化成氨氮，在溶解氧充足、泥齡較長的情況下，進(jìn)一步被氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽，通常稱之為消化過程。其反應(yīng)方程式如下:

第一步反應(yīng)靠亞硝酸菌完成，第二步反應(yīng)靠硝化菌完成，總的反應(yīng)為:

生物脫氮系統(tǒng)維持硝化的必要條件是系統(tǒng)的實(shí)際泥齡大于硝化要求的泥齡，也就是說系統(tǒng)必須維持在較低的污泥負(fù)荷條件下運(yùn)行，使得系統(tǒng)泥齡大于維持硝化所需的最小泥齡。根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和運(yùn)行實(shí)例，設(shè)計(jì)污泥負(fù)荷在0.18kgBOD5/kgMLSS·d 及以下時(shí)，就可以達(dá)到硝化的目的。

經(jīng)過好氧生物處理后的污水，其中大部分的凱氏氮都被氧化成為硝酸鹽(NO3－N)，反硝化菌在溶解氧濃度極低或缺氧情況下可以利用硝酸鹽中氮作為電子受體，氧化有機(jī)物，將硝酸鹽中的氮還原成氮?dú)?N2)，從而完成污水的脫氮過程，通常稱之為反硝化過程。反硝化菌的生長主要在缺氧條件下進(jìn)行，并且要有充足的碳源提供能量，才可促使反硝化作用順利進(jìn)行。

2.4 P 的去除基理

生活污水除磷主要采用生物除磷為主。生物除磷是污水中的聚磷菌在厭氧條件下，受到壓抑而釋放出體內(nèi)的磷酸鹽，產(chǎn)生能量用以吸收快速降解有機(jī)物，并轉(zhuǎn)化為PHB(聚β 羥丁酸)儲存起來。當(dāng)這些聚磷菌進(jìn)入好氧條件下時(shí)就降解體內(nèi)儲存的PHB 產(chǎn)生能量，用于細(xì)胞的合成和吸磷，形成高濃度的含磷污泥，隨剩余污泥一起排出系統(tǒng)，從而達(dá)到除磷的目的。生物除磷的優(yōu)點(diǎn)在于不增加剩余污泥量，處理成本較低。缺點(diǎn)是為了避免剩余污泥中磷的再次釋放，對污泥處理工藝的選擇有一定的限制。

生物除磷工藝的前提條件是聚磷菌必須在厭氧條件下受到抑制，而后進(jìn)入好氧階段才能增大磷的吸收量。因此，污水除磷的處理工藝必須在曝氣池前設(shè)置厭氧段。

3 處理工藝選擇

3.1 水解酸化工藝

1)水解酸化工藝是厭氧生物處理的三個(gè)階段的前面兩個(gè)階段，即水解和酸化階段，但較之全過程的厭氧處理有一下特點(diǎn):(1)不需要密閉，不需要水、氣、固三相分離器，降低了投資，便于維護(hù)。(2)水解、酸化階段的產(chǎn)物主要是小分子的有機(jī)物，可生化性一般較好，故可提高原水的可生化性，從而減少反應(yīng)時(shí)間和處理的能耗。(3)由于反應(yīng)控制在第二階段完成前，出水無厭氧發(fā)酵的不良?xì)馕丁?4)水解酸化工藝停留時(shí)間短，BOD 去除率可達(dá)25～35%，COD 去除率可達(dá)30～45%，SS 去除率70～80%。

3.2 生物接觸氧化處理技術(shù)

近幾年來，國內(nèi)外在污水好氧生物處理方面開展了大量研究工作，取得了不少進(jìn)展。生物處理構(gòu)筑物的改進(jìn)和處理效率的提高，一是圍繞增強(qiáng)充氧能力和提高氧的利用率，加強(qiáng)傳質(zhì)效率;二是提高單位體積內(nèi)的生物量，特別是活性生物量。因此一些生物處理工藝應(yīng)運(yùn)而生，如活性污泥的純氧曝氣法、曝氣生物濾池、生物流化床工藝和生物接觸氧化法等等，它們都在不同程度上具有以下特點(diǎn):單位體積內(nèi)保持較高的微生物量，微生物代謝速度快，生物污泥活性高;供氧充分，傳質(zhì)快，而且它們在一定范圍內(nèi)比一般活性污泥法有所提高。由于生物接觸氧化工藝具有微生物附著生長、占地少、工藝過程比較穩(wěn)定等特點(diǎn)，比其他生物處理工藝更適合在小型污水處理上的使用，其特點(diǎn)是:

(1)曝氣池內(nèi)總生物濃度高。曝氣池內(nèi)既有懸浮生長的活性污泥，又有附著生長的生物膜，而且由于填料一般比表面積都比較大，附著生長在填料表面及內(nèi)部的微生物數(shù)量大、種類多，其污泥濃度可達(dá)普通活性污泥污泥濃度的5～10 倍，最高可達(dá)30～40g/L。

(2)微生物固定在填料表面上生長，即使增殖速度較慢的硝化菌也得以生長繁殖，因而硝化率較高。另外，在填料上還可能大量生長絲狀菌，由于絲狀菌具有相當(dāng)強(qiáng)的氧化能力，可以利用它來改善出水水質(zhì)，而克服其易引起污泥膨脹的缺點(diǎn)。

(3)在提高氧利用率方面，采用的曝氣設(shè)備是管式曝氣器。其獨(dú)有的構(gòu)造保證了通氣量大，壓力損失小，且曝氣相當(dāng)均勻，保證接觸氧化池中微生物得到充足的氧氣。曝氣層的特殊微孔結(jié)構(gòu)可以得到較高的氧傳遞效率，一般可達(dá)12%～25%。與其他曝氣器相比，管式曝氣器獨(dú)特的微孔結(jié)構(gòu)及聚乙烯材料的高彈性保證了在運(yùn)行過程中，其表面不易粘附生物污泥，不易堵塞，運(yùn)行穩(wěn)定。

3.3 深度處理技術(shù)

為了保證煤礦生活污水處理后能夠穩(wěn)定達(dá)到中水回用了標(biāo)準(zhǔn)，在污水生化處理后，安裝多介質(zhì)過濾器，濾料為鵝卵石、石英砂、活性炭等，能夠吸附、去除水中的色素、有機(jī)物、膠體和微生物等，然后再在出水水管中加入二氧化氯殺菌消毒，經(jīng)消毒后進(jìn)入清水池。

煤礦生活污水處理的核心工藝路線:水解酸化+接觸氧化+活性炭過濾+消毒。

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