MBR工藝在煤礦生活污水處理中的應用

王霆宇

摘 要：對原相煤礦35m3/h 生活污水處理站所采用的一體式厭氧 /好氧膜生物反應器（A /O-MB）工藝進行了介紹，介紹了該項目的設計參數(shù)與方法，指出項目建設完成運行后整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定，各項水質(zhì)參數(shù)均達標，滿足回用水質(zhì)要求。其中出水 CODCr、氨氮、BOD5平均值為 27.67 mg /L、4.3 mg /L和5.74 mg /L，其去除率為 85.37%、79.06%和90.23%。

關(guān)鍵詞：MBR煤礦；生活污水處理；環(huán)境保護

緒論

煤礦生活污水一般來自于煤礦居住區(qū)和工業(yè)場地的浴室辦公樓。食堂單身宿舍、洗衣房和鍋爐房等用水場合，[1]其主要特點是水質(zhì)、水量變化較大，污水中 COD5 等有機物濃度不高，生化條件較差。

隨著煤礦生產(chǎn)的不斷擴大及我國十三五期間對環(huán)境保護問題越來越重視，如何有效處理煤礦產(chǎn)生的生活污水成為煤礦可持續(xù)發(fā)展的重要問題。

MBR水處理技術(shù)結(jié)合了膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)的活性污泥技術(shù)。

由于膜的過濾作用，微生物完全被截留在生物反應器中，實現(xiàn)了水力停留時間和污泥齡的徹底分離，使生物反應器保持較高的混合液污泥濃度，[2]可以有效增強微生物的硝化能力，提高污染物去除率。

用 MBR 膜池取代傳統(tǒng)二沉池，系統(tǒng)的污泥濃度比傳統(tǒng)的活性污泥法高2～3 倍，可極大地降低生化池的池容，提高處理效率。

MBR水處理技術(shù)處理單元相對縮短，可省去深度處理環(huán)節(jié)，土建工程減少，易于操作和管理。[3]在進水有機物含量不足時，可進行內(nèi)源反硝化，保證脫氮效果和最終出水水質(zhì)，能實現(xiàn)反硝化除磷，提高生物脫氮除磷效果，減少了化學除磷溶劑的使用量。而且更耐低溫，更適用于北方寒冷季節(jié)。[4]

項目概況

太原華潤煤業(yè)有限公司原相煤礦位于位于山西省古交市原相鄉(xiāng)原相村以東，距古交市區(qū)約14km，生產(chǎn)能力0.9Mt/a，批準開采2～9號煤層，井田面積為18.2505km2；井田地理坐標：北緯37°45′26″-37°48′36″，東經(jīng)112°03′54″-112°07′39″。該礦井屬于瓦斯突出礦井，煤層自燃等級I。原相煤礦生活水處理站于2015年4月開工建設，2015年10月底竣工并調(diào)試完成，并正常運行至今于。該礦于2016年通過環(huán)保驗收。

3 處理工藝流程介紹

3. 水質(zhì)水量

根據(jù)煤礦生活污水排放量并考慮未來發(fā)展的余量，設計污水處理量為 35m3/h，設計出水水質(zhì)為：生活污水經(jīng)處理后水質(zhì)執(zhí)行：《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T19923-2005）中工藝與產(chǎn)品用水水質(zhì)要求、《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)標準》（GB/T18920-2002）的規(guī)定。

3. 工藝流程

新建生活污水處理站為WSZ-AO-35地埋式污水處理設備，生活污水經(jīng)調(diào)節(jié)、沉淀、生化處理+消毒和過濾工藝后，處理的生活污水回用于道路灑水、綠化用水和黃泥灌漿用水，不外排。處理工藝見圖1：

3.3 工藝流程簡述

污水通過格柵去除大顆粒物質(zhì)后直接進入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池內(nèi)安裝2套攪拌裝置，攪拌調(diào)節(jié)池內(nèi)污水，調(diào)節(jié)污水的水量和水質(zhì)。[5]調(diào)節(jié)池設置提升泵，廢水經(jīng)泵提升至厭氧池，池內(nèi)設置立體彈性填料。厭氧池內(nèi)利用厭氧菌，使有機物發(fā)生水解、酸化和甲烷化，去除廢水中的有機物，并提高污水的可生化性，有利于后續(xù)的好氧處理。厭氧池有效停留時間為2.5～3.5h，溶解氧控制在≤0.5mg/L。厭氧池出水進入好氧池，好氧池中培養(yǎng)有大量好氧菌/消耗菌，可進行碳氧化和硝化處理，在降解有機物的同時，硝化菌將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。[6]好氧池內(nèi)溶解氧控制在≥ mg/L。接觸氧化池的泥水混合液經(jīng)通過膜生物反應器進行固液分離，可在池內(nèi)維持高濃度的微生物量、剩余污泥少的同時，提高污染物去除效率。[7]出水經(jīng)二氧化氯接觸消毒工藝消毒后，通過DN200碳鋼管進入清水池，于廠區(qū)道路灑水、綠化及黃泥灌漿。

4 運行效果與分析

本工程自 2015年9月10 日開始調(diào)試運行，至 10 月10日，完成生化池的活性污泥培養(yǎng)，系統(tǒng)處理效果穩(wěn)定。此間通過對主要指標數(shù)據(jù)的不間斷測定，其分析曲線如圖2所示。進水BOD5 平均值58.78mg /L，膜出水中的BOD5 平均為 5.74mg /L，去除率為90.23%進水CODCr 平均值為 189.08mg /L，膜出水中的 CODCr 平均為 27.67 mg /L，去除率為 85.37%。NH3-N 進水平均為 34.63 mg /L，出水為4.3 mg /L，去除率為 79.06%。

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，生活污水經(jīng)處理后，pH、SS、BOD5、COD、動植物油、陰離子表面活性劑、氨氮、氟化物、揮發(fā)酚、大腸菌群均達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）表4中的一級排放標準，達標率100%。

生活區(qū)生活污水處理站的SS、動植物油、陰離子表面活性劑的去除率分別為93.57%、63.6%、63.2%。對照《城市污水再利用城市雜用水水質(zhì)》（GB/T 18920-2002）中道路清掃、城市綠化的雜用水水質(zhì)標準。

生活區(qū)生活污水處理站出水的pH、BOD5、陰離子表面活性劑、氨氮、大腸菌群均可達到道路清掃標準及城市綠化標準。對照《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T19923-2005）中工藝與產(chǎn)品用水水質(zhì)，生活區(qū)生活污水處理站出水的BOD5、COD、動植物油、氨氮、糞大腸菌均可達到該標準用水水質(zhì)標準。

5 經(jīng)濟分析

污水處理站處理能力 150 m3 /d，整個處理系統(tǒng)由PLC自動完成，直接運行成本包括電費，藥劑和人工費共計1.066元/m3。自水處理設施運行后，處理后中水均作為廠區(qū)道路灑水，揚塵治理，綠化等水源，明顯改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。[8]

6 結(jié)論

一體式A /O-MBR工藝對原相煤礦生活污水中主要污染物的去除效果符合預期，系統(tǒng)具有自控運行能力高，抗沖擊負荷能力強、占地面積小、行費用低等優(yōu)點。[9]通過監(jiān)測，各項主要指標均能達到回用水水質(zhì)要求。處理后出水全部回用，實現(xiàn)良好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。

參考文獻：

[1]尚少鵬，趙玉倫.煤礦生活污水處理模式探討[J].煤炭工程，2003，（10）：64-66.

[2]吳四清.煤礦生活污水處理與綜合利用[J].能源環(huán)境保護，2014，28（2）：38-39.

[3]楊高峰.MBR在生活污水處理與回用中的應用[J].山西建筑，2010，36（30）：177-178.

[4]王翠萍.污水處理原理和技術(shù)[J].山西建筑，2009，35（13）：163-164.

[5]黃霞，桂萍.膜生物反應器廢水處理工藝的研究進展[J].環(huán)境科學研究，1998，11（1）：40-44.

[6]張軍，聶梅生，王寶貞.MBR在污水處理與回用工藝中的應用[J].環(huán)境工程，2001，19（5）：9-11.

[7]何毅，胡永紅，柴本忠，等.膜生物反應器廢水處理組合工藝的研究進展[J].工業(yè)水處理，2001，21（7）：4-7.

[8]李榮.一體式膜生物反應器（MBR）設備調(diào)試總結(jié)[J].廣東化工，2009，8（36）.260-262.

[9]張少磊，王志強，陳文清.膜生物反應器系統(tǒng)處理生活污水的中試研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2012，40（2）：972-973.