IBR 生物處理工藝在礦區生活污水處理中的應用

武 勇

（山西省長治市縣域生態環境監測站，山西 長治 046300）

1 工程概況

煤炭生產礦區生活污水具有小城鎮生活污水的水量小、不穩定、含泥沙等特點，通過常規二級生化處理+消毒工藝后，可確保排水達到排放標準要求，同時也可以達到部分回用標準。如要實現礦區生活污水處理后達到一級A 排放標準或作為中水回用標準，必須對生活污水進行深度處理[1-2]。

山西長治某礦區生活污水處理系統一期工程設計規模2 500 m3/d，處理工藝為生物接觸氧化法，污水處理達標后，經生活區總排污口排入濟河，隨著安居工程陸續入住，礦區生活污水量不斷增加。進入生活污水處理設施水量在3 000 m3/d 以上時，處理后尾水水質明顯變劣。預計安居工程全部入住后生活污水量將達到5 000 m3/d，超過生活污水一期工程處理能力，若實施中水回用工程，處理后尾水水質無法保證，建設礦區生活污水處理二期工程勢在必行。

礦區生活污水處理二期工程，主要有污水泵房改造、3 000 m3/d 的IBR 生物反應池、壓濾車間污泥處置和中水回用系統等。回用水水質達到工業廣場選煤補水、建筑用水、綠化用水等要求；尾水排放達到GB18918—2002 中一級A 標準。

2 IBR 生物處理技術特征分析

2.1 處理工藝分析

污水處理廠常用二級生化處理工藝主要有活性污泥法和生物膜法?；钚晕勰嗵幚砉に嚍樽钤绲暮醚跎镂鬯幚砑夹g，工藝穩定、技術成熟、耐沖擊負荷能力強，在中大型污水處理廠應用較多。生物膜法具有操作方便、剩余污泥少、抗沖擊負荷等特點，在小型污水處理廠應用較多[3]。

山西長治某礦區生活污水處理一期工程采用生物接觸氧化法，具有污泥產量較低，且污泥顆粒較大，易于沉淀。從該礦區生活污水處理的實踐可知，生物接觸氧化法處理污水的運行成本較高，處理磷的效果較差，啟動初期或曝氣時容易出現泡沫，覆蓋于地面，甚至溢出池外，惡化工作環境，影響操作管理，一般需要添加消泡劑或采取水噴淋、增設水解酸化池等消泡措施。

二期工程設計采用IBR 生物處理工藝，IBR 生物處理工藝屬于改良型SBR 工藝，IBR 生物處理工藝集生物反應及沉淀于一體，是一種可實現連續進出水間歇曝氣的周期循環活性污泥法生物反應器。在該工藝中，通過調節曝/停比來達到最佳脫氨除磷工況[4]。該礦區二期IBR 生物處理工藝與一期常規接觸氧化法處理工藝對比如表1 所示。

表1 常規接觸氧化法與IBR 處理工藝對比表

2.2 尾水水質

山西長治某礦區生活污水處理二期工程建成投運后，回用水水質達到工業廣場選煤補水、建筑用水、綠化用水等要求。

選煤用水水質標準：懸浮物（SS）質量濃度≤30 mg/L，大腸菌群不超過3 個/L。

城市雜用水水質標準（綠化、沖廁）：濁度不超過5 NTU，生化需氧量（BOD5）不超過10 mg/L，氨氮質量濃度不超過10 mg/L，總大腸菌群不超過3 個/L。

尾水排放達到國家標準GB189182002 中一級A標準：pH 值6～9，懸浮物（SS）質量濃度≤10 mg/L、化學需氧量（CODCr）≤50mg/L，生化需氧量（BOD5）≤10mg/L。

2.3 工程建設情況分析

2.3.1 污水泵房改造

在該礦區生活污水一期處理污水泵房的基礎上，增設2 臺污水提升泵用于新建IBR 生物處理工藝IBR 生物反應池應用（1 用1 備）。污水泵采用自吸式無堵塞排污泵。

2.3.2 IBR 生物反應池

2 座IBR 生物反應池合并建設，生物反應池標準為平均流量3 000 m3/d。在IBR 生物反應池中主要是實現生物脫氮除磷作用及去除有機物作用[5]。

設計參數：設計流量Q=3 000 m3/d=125 m3/h；反應區滯留時間HRT=10.65 h；有效水深H水=5.2 m；反應區汽水比為1∶2.5～1∶3.5；沉淀區表面負荷為1.30 m3/（m2·h）；IBR 生物反應池2 座，11.4 m×16.0 m，總高5.5 m；出水堰槽：B×H=0.3 m×0.3 m，長64 m。

2.3.3 活性砂過濾系統

IBR 反應池出水，通過活性砂過濾系統，處理后達到排放標準或回用。過濾系統，包括過濾池與輔助車間各1 座，其中：輔助車間過濾系統設中水提升泵3 臺，2 用1 備；設高效流態砂過濾器6 套，高效流態砂過濾器配套設備1 套，包括空壓機、加藥設備、控制系統等。

2.3.4 污泥處置系統

該礦區一期工程生活污水采用定期排泥，池靜置沉淀15～30 min 排泥。一、二期工程污水處理剩余污泥均自流至污泥濃縮池，經濃縮后剩余污泥提升至螺旋污泥脫水機脫水處理。脫水后污泥量較少擬作為礦區綠化施肥或者農田、磚瓦生產等綜合利用[6]。污泥處理系統擬建污泥濃縮池2 座，全地下式布置。污泥泵房1 座，地下部分深3 m，地面部分高4 m。壓濾車間1 座。其中壓濾車間配螺旋污泥脫水機2 臺，配套污泥提升系統、加藥系統、污泥輸送系統等。

2.4 環境經濟效益分析

2.4.1 環境效益

礦區生活污水處理二期工程IBR 生物處理系統建成投運后，生活污水量按5 500 m3/d 計，全年按運行365 d 計，可削減懸浮物（SS）300 t、化學需氧量（CODCr）400 t，減少了礦區污水排放量。

2.4.2 經濟效益

IBR 生物處理工藝生活處理系統安裝活性砂過濾系統后，處理后尾水重復利用，礦區中水按1.5 元/t、重復利用率90%計，每年可節約水資源費271.01 萬元，改善了附近河流水質，環境經濟效益顯著。

3 結語

保護環境，功在當代，利在千秋。保護環境的首要任務是控制污染，地球家園需要全人類共同保護。IBR生物處理工藝技術，自動化程度高，占地面積，處理后尾水水質可作為中水回用，不僅有效處理生活污水，而且適用于工業廢水處理領域，市場開發應用潛力較大。山西某礦區生活污水處理二期工程IBR 生物處理系統建成投運后，可實現經濟效益、社會效益、環境效益統一，助推礦區綠色發展、低碳發展、循環發展。