煤礦汙水處理廠設計探討
為了加強煤礦汙水治理，保護水（shuǐ）環境，新（xīn）建礦井非常重視環保建（jiàn）設，並投入了大量的（de）資金。設計部門也對生活汙水處理進行了（le）多工藝（yì）、多方案比較與探索。針對目（mù）前煤礦汙水處理（lǐ）中有關建（jiàn）設規模和工藝技術談（tán）一些個人的看（kàn）法。
1合理（lǐ）確（què）定建（jiàn）設（shè）規模（mó）
對一個礦（kuàng）井（jǐng）來說，需根據礦井總體規劃和排水規劃，分期分批地建設汙水管網和汙水處理廠，要根據水環境保護的目標，分期（qī）實施，逐步到位。
（1）目（mù）前部分煤礦工業場地和居住區各（gè）建一座汙水處理廠，兩處征地，重複建設，投資增加，運行（háng）能耗高，管理費用高，技術力量分（fèn）散，噸水處理成本高。一般來說，礦井工業（yè）場地和（hé）居住區（qū）相距不是很遠，合建一座一定規模的汙水處理廠（chǎng）更合理，考（kǎo）慮從居住區（qū）向工業場地排水，管道埋設太深，可在中間設置汙水提升（shēng）泵站，或者在工業場地與居住區中間地段征（zhēng）地建設汙水處理廠。采取合建方式，不但可（kě）節省投資，且可大大降低運行成本。
（2）目前（qián）許多新建礦井設計中根據規範及全（quán）員效（xiào）率，勞動定（dìng）員數量較少，而實際建成後煤礦招聘大量的勞務人員，以及隨著煤礦的發展，湧進大批的外來人員，使（shǐ）得（dé）煤礦的用水量增加（jiā），汙水量也（yě）隨之增大。因此（cǐ），對於新建煤礦（kuàng）汙水處理廠的設計，在建（jiàn）設規模（mó）時應考（kǎo）慮予留係數。
（3）由於煤礦汙水水質水量變化較大，合理地確定設計的汙水（shuǐ）水量和（hé）汙水水質，直接涉及工程（chéng）的投資、運行費用和（hé）費用效益。生產汙水與生活汙水通盤考慮，不使留餘地過（guò）大，避免增加投（tóu）資、使設備閑置或低效運行。
2煤礦汙水處理設計常用流程
一般來說，不同煤（méi）礦對出水的要（yào）求差異較大，應根據我國環保部門的要（yào）求確定處理程度，以（yǐ）確保出水水質。由於生活汙（wū）水中的氮和磷對水體有富營養化的影響（xiǎng），汙水處理要求有脫氮除磷的效果。
煤礦汙水水質與一（yī）般城市汙水性質（zhì）類似，但不同於城市汙水（城市汙水中常包括部分工業廢水）。其特征可概括為：水（shuǐ）質水量變化較大，汙染物濃度偏低，汙水可（kě）生（shēng）化性好，處理難度小。
煤礦汙水處理（lǐ）廠設計時在80年代采用（yòng）活性汙泥法處理工藝的較多，由於汙水中有機物含量太低，在運轉過程中微生物得（dé）不到*低限度的營養物質（zhì），形不成活性汙泥，運轉不起來。氧化溝（gōu）汙水處理工藝，也（yě）存在同樣的（de）問題，回流活性（xìng）汙泥回流（liú）不起來（lái），致使原氧化溝係統變成了附加曝氣的帶狀（zhuàng）平流沉澱（diàn）池，達不到要求的處理目標。
90年（nián）代許多礦井采用二級生物接觸氧化法（fǎ）處理煤礦生活汙水，效果很好。此工藝（yì）的特點是能適應礦（kuàng）區低濃（nóng）度、變化大的汙水，同時投資（zī）省，操作維護也比活性汙泥法簡單（dān），但該法對脫氮除（chú）磷效果較差。
90年代以來汙水生物處理新工藝（yì）、新技（jì）術（shù）的研究開發（fā）應用取得了很（hěn）大成（chéng）就，許多新工藝應運而（ér）生，這些新工藝的共同（tóng）特點是：高效、穩（wěn）定、節能，並具有脫氮除磷等多功能。較典型的工藝有：
（1）A2/O工藝 該工（gōng）藝是厭氧（yǎng） ,缺氧 , 好氧生物脫氮除磷（lín）工藝的簡稱，是70年代由美（měi）國專（zhuān）家在厭氧（yǎng）-好氧除磷工藝（A/O）的基礎上開發的。
（2）SBR工藝序列（liè）間歇式活性汙泥法的簡（jiǎn）稱，是一種（zhǒng）按間歇曝氣方（fāng）式來運行的活性汙（wū）泥汙水處（chù）理（lǐ）技術，又（yòu）稱序批式活性汙泥法。SBR實際上是出現*早的活性汙泥法，70年代出現於美國，經過 20年的研究開發革新，將可變（biàn）容積活性（xìng）汙泥法過程和生物選擇器原理進行有機結（jié）合，成（chéng）為改良型的SBR工藝。
（3）BAF工藝 即曝氣生（shēng）物濾池（chí）工藝，是90年代初開發的新型微生物附著（zhe）型汙水處理技（jì）術，能同時完成生物處理與固液分離，通過調整濾池結構形式而成為具有脫氮除磷功能的組合工藝。
3BAF工藝處理煤礦汙水
3.1工藝流程
曝氣生物濾（lǜ）池是*先在（zài）歐美發展起來的在歐美和日（rì）本等發達國家廣為流行，近些年來在我國已有數十家汙水處理廠應用。如大連（lián）、慈溪（xī）、新會、楊淩（líng），在山西的煤礦生活汙水處理中也有應（yīng）用。
該技（jì）術綜合了過濾、吸附和生物代謝（xiè）等多種淨化作用（yòng）。汙水從（cóng）濾池底（dǐ）部進入濾料（liào）層，濾（lǜ）料層下部（bù）設有供氧的曝氣係（xì）統進行曝氣，氣（qì）水為同向流。在濾池中（zhōng），有（yǒu）機物被微生物氧化分解，NH3-N被氧化（huà）成NO3-N；另外，由於在堆積的（de）濾料層（céng）內和微生物膜的內部（bù）存在厭氧/缺氧環境，在硝化的同時實現部分反硝化，從濾池上部的出水可直接排出係統。
3.2工藝特點
BAF作為一種（zhǒng）膜法汙水（shuǐ）處理新工藝，與傳統活（huó）性汙泥法和接觸氧化法相比，具有（yǒu）以下的優點：
（1）具有（yǒu）較高的生物濃度和較（jiào）高的有機負荷。曝氣生（shēng）物濾池采用粗（cū）糙（cāo）多孔的球狀濾料，為微生物提供了較佳的生長環境，易於掛膜及穩定運行（háng），可在濾料（liào）表麵和濾料間保持較（jiào）多的生物量，單位體積內微生物量遠遠大於活性汙泥法中的微生物（wù）量（可達10~15g/l），高濃度的微生物量使得BAF的容積負荷（hé）增大，減少了池（chí）容積和占地麵積，使基建費用大大
降低。
（2）工藝簡單、出水水質好。由於濾料的機械截留作用以及濾料表麵（miàn）的微生物和代謝中產生的（de）粘（zhān）性物質形（xíng）成的吸附作用，使得出水的SS很低，一般不超過15mg/l。因進行周期性的反衝洗，生物膜得以有效更新，表現為生物膜較薄，活性較高。有時即使生物處（chù）理發生故障，在短期內其物（wù）理作用機理仍可保證高質量的出水。BAF的（de）處理出水不但可以滿足（zú）排放（fàng）標準，同時可用於回用。
（3）抗衝擊負（fù）荷（hé）能力（lì）強。由於整個濾池中分布著較高濃度的微生物，其對有機負（fù）荷、水（shuǐ）力負荷的變（biàn）化不象傳統活（huó）性汙泥那麽敏感（gǎn），同時無汙泥膨脹（zhàng）問題。
（4）氧的傳輸效（xiào）率高。曝氣生物濾池中（zhōng）氧的利（lì）用率可（kě）達20%-30%，曝氣量明顯低於一般生物處理。其主要（yào）原因（yīn）是：1因濾料粒徑小，氣泡在上升過程中不斷被（bèi）切割成小氣泡，加大了氣液接觸麵積，提高了氧的利用率；2氣泡在上升過程中，由於濾料的阻擋和分（fèn）割作用，使氣泡必須經過濾料的縫隙，延長了其停留時間，同樣有利（lì）於氧的傳質；3理（lǐ）論研究表明，BAF中氧氣可直接滲入生物膜（mó），因而加快了氧氣的傳輸（shū）速度，減少了（le）供氧量。
（5）易掛膜、啟動快。BAF調試時間短，一般隻需7~12天，而且不需接種汙泥，采（cǎi）用自然掛膜馴化。由於微生物生長在粗糙多孔的濾料表麵，微生物不易流失，使其運行管理簡單。BAF在（zài）短時間內不使用的情況下可關閉運行，一旦通水並曝氣，可（kě）在很短時間內（nèi）恢複正常運行，這一（yī）特點說明曝氣生物濾池非常（cháng）適合一些水量變化大的地區的汙水處理。
（6）菌群（qún）結構合理。傳（chuán）統活性汙泥法中，微生物分布相對均勻（yún），而在BAF中從上到下形成（chéng）了不同的優勢菌種，因此使（shǐ）得除（chú）碳、硝化/反硝化能在一個池子（zǐ）中（zhōng）發生。
（7）自動化程度高。由於相關工業技術的發展，一些先進的自動化設（shè）備如液位傳感器、在線溶氧測定儀、定時器、變（biàn）頻器及微電腦等產品的出現，使得曝氣生物濾池係統運行管理自動化得以順利實現。
曝氣生物濾池係統（tǒng）可以對進水水質、水量（liàng）以及汙（wū）水中溶解氧濃度進行在線檢（jiǎn）測，並通過 PLC 控製係統方便地調整曝氣（qì）時間（jiān）的長短，控製風機的供氧量（liàng），做到優化運行，PLC係統（tǒng）對濾池進行自動反衝洗（xǐ）。
（8）脫氮（dàn）效果好。通過不同功能的濾池組合或同一濾池中的不同（tóng）功（gōng）能區分布，使濾池在除碳的同時可進行硝化和反硝化。其原理是（shì）通過對兩組濾池或同一座濾池內分別人（rén）為地造成好氧、兼氧的生物環境（jìng），不僅能去除一般有機物和懸浮固體，而且具有較好脫氮功能。
在**濾池（C/N池）和二級濾池（N池（chí））中的（de）曝氣（qì）階段需要不（bú）斷調節溶（róng）解氧水（shuǐ）平，使溶解氧達到較高水平（約2~3mgO2/l），而在DN池中使溶解氧達到較低（dī）水平（約0.2~0.5mgO2/）。
BAF工（gōng）藝的缺（quē）點（diǎn）是需要定（dìng）期反衝洗：
隨著過濾（lǜ）的進行，濾料表麵新產生的生物量越來（lái）越多，截（jié）留的SS不斷（duàn）增加，在開始階段濾池水頭（tóu）損失增加緩慢，當固體物質積累達到一定程度，使水頭損（sǔn）失達到極限水頭損失（shī）或（huò）導致SS 發生穿透，此時就必須對濾池進行反衝洗，以（yǐ）除去（qù）濾床內過量的微生物膜及 SS，恢複其處理能力。
4BAF工藝的出水回用
眾所周知，水資源緊缺已經成為世（shì）界性問（wèn）題。我（wǒ）國也同樣麵臨水資源短缺的現實。汙水再生利用（yòng）是提（tí）高（gāo）水（shuǐ）資源綜合利用率、緩解水資源短缺矛盾、減（jiǎn）輕水體汙（wū）染、實現有（yǒu）限水資源的可持續利用的有效（xiào）途徑之一。煤礦汙水經過處理**後，可用於綠（lǜ）化、衝洗、工業用水。采用BAF工藝處理煤礦汙水，出（chū）水水質穩定，優於一般傳統生物處理（lǐ）工藝，其出水**處理後（hòu），就（jiù）可以作（zuò）為中水回（huí）用。
5結論
曝氣生物濾池工藝具有體積小、占地省、效率高、出水水質好、流程簡單、操作管理方便等特點（diǎn），實際運行中可以實現中央集中控（kòng）製和現場（chǎng）手動自動控製，經（jīng）過多個工程實際（jì）應用，日（rì）趨已經（jīng）成熟，其出水經（jīng）**處理後可以達到中水回用的標準。據了解（jiě），目前我（wǒ）國每處理,1m3 汙水直（zhí）接投資在1000元左右，而采用BAF工藝處理則（zé）可控（kòng）製在500元左右，且能節省近4/5的占地麵積。煤礦汙水水質水（shuǐ）量變化較大（dà），汙染物濃度偏低，汙水可生化（huà）性好,BAF工藝比較適用。
作 者 簡 介（jiè）
殷同偉，**工程師,1964年出生，女。1986年7月畢業於中國礦業大學煤化工專業。現任中煤國際工程集團南京設計研究院環保所所（suǒ）長，主要從（cóng）事煤礦、電（diàn）廠環境影響評價及煤礦礦井水、生活汙水處理等環保工程設計。
