煤礦（kuàng）汙水處理廠設計探討（tǎo）
為了加強煤礦汙水治理，保護水環境，新建（jiàn）礦井非常重視環保建設，並投入了大量的資金。設計部門也對生活汙水處理進行了多工藝（yì）、多方案比（bǐ）較與探索。針對（duì）目（mù）前煤礦汙水處理中有（yǒu）關建設規模和工（gōng）藝技術談一些個人的看法。
1合理（lǐ）確定建設規模（mó）
對一個礦井來說，需根據礦（kuàng）井總體（tǐ）規劃和排水（shuǐ）規（guī）劃，分期分批地建設汙水管網和汙水處（chù）理廠（chǎng），要根據水（shuǐ）環境保護的目標，分期實施，逐步到位。
（1）目前部分（fèn）煤礦工業場地和居住區各建一座汙水處理廠，兩處征地，重複建設，投資增加，運行（háng）能耗高，管理費用高，技術力量分散，噸水處理成本高。一般來說，礦井（jǐng）工業場地和居住區相距不是很遠（yuǎn），合建一座一定規模的汙水處理廠更合理，考慮從居住區向工業場地排水，管道（dào）埋設太深，可在中間設置（zhì）汙水提升泵站，或（huò）者（zhě）在工業場地與居住區中間地段征地建設（shè）汙水處理廠。采取合建方式，不但可（kě）節省投資，且可大（dà）大降低運行成本。
（2）目前許多新建礦井設計中根（gēn）據規（guī）範（fàn）及全員效率，勞（láo）動（dòng）定員數量較少，而實際建成後煤礦招聘大量的勞務人員（yuán），以及隨著煤礦的發（fā）展，湧進大批的外來人員，使得煤礦的用水量增加，汙水量也隨之增大。因（yīn）此，對於新建煤礦汙水處理廠的設計，在建設規模時應考（kǎo）慮予留係數。
（3）由於煤礦汙水水（shuǐ）質（zhì）水量變化（huà）較大，合理（lǐ）地確定設計的汙水水量和汙水水質，直接涉及工程的投資、運行費用和費用效益。生產汙水與生活汙水通（tōng）盤考（kǎo）慮，不使留（liú）餘地過大，避（bì）免增加投資、使設備閑置或低效運行（háng）。
2煤礦汙水處理設計常用流程
一般來說（shuō），不同煤礦對出水的要求（qiú）差異較大，應根據（jù）我國環保部門的要求確定處理（lǐ）程（chéng）度，以確保出水水質。由於生活汙水中的氮和（hé）磷對水（shuǐ）體有富營養化的影響（xiǎng），汙水處理（lǐ）要求有脫氮除磷的效果（guǒ）。
煤礦汙水水質與一般（bān）城市汙（wū）水性質類似，但不同於城市汙水（城（chéng）市汙水中常（cháng）包括（kuò）部分（fèn）工業（yè）廢水）。其特征可概括為：水質水量變（biàn）化較大，汙染物濃度偏低，汙水可生化性（xìng）好，處理難度小。
煤礦汙水處理廠（chǎng）設計時在80年代采用活（huó）性汙泥法處理工藝的較（jiào）多（duō），由於汙水中有（yǒu）機物含量太低，在運轉過程中微生物得不到*低限度的營（yíng）養物質，形不成（chéng）活性汙泥，運轉不起來（lái）。氧化溝汙水處理工藝，也存（cún）在同樣的問題，回流（liú）活性汙泥回流不起來，致使原氧（yǎng）化溝係統變成了附加（jiā）曝（pù）氣的帶狀平流沉澱池（chí），達不到（dào）要求（qiú）的處理目標。
90年代許多礦井采用二級生物接觸氧化法處理煤礦生活（huó）汙水，效果很好。此工藝的特點是能適應礦區低濃度、變（biàn）化大的汙（wū）水，同時投資省，操作維護也比活性（xìng）汙泥法簡單，但該法對脫氮除（chú）磷效果較差。
90年（nián）代以來汙水生物處理新工藝（yì）、新技術的研究開發應用取得了很大成就，許多新工藝應運而生，這些（xiē）新工藝的共同特點是：高效、穩定、節能，並具有脫氮（dàn）除磷等多功能。較典型的工藝有：
（1）A2/O工藝 該（gāi）工藝是厭氧（yǎng） ,缺氧（yǎng） , 好氧生物脫（tuō）氮除磷工藝的簡稱，是70年代（dài）由美（měi）國專家在厭氧-好氧除磷工藝（A/O）的基礎上開發的。
（2）SBR工藝序列間歇式活性汙泥法的簡稱，是（shì）一（yī）種按間歇曝氣（qì）方式來運行的活性汙泥汙水處理技術，又稱序批式活性汙泥法。SBR實際上是出（chū）現*早的活性汙泥法，70年代出現於美國，經過（guò） 20年的研究開發革新，將可變容積活性汙泥法過程（chéng）和（hé）生物選（xuǎn）擇器原理進（jìn）行有機結合，成為改（gǎi）良型的SBR工藝。
（3）BAF工藝 即曝氣生物濾池工藝，是90年（nián）代初開發的新型微生物附著型汙水處理技術，能同時（shí）完（wán）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（hé）工藝。
3BAF工藝處理煤礦汙水
3.1工藝流程（chéng）
曝氣生物濾池是*先在歐美發展起來的在歐美和日本等發達國家廣為流行，近些年來在我（wǒ）國已有數十家汙水處（chù）理廠應用。如大（dà）連、慈溪、新會、楊淩，在山西的煤礦生活汙水處理中也有（yǒu）應用。
該（gāi）技術綜（zōng）合了過濾、吸附和生（shēng）物代（dài）謝（xiè）等多種（zhǒng）淨化作用。汙水從濾池底（dǐ）部進入（rù）濾料層，濾料層下部設有供氧的曝氣係統進行曝氣，氣水為同向流。在濾池中，有機物被微生物氧化分解，NH3-N被氧化成NO3-N；另外，由於在堆積的濾料層內和微生物膜的內（nèi）部（bù）存（cún）在厭氧（yǎng）/缺氧環境，在硝化的同（tóng）時實現部分（fèn）反硝化，從濾池上部的出水可（kě）直接排出係統。
3.2工（gōng）藝特點
BAF作為一種膜法汙水處理新（xīn）工藝，與傳統活性汙泥法和接（jiē）觸氧化法相比（bǐ），具有以下的（de）優點：
（1）具有較高的生物（wù）濃度和較高（gāo）的有機（jī）負荷。曝氣生物濾池采用（yòng）粗糙多孔的（de）球狀濾料，為微（wēi）生物（wù）提（tí）供了較佳（jiā）的生長環境（jìng），易於掛膜及穩定運行，可在（zài）濾料表麵和濾料間保持較（jiào）多（duō）的生物量，單位體積內微生物量（liàng）遠遠大於活性汙泥法中的微生物量（可達10~15g/l），高濃度的微生物量使得BAF的容積負荷增大，減少了池容積和（hé）占（zhàn）地麵積，使基建費用大大
降低。
（2）工藝簡單（dān）、出水水質好。由於濾料的機械（xiè）截留（liú）作用以及濾料表麵的微生（shēng）物和（hé）代謝中產生的（de）粘性物質形成的吸附（fù）作用，使得出水的SS很低（dī），一般不超過15mg/l。因進（jìn）行周期性的反衝洗，生物膜得以有效更新，表現為（wéi）生物膜較薄，活（huó）性較高。有時即使生物處理發生故障，在短期內其物理作用機理仍可保證高（gāo）質量的出水。BAF的處理（lǐ）出水不但可以滿足排放標準，同時可（kě）用於（yú）回用。
（3）抗衝擊負荷能力強。由於整個濾池中（zhōng）分布著較高濃度的微生物，其對有機負（fù）荷、水力負荷的變化不象傳統（tǒng）活性汙泥那麽敏感，同時無汙泥膨脹問題。
（4）氧的（de）傳輸效率（lǜ）高。曝氣生物濾（lǜ）池中氧的利用率可達20%-30%，曝氣（qì）量明顯低於一（yī）般生物處理。其（qí）主要原因是：1因濾料粒（lì）徑小，氣泡在上升過程中不斷被切割成小氣泡，加大了氣液接觸麵積，提高了氧的利用率；2氣泡在上升過程中，由（yóu）於濾料的阻擋和分割作用（yòng），使氣泡必須經過濾料的縫隙，延長了（le）其停留（liú）時間，同樣有利於氧的傳質（zhì）；3理論（lùn）研究表明，BAF中氧氣可直接滲入生（shēng）物膜，因而加（jiā）快了氧氣的傳輸速度，減少了供氧量。
（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，采用自（zì）然掛膜馴化。由於微生物生長在粗糙多（duō）孔的濾料（liào）表（biǎo）麵（miàn），微生物不（bú）易流失，使其運行（háng）管理簡單。BAF在短時（shí）間內不使用（yòng）的情況下可關閉運行，一旦通水並曝氣，可在很短時間內恢複正常運行，這一特點說明曝氣生物（wù）濾池非常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。傳統活性汙泥法中，微生物分布相對均勻，而在BAF中從上到（dào）下形成了不同的優（yōu）勢菌種，因此使得除碳、硝化/反硝化能在一個池子（zǐ）中發生。
（7）自動化程度高。由於相關工業技術（shù）的發展，一些先進的自動化設備如液位傳感器、在（zài）線溶氧測定（dìng）儀、定時器、變頻器及微電腦等產品（pǐn）的出現，使得曝氣生物濾池係統運（yùn）行管理自動化（huà）得以順利實現。
曝氣生物濾池係統可以對進水水質、水量以及汙水中溶解氧濃度（dù）進行在線檢測，並通過 PLC 控製係統（tǒng）方便地調整曝氣時間的長（zhǎng）短，控製風機的供氧量，做到（dào）優化運行，PLC係統對濾池進行自動反衝洗。
（8）脫氮效果好。通過不同（tóng）功能的濾池組合或同一濾池中的不同功能（néng）區分布，使濾池在除（chú）碳的同時可進行硝化和反硝化。其原（yuán）理（lǐ）是通過對兩組濾池或（huò）同一座濾池內分（fèn）別人為地造成好氧、兼（jiān）氧的生（shēng）物環境，不（bú）僅（jǐn）能去除一般有機（jī）物和懸浮固體，而且（qiě）具有較好脫氮功能。
在**濾池（C/N池）和二級濾池（N池）中的曝氣階段需要（yào）不斷（duàn）調節（jiē）溶解氧水平，使溶解氧達（dá）到較高水（shuǐ）平（約（yuē）2~3mgO2/l），而在DN池中使溶解氧達到較低（dī）水平（píng）（約0.2~0.5mgO2/）。
BAF工藝（yì）的缺點是需要定期反衝洗：
隨著過濾的進行，濾料表麵（miàn）新產生的生物量越來越多，截留的（de）SS不斷增加，在開（kāi）始階段濾池水頭損失增加緩慢，當固體物質（zhì）積累達到一定程度，使水頭損失達到極限水頭損失或導致SS 發生（shēng）穿透，此時（shí）就必須對濾池（chí）進（jìn）行反衝洗，以除去濾床內過量的微生物膜及 SS，恢複（fù）其處理（lǐ）能力。
4BAF工藝的出（chū）水（shuǐ）回用
眾所周（zhōu）知，水資（zī）源緊缺已經成為世界性問題。我（wǒ）國（guó）也同樣麵臨水資源短缺的現實（shí）。汙水再生利（lì）用是提高水資源綜合利用率、緩解水資源短缺矛盾、減輕水體汙染（rǎn）、實現有限水資源的（de）可（kě）持續利用的有效途徑之一。煤礦汙水經過處理**後，可（kě）用於綠化、衝洗、工業用水。采用BAF工藝處理煤礦汙水（shuǐ），出水水質穩定，優於一般傳（chuán）統生物處理工藝，其出水**處理後，就可以作為中水回用。
5結論
曝氣生（shēng）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，實際運行中可以實現中央集中控製和（hé）現場手（shǒu）動自動控製，經過多（duō）個工程實際應用，日趨已經成熟，其出水經**處理後可以達到中水（shuǐ）回用的標（biāo）準。據了解，目前我（wǒ）國每處理,1m3 汙水直接投資在1000元（yuán）左（zuǒ）右，而采用BAF工藝處理則可控製（zhì）在（zài）500元左右，且能節省近（jìn）4/5的占地麵積。煤礦汙水水質水量（liàng）變化較大，汙染物濃度偏低，汙（wū）水（shuǐ）可（kě）生化性好,BAF工藝比較適用。
作（zuò） 者 簡 介
殷同偉，**工程師,1964年出生，女。1986年7月畢（bì）業於中（zhōng）國（guó）礦（kuàng）業大學（xué）煤化工專業。現（xiàn）任中煤國際工程集團南京設計研究院環（huán）保所所（suǒ）長，主（zhǔ）要從事（shì）煤礦、電廠環境影響評價及（jí）煤礦（kuàng）礦井水、生（shēng）活汙水處理（lǐ）等環保工程設計。
