煤礦汙水處理廠設計探討
為了加強煤礦汙水治理（lǐ），保護（hù）水環境，新建礦井非常重視環（huán）保建（jiàn）設，並投入了（le）大量的（de）資金。設計部門也對生活汙水處理進行了多工藝、多方案比較與探索。針對目（mù）前煤（méi）礦汙水處理（lǐ）中有關建設規模和工藝（yì）技（jì）術談一（yī）些（xiē）個人的看法（fǎ）。
1合（hé）理確定建設規模
對（duì）一個礦（kuàng）井來說，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（jìng）保護的目標，分期實施，逐（zhú）步到位（wèi）。
（1）目前部分煤礦工業場地和居住區各建一（yī）座汙水處理廠，兩處征地，重（chóng）複建設，投（tóu）資增加，運行能耗高，管理費用高，技術力量分散，噸水處（chù）理成（chéng）本高。一般（bān）來說，礦井工業場地和居住區相距不是很遠，合建一座一定規模的汙水處理廠更合理，考慮從（cóng）居住區向工業（yè）場地排（pái）水，管道（dào）埋設太深，可在中間設置汙水提升泵站（zhàn），或者（zhě）在工業（yè）場地（dì）與居住區（qū）中間（jiān）地段征地建設汙水（shuǐ）處理廠。采取合建方式，不但可節省投（tóu）資（zī），且（qiě）可大大降低運行成本。
（2）目前許（xǔ）多新建（jiàn）礦井設計中根據規範及全員效率，勞動定員（yuán）數量較少，而實際建成後煤礦招聘（pìn）大量的勞務人員，以及隨著煤礦的發展，湧進大批的（de）外來（lái）人（rén）員，使得煤礦（kuàng）的用水量增加，汙水量也隨之增大（dà）。因此，對於新（xīn）建煤礦（kuàng）汙水處理廠的設計，在建設規模時應考慮予留係數。
（3）由於煤礦汙水（shuǐ）水質水量（liàng）變化較大，合理地確定（dìng）設計的汙水水量和汙水水質，直（zhí）接涉及（jí）工程的投資、運行費用和費用效益。生產汙水與生活汙水通盤考慮，不使留餘地過大，避免增加投資、使設備閑置或低（dī）效運行。
2煤礦（kuàng）汙水處理設計常用流程
一般來說，不同煤礦對出水的要求差異較（jiào）大，應根據我國環保部門的（de）要求確定處理程度，以確保出水水質。由於生活汙水中的氮和磷對水體有富營養化的影（yǐng）響，汙水（shuǐ）處理要求有脫氮除磷的效果。
煤礦汙水水質與一般城（chéng）市汙（wū）水性質類似，但不同於城市汙水（城市（shì）汙水中常包括部分工業廢水）。其（qí）特征可（kě）概括為：水質水量變化較（jiào）大，汙染物濃度偏低，汙水可生化（huà）性好，處理難度小。
煤礦汙水（shuǐ）處理廠設計時在80年（nián）代采用活性汙泥法處理工藝的較多（duō），由於汙水中有機物含量太低，在（zài）運轉過程（chéng）中微生物（wù）得不到*低限（xiàn）度的營養物質（zhì），形不成活性（xìng）汙（wū）泥，運轉不起來。氧化溝汙水處理工藝（yì），也存在同（tóng）樣的問題，回流活性汙泥回流不起（qǐ）來，致使原氧化溝係統變（biàn）成了附加曝氣的帶狀平流沉澱（diàn）池，達不到要求的處理目標。
90年代許（xǔ）多礦井采用二級生（shēng）物接觸氧化法處理煤礦生活汙水，效果很好。此工藝的特點是能適應礦區低濃度、變化大的汙水，同時投資省，操作維護也比（bǐ）活性汙泥（ní）法簡單，但該法對脫氮除磷效果較差。
90年代以來汙水（shuǐ）生物處理新工藝、新技術的研究開發應用取得了（le）很大成就，許多新工藝應運而生（shēng），這些新工藝的共同特點是：高效、穩定、節（jiē）能，並具有脫氮除磷等多功能。較典型的工藝有（yǒu）：
（1）A2/O工藝 該工藝是厭氧 ,缺氧 , 好氧生物脫氮除磷工藝的簡稱，是70年代（dài）由美國專家在厭氧-好氧除磷工藝（A/O）的基礎上開（kāi）發的。
（2）SBR工藝序列間歇式活性汙泥法的簡稱（chēng），是一種按間歇曝氣方式來運行的活性汙泥汙水處理技術，又（yòu）稱序（xù）批（pī）式活性汙泥法（fǎ）。SBR實際上是出現*早的活性汙泥法，70年代出現於美國（guó），經過（guò） 20年（nián）的研究開發革新，將可變容積活（huó）性汙（wū）泥法過（guò）程和生物選擇器原理進行有機結合，成為改（gǎi）良型的SBR工藝。
（3）BAF工藝 即曝氣生物（wù）濾池工藝，是90年代初開發的新型微生物附著型汙（wū）水（shuǐ）處理技術，能（néng）同時完成生物處（chù）理（lǐ）與固液分離，通過（guò）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（gōng）藝流程
曝氣生物濾池是*先在歐美發展起來的在（zài）歐（ōu）美和日本等發達國（guó）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（dà）連、慈溪、新會、楊（yáng）淩，在山（shān）西的煤礦生活汙水處理中也有應用。
該技術綜合了過濾、吸附和生（shēng）物代謝等多種淨化（huà）作用。汙水（shuǐ）從濾池底部進入濾料層，濾料層下部設有供氧的曝氣係統進（jìn）行曝氣，氣水為同向流。在濾（lǜ）池中，有機物被微生物氧化分解，NH3-N被氧化（huà）成NO3-N；另外，由（yóu）於在堆積的濾料層內和微生物膜的內部存在厭氧/缺氧環（huán）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作為一種膜（mó）法汙水處理新工藝，與（yǔ）傳統活性汙泥法（fǎ）和接觸氧化法相比，具有以下的（de）優點：
（1）具有較高的生（shēng）物（wù）濃度和較高（gāo）的有機負荷。曝（pù）氣生物（wù）濾池采用粗糙多孔的球狀濾料，為微生物提供了較佳的生長環境，易於掛膜及穩定運行，可（kě）在濾料表麵和濾料（liào）間保持較多的生（shēng）物量，單位體積（jī）內微生物量遠遠大於活性汙泥法中的微生物量（可達10~15g/l），高濃度的（de）微生物量使得BAF的（de）容積負荷增大，減少了池容積（jī）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（jí）濾料（liào）表麵的微生物和代謝中產生的粘性物質形成的吸附作用，使得出水的SS很低，一般不（bú）超過15mg/l。因進行周期性的反衝（chōng）洗，生物膜得以（yǐ）有效更新，表（biǎo）現為生物膜較薄，活性較高。有時即使生物（wù）處理發生故（gù）障（zhàng），在短期（qī）內其物理（lǐ）作用機理（lǐ）仍可保證高質量的出水。BAF的處（chù）理出水不但可以滿足排放標準，同時可用於回（huí）用。
（3）抗衝擊負荷能力（lì）強。由於整個濾池中分（fèn）布著較高濃度的微生物，其對有機負荷、水力負荷的變化（huà）不象傳統活性汙泥那麽敏感，同時（shí）無汙泥膨脹問題。
（4）氧的傳輸效率高（gāo）。曝氣生物濾池中氧的利用（yòng）率可達（dá）20%-30%，曝氣量（liàng）明顯低於一般生（shēng）物（wù）處理。其主（zhǔ）要原因是：1因濾料粒徑小，氣泡在（zài）上升過程中（zhōng）不斷被切（qiē）割成小（xiǎo）氣泡，加大（dà）了（le）氣液接觸麵積（jī），提高了氧（yǎng）的利（lì）用率；2氣泡在上升過程中，由於濾料的阻擋和分割作用（yòng），使氣泡必須經過濾料的（de）縫隙，延長（zhǎng）了其（qí）停留時間，同樣有（yǒu）利於氧的傳質；3理論研究表明，BAF中（zhōng）氧（yǎng）氣可（kě）直接滲入生物膜，因而（ér）加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（shí）間短（duǎn），一般隻需7~12天，而且（qiě）不需接種汙泥，采用自然掛膜馴化。由於微（wēi）生物生長在粗糙多孔的濾料表麵，微生物不易流失，使（shǐ）其運行管理簡單。BAF在短時間內不（bú）使用的情況下可關閉運行（háng），一旦通水並曝氣，可在很短（duǎn）時間（jiān）內恢複正常運行（háng），這一特點（diǎn）說（shuō）明（míng）曝氣生物濾池（chí）非常適合一些水量變化大的地區的汙水處理。
（6）菌群結構合（hé）理（lǐ）。傳統活性汙泥法中，微生物分布相對均勻，而在（zài）BAF中從上（shàng）到下形（xíng）成（chéng）了（le）不同的優勢菌種，因此使得除碳、硝化（huà）/反硝化能在一個池子中（zhōng）發生。
（7）自動化程度高。由於相關工業技術的發展（zhǎn），一些先進的自動化設備如液位傳（chuán）感器、在線溶氧測定儀、定時器、變頻器及微電腦等產品的出現，使得曝氣生物濾池係統運（yùn）行管理自動化得以順利實現。
曝氣生物濾池係統可以對進水水質、水量以及汙（wū）水中溶解氧濃度進行在線檢測，並通過 PLC 控製係（xì）統方便地調整曝氣時間的長短，控製風機的供氧量，做到優化運行，PLC係統對濾池進行自動反衝洗。
（8）脫氮效果好。通過（guò）不同功能的濾池組合或同一濾（lǜ）池中的不同功能（néng）區分布，使濾池在除碳的同時可進行硝化和反硝化。其原理是通（tōng）過（guò）對兩組濾池（chí）或同一座濾池內分別人為地造成好氧、兼氧的（de）生物環（huán）境，不僅能去（qù）除一般有機物和（hé）懸浮固體，而且具有較好（hǎo）脫氮功能。
在**濾池（C/N池（chí））和二級濾池（N池）中的曝氣階段需要不斷調節溶解氧水平，使溶解氧達到（dào）較高水平（約2~3mgO2/l），而在DN池中（zhōng）使溶解氧達到（dào）較低水平（約0.2~0.5mgO2/）。
BAF工藝的缺點是需要定期反衝洗：
隨著過濾的進行，濾料表（biǎo）麵新產生的生（shēng）物（wù）量越來越（yuè）多，截留（liú）的SS不（bú）斷增加，在開始階段濾池（chí）水頭損失增加緩慢，當固（gù）體物質積累達到一定程（chéng）度，使水頭損失達到極（jí）限水頭損失或導致SS 發生穿透，此時就必須對濾池進行反衝洗，以除去濾（lǜ）床內過量的微生物膜及 SS，恢（huī）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（wéi）世界性問題。我國也同樣麵臨（lín）水資源短缺的現實（shí）。汙水再（zài）生利用是（shì）提高水資源綜（zōng）合利用率、緩解水資源短缺（quē）矛盾、減（jiǎn）輕水體汙染、實現有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，可用於綠化、衝洗、工業用水。采用BAF工藝處理煤礦汙水，出水水質穩定，優於一般傳統（tǒng）生物處理工藝，其（qí）出水**處理後，就可以作為中水回用（yòng）。
5結論
曝氣生物濾（lǜ）池工藝具有（yǒu）體積小（xiǎo）、占（zhàn）地省、效率高、出水水質好、流程簡（jiǎn）單、操作管理方便等特（tè）點，實際運行中可以實現中（zhōng）央集中（zhōng）控製和現場手動自動控（kòng）製，經過多個工程實際（jì）應用，日趨已經成（chéng）熟，其出水經**處（chù）理後可以達到中（zhōng）水回用的標準。據了解，目前（qián）我國每處理,1m3 汙水直接投資在1000元（yuán）左右，而（ér）采用（yòng）BAF工藝處理則可控製（zhì）在500元左右，且能節省近4/5的占地麵積。煤礦汙水水質水量變化較大，汙染物濃（nóng）度偏低，汙水可生化（huà）性好,BAF工藝（yì）比較適用。
作 者 簡（jiǎn） 介
殷同（tóng）偉，**工程師,1964年（nián）出生，女。1986年7月畢業於中國礦業大學煤化工專業。現任（rèn）中煤國際工程集（jí）團南京設計研究院環保（bǎo）所所長，主要從事煤礦、電廠環境影響評價及煤礦礦井水、生活汙水（shuǐ）處理等環保工程設計。
