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，新建礦井非常重視環保建設，並（bìng）投入了大量的資金。設計部門也對（duì）生活汙水處（chù）理進行了多工藝、多方（fāng）案比較與探索。針對目前煤礦汙水（shuǐ）處理中有關建設（shè）規模和工藝技術談一些個人的看法（fǎ）。
1合理確定建設（shè）規模
對（duì）一個（gè）礦井來說，需（xū）根據礦井總體規劃和排水規劃，分期分批地建設（shè）汙水管網和汙水（shuǐ）處理廠，要根據（jù）水環境保護的目標，分期實施，逐步（bù）到位（wèi）。
（1）目（mù）前部分煤礦工（gōng）業場地和居住區各建一座汙水處（chù）理廠，兩處征地，重複建設，投資增加，運行（háng）能耗高，管理（lǐ）費用高，技術力量分散（sàn），噸水處（chù）理成本高。一般來說，礦井工業（yè）場地（dì）和居住區相距不是很遠，合建一座一定規模的汙水處（chù）理廠更合理，考慮從居（jū）住區向工業場地排水，管道埋（mái）設太深，可在中間設置汙水提升泵站，或者在工業場地與居住區中間地段征地（dì）建（jiàn）設汙水處理廠。采（cǎi）取合建方式，不但可節省投資，且可大大降低（dī）運行成本。
（2）目前許多新建礦井設計中根據規範及全（quán）員效率，勞（láo）動定員數量較少，而實際建（jiàn）成後煤（méi）礦招聘大量的勞務人員，以及（jí）隨著煤礦的發展，湧進大（dà）批的外來人員，使得煤礦的用水量增加，汙（wū）水量也隨之增大。因此，對（duì）於新建煤礦汙水處理（lǐ）廠的設計，在（zài）建設規模（mó）時應考慮予留係數。
（3）由於煤礦汙水水質水量變（biàn）化較大，合理地確定設計的汙水水（shuǐ）量和汙水水質，直接涉及工程的投資（zī）、運行費用和費用效益。生產汙（wū）水與生活汙水通盤考慮，不使留餘地過大（dà），避免增加投資、使設備閑置或低效運行。
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（de）要求差異較大，應根據我國環（huán）保部（bù）門的要求確定處理程度，以確保出水（shuǐ）水質。由於生活汙水中的氮（dàn）和磷（lín）對水體有富營養化的影響，汙水處理要求有脫氮除磷的效果。
煤礦汙水水質（zhì）與一般城市汙（wū）水性質類似（sì），但不同於城市汙水（shuǐ）（城（chéng）市汙水中常包括部（bù）分工業廢水）。其特征可概括為：水質（zhì）水量變（biàn）化較大，汙染物濃度偏低，汙水可生化（huà）性好，處理（lǐ）難度小。
煤礦汙水處理（lǐ）廠設（shè）計時在80年代采用活性汙（wū）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（wù）得不（bú）到*低限度的營養物質，形不成活性汙泥，運轉不（bú）起來（lái）。氧化溝（gōu）汙水處理工（gōng）藝，也存在同樣的問（wèn）題，回（huí）流活性汙泥回流不起來，致使（shǐ）原氧化溝係統變成了附加曝氣的帶狀平流沉（chén）澱池（chí），達不到要求的處理目標。
90年代許多礦井采用二級生物（wù）接觸氧化法處（chù）理煤礦（kuàng）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（shuǐ），同時投資省，操作維護也比活性汙泥法簡單，但該法對脫氮除磷效果較差。
90年代以來汙水生物處（chù）理新工藝（yì）、新技術（shù）的（de）研究開發應用取得了很大成就，許（xǔ）多新工藝應運而生，這些新工藝的共同特點是：高效、穩（wěn）定、節能（néng），並具有脫氮除磷等多功能。較典型的工藝（yì）有：
（1）A2/O工藝 該工藝（yì）是（shì）厭氧（yǎng） ,缺氧 , 好氧生物脫氮除磷工藝的簡稱，是70年代由美國專家在厭氧（yǎng）-好氧除磷工藝（A/O）的基礎上開發的。
（2）SBR工藝序（xù）列間歇式活性汙泥法的簡稱，是一種按間歇曝氣方（fāng）式來運行的活性汙泥汙水處理技術，又稱序批式活性汙泥（ní）法。SBR實際上是出現*早的活性汙泥法，70年代出現於（yú）美（měi）國，經過 20年的（de）研究開發（fā）革新，將可變容積活性汙（wū）泥法過程和生物選擇器原理進行有（yǒu）機結合，成為改良型的SBR工藝。
（3）BAF工藝 即曝氣生物濾池工藝，是90年代初開發的新型微生物附著（zhe）型汙水（shuǐ）處理技術，能同（tóng）時完成生物處理與固液分離，通過調（diào）整濾（lǜ）池結構形式而成為（wéi）具有脫氮除（chú）磷功能的組合工藝。
3BAF工藝處（chù）理煤礦（kuàng）汙水
3.1工（gōng）藝流程
曝氣生物濾池是*先在歐美發展（zhǎn）起來的在歐美（měi）和日本等發達國家廣為流行，近些（xiē）年來在我國已（yǐ）有數十家（jiā）汙水處理廠應用。如大連、慈溪、新會、楊淩，在山西的煤礦（kuàng）生活汙水處理中（zhōng）也有應用。
該技術綜合了過濾、吸附和生物代（dài）謝等多（duō）種淨化作用。汙水從濾池底部進入濾（lǜ）料層，濾料層下部設有供氧的曝氣係統進行（háng）曝氣，氣水為同向流。在（zài）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（wēi）生物膜的內部存在（zài）厭氧/缺氧（yǎng）環境，在硝化的同時實現部分反硝化，從（cóng）濾池（chí）上部的出（chū）水可直（zhí）接排出係統。
3.2工藝特（tè）點
BAF作為一種膜（mó）法汙水（shuǐ）處理新工藝，與傳統（tǒng）活（huó）性汙泥法和接觸氧化法相比，具有以下的優點：
（1）具有較高的生物濃度和較（jiào）高的有機負荷。曝氣生物濾池采用粗糙多孔的球（qiú）狀濾料，為微生物提供了較佳的（de）生長環境，易於掛膜及穩定運行，可（kě）在濾料表麵和濾料（liào）間保持較多的生物量（liàng），單（dān）位體積（jī）內微生物量（liàng）遠遠大於活性汙泥法中的微生物（wù）量（可達（dá）10~15g/l），高（gāo）濃（nóng）度的微生物量使得BAF的容積負荷增大，減少（shǎo）了池容積和占地麵（miàn）積，使基建費用大大
降（jiàng）低。
（2）工藝（yì）簡單、出（chū）水水質好（hǎo）。由於濾料的機械截留作用以及濾料（liào）表麵的微生物和代謝中產生的粘性物（wù）質形成的吸附作用，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（xīn），表現（xiàn）為（wéi）生物膜較薄，活性較高。有時即使生物處理發生故（gù）障（zhàng），在短期內其物理作用機（jī）理仍（réng）可保證高質量的出水（shuǐ）。BAF的處理出水不但可以滿足排放標準，同時可用於回用。
（3）抗衝擊負荷能力強。由於整個濾池中分布著較高濃度的微生物，其對有機（jī）負（fù）荷、水力負荷的變化不（bú）象傳統活性汙泥那麽敏感（gǎn），同時無汙泥膨脹問題（tí）。
（4）氧的傳輸效率高。曝氣生物濾池中（zhōng）氧的利用率可達（dá）20%-30%，曝氣量明顯低於（yú）一般生物處理。其主要原因是：1因濾料粒徑小，氣泡在上升過程中不斷被切割成小氣泡，加（jiā）大（dà）了氣液接觸麵積，提高了氧的利用（yòng）率；2氣泡在上升過程中，由於濾料的（de）阻擋和分割作用，使氣（qì）泡必須經過濾料的（de）縫隙，延長了其（qí）停留時間，同樣（yàng）有利於氧的（de）傳質；3理論研究表明，BAF中氧氣可直接滲入生物膜，因而加快了氧氣的傳輸速度，減少（shǎo）了供氧量。
（5）易掛膜、啟動（dòng）快。BAF調試時間短，一般隻需7~12天，而且不需（xū）接種汙泥，采用自然掛膜（mó）馴化。由於微生物生長在粗糙多孔的（de）濾料（liào）表（biǎo）麵，微生物不易流失，使其運行管理簡單。BAF在短時間內不使用的情況（kuàng）下可關閉運行（háng），一旦通水並曝氣，可在很短時間內恢複正常運行，這一特（tè）點說明曝氣生物濾（lǜ）池非常適合一些水量變化大的地區的汙水處理。
（6）菌群結構合理。傳統活性汙泥法中（zhōng），微生物分布相（xiàng）對均勻，而在BAF中從上到下形成了不同的優勢菌種，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（xiē）先進的自動（dòng）化設備如液位傳感器、在線溶（róng）氧測定儀、定時器、變頻器及微電腦等（děng）產品的（de）出（chū）現，使得曝氣生物濾池係統運行管理自動化得以（yǐ）順利實現。
曝（pù）氣生物濾（lǜ）池係統（tǒng）可以對進水水質（zhì）、水量以及汙水中溶解氧濃度（dù）進行在線檢測，並通過（guò） PLC 控製係統方便地調整曝氣時間的長短（duǎn），控製風機的供氧量，做到優化（huà）運行，PLC係（xì）統對濾池進行自動反（fǎn）衝洗（xǐ）。
（8）脫氮效果好（hǎo）。通過（guò）不同功能的濾池組合或同（tóng）一濾池中的不同功能區分布，使濾池在除碳的同（tóng）時可進行硝化和反硝化。其原理是通過對兩組濾池或同一座濾池內分別人為（wéi）地造成好氧、兼氧的生物環境，不僅（jǐn）能去除一般有機物和懸浮固體，而（ér）且具有較（jiào）好脫氮功能。
在**濾池（C/N池）和二級濾池（chí）（N池）中的曝氣階段需要不斷（duàn）調節溶解（jiě）氧水平，使溶解氧達到較高（gāo）水（shuǐ）平（約2~3mgO2/l），而（ér）在DN池中使溶解（jiě）氧達到較低（dī）水平（約0.2~0.5mgO2/）。
BAF工藝的（de）缺點是需要定期反（fǎn）衝洗：
隨著過濾的進行，濾料表麵新產生的生物量越來越多，截留的SS不斷增加，在開始階段濾池水頭損失增加緩慢，當固體物質積累達到一定（dìng）程度，使水頭損失達到極（jí）限水頭損失或導致SS 發生穿透，此時（shí）就必須對濾池進行（háng）反衝洗，以除去濾（lǜ）床內過量的微生物膜及 SS，恢複其處理能力。
4BAF工藝的出水（shuǐ）回用
眾所周知，水資源緊缺已經成為世（shì）界（jiè）性問（wèn）題。我（wǒ）國也同樣麵臨水資源短缺的現實。汙水再生利用是提高水資源綜合（hé）利用率、緩解水資源短（duǎn）缺矛盾、減輕水體汙染、實現有限水資源的可持續利用的有效途徑之一。煤礦汙水經過處理**後，可用（yòng）於綠化、衝洗、工業用水。采用BAF工藝處理煤礦汙（wū）水，出水水（shuǐ）質穩定，優於一般傳統生物處（chù）理工藝，其（qí）出（chū）水**處理後，就（jiù）可（kě）以作為中水（shuǐ）回用。
5結論
曝氣生物濾池工藝具（jù）有體積小、占地省、效率高、出水水質好、流程簡（jiǎn）單、操作管理（lǐ）方便等特點，實際運行中可以實現中央集中控製和（hé）現場手動自動（dòng）控製，經過多個工程實際應用，日趨已經成熟，其出水經（jīng）**處理後可以達到（dào）中水回用的標準。據了解，目前我國每處理,1m3 汙水直接（jiē）投（tóu）資在1000元左右，而采用BAF工藝處理則可控（kòng）製在500元左（zuǒ）右，且能（néng）節省近4/5的占地麵積（jī）。煤礦汙水水質水量變化較大，汙染物濃度偏低，汙水可生化性好,BAF工藝比較適用（yòng）。
作 者 簡（jiǎn） 介
殷同偉，**工程師,1964年出生（shēng），女。1986年7月畢業於中國礦業大學煤化工專業。現任中煤（méi）國際工（gōng）程集團南京設計研究院環保所所長，主要從事煤礦（kuàng）、電廠環境影響（xiǎng）評價及煤礦礦井水、生活汙（wū）水處（chù）理等環保工程設計。
