煤礦汙水處（chù）理廠設計探討
為了加強煤（méi）礦汙水治理，保（bǎo）護水環境，新建礦井非（fēi）常重視環保建設，並投入了大量的資金。設計（jì）部門也對生（shēng）活（huó）汙水處理進行了多工藝、多方案（àn）比較與探索。針對目前煤礦汙水處（chù）理（lǐ）中有關建設規模（mó）和工藝技術談一些個人的看法。
1合理確定（dìng）建設規（guī）模（mó）
對一個礦井來說，需根據礦井總體規劃和排水規劃，分期（qī）分批地建（jiàn）設汙水（shuǐ）管網（wǎng）和汙水處理廠，要根據水環境保護（hù）的目標，分期實施，逐步到位。
（1）目前部分煤礦工業場地和居住區各建一（yī）座汙水處（chù）理廠，兩處征地，重複建設，投（tóu）資增加，運行能耗高（gāo），管（guǎn）理費用高（gāo），技術力量分（fèn）散，噸水（shuǐ）處理成本高。一（yī）般來說，礦井工業場地和（hé）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（hé）理，考慮從居住區向工業場地排水，管道埋設太深，可（kě）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建設汙水處理廠。采取合建方（fāng）式，不但可節省投資，且可大大降低運行成本。
（2）目前許（xǔ）多新（xīn）建礦井設計中根據規範及全員效率，勞動定員數（shù）量較少，而實際建成後煤礦招聘（pìn）大（dà）量的勞（láo）務（wù）人（rén）員，以及隨（suí）著煤（méi）礦的發展，湧進大批（pī）的外來人員（yuán），使得煤（méi）礦的用水（shuǐ）量增加，汙水量也隨之增大。因此，對於新建煤礦（kuàng）汙水處理廠的設計（jì），在建設規模時（shí）應考慮予留係數（shù）。
（3）由於煤礦汙（wū）水水質水量變化較大（dà），合理地確定設計的汙水水量和汙水水質，直接涉及工程的（de）投資、運行費用和費用效益。生產汙水與生（shēng）活汙水通盤（pán）考慮，不使留餘地（dì）過大，避免增加投資、使設備閑置或低效運行。
2煤礦汙水處理設計常用流程（chéng）
一般來說，不（bú）同煤礦對出水的要求差異較大，應根據我國環保部門的（de）要（yào）求確定處理程度（dù），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（wū）水（shuǐ）處理要（yào）求有脫氮除磷的效果。
煤礦汙水水質與一般城市汙水性質類似（sì），但不同於城市汙水（城市汙水中常包括部分（fèn）工業廢水）。其特征可概括為：水質水量變化較大，汙染物濃度偏低，汙水可生化性好，處理難度小。
煤（méi）礦汙水處理廠設計時在80年代采用活（huó）性（xìng）汙泥法處（chù）理工藝的較多（duō），由於汙水中有機物含量太低，在運（yùn）轉過程中微生物得（dé）不到（dào）*低限度的營養（yǎng）物質，形不成活性汙泥，運轉不起來。氧化溝汙（wū）水處理工藝，也存在同樣的問題，回流活性汙泥回流不起來（lái），致使原氧化溝係統變成了附加曝氣的帶狀平流沉澱池，達不到要求的處理（lǐ）目標。
90年代許（xǔ）多礦井采用二級生物接觸氧化法（fǎ）處理煤（méi）礦生（shēng）活（huó）汙水，效果很好（hǎo）。此工藝的特（tè）點是能適應礦區低濃（nóng）度、變化大的汙水，同時投資省，操作維（wéi）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（lái）汙水生物處理新工藝、新技（jì）術的研究開發應用取得（dé）了很大成就，許多新工藝應運而生，這些新工藝的共同特點是：高效、穩定、節能，並具有脫氮除磷（lín）等多功能（néng）。較典型的工藝（yì）有：
（1）A2/O工藝 該工藝是厭氧 ,缺（quē）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-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（àn）間歇曝氣方式來運行的活（huó）性（xìng）汙泥汙水處理技術，又稱序批式活性汙泥法。SBR實際上是（shì）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（gé）新，將可變（biàn）容（róng）積活性汙泥法過程和生物選擇器原理進行（háng）有機結合（hé），成為改良型（xíng）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（wēi）生（shēng）物附著型汙水（shuǐ）處理技術，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（méi）礦汙水
3.1工藝流程
曝氣生物濾池是*先在歐美發展起來的在（zài）歐美和日本等發達國家（jiā）廣為流（liú）行，近些（xiē）年來在我國已有數十家汙水處理廠應用。如大連、慈溪、新會、楊淩，在山西的煤礦（kuàng）生（shēng）活汙水處理中也有應用。
該技術綜合了過濾、吸附和生物代謝等多種淨化作用。汙水從濾池底（dǐ）部進（jìn）入濾料層，濾（lǜ）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（yú）在堆積的濾料層內和微（wēi）生物膜的內部存在厭氧/缺氧環境，在硝（xiāo）化的同時實現（xiàn）部分反硝化（huà），從濾池上部的出水可直接排出係統。
3.2工藝特點
BAF作為一種膜法（fǎ）汙水處理新工藝，與傳統活性汙泥法和接觸氧化法相比，具有以下的（de）優點（diǎn）：
（1）具有較高的生物（wù）濃度和較高的有機負荷。曝氣生物濾池采用粗糙多孔的球（qiú）狀濾料，為（wéi）微生物提供了較佳的（de）生（shēng）長環境，易於（yú）掛膜及（jí）穩定運行，可在濾料表麵和濾料間保持較多的生物量，單位體積內微生物（wù）量（liàng）遠遠大（dà）於活性汙泥（ní）法（fǎ）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（jī）負荷增大，減少了池容積和占地（dì）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的微生物和代謝中產生的粘性物質形成（chéng）的（de）吸附作用，使得出水的SS很低，一般不超過15mg/l。因進行周期（qī）性的反衝洗，生物膜（mó）得以有效更新，表現（xiàn）為生物膜較薄（báo），活性較高（gāo）。有時即使生物處理發生故障，在短期內其物理作（zuò）用機理仍可保證高質量的出水。BAF的處理（lǐ）出水不但可以滿足排放標準，同時可用於回（huí）用。
（3）抗衝擊負荷（hé）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（yǒu）機負荷（hé）、水力負荷的變化（huà）不象（xiàng）傳（chuán）統活性汙泥那（nà）麽敏感，同時無汙泥膨脹（zhàng）問題。
（4）氧的傳輸效率高。曝氣生物（wù）濾池中氧的利用率可（kě）達20%-30%，曝氣量明顯低於一般生物處理。其主要原（yuán）因（yīn）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，由於濾料（liào）的阻擋和分割作用，使（shǐ）氣泡（pào）必須經過濾料的縫（féng）隙，延長了其停留（liú）時間，同樣有利於氧的傳質；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（qì）的傳輸速度，減少了供（gòng）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（bú）需接種汙泥（ní），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（guǎn）理簡（jiǎn）單。BAF在短（duǎn）時間內不使用的情況下可關（guān）閉運行，一（yī）旦通水並曝氣，可在很短（duǎn）時間內恢複正常運行（háng），這（zhè）一特點說明（míng）曝氣生物濾池非常適合一些（xiē）水量變化大的地區的汙水處理。
（6）菌群結（jié）構合理。傳統活性汙泥法中，微生物分布相對（duì）均勻，而在BAF中從上到（dào）下形（xíng）成了不同的優勢菌種，因此使得除碳、硝化（huà）/反硝化（huà）能在一個池子中發生。
（7）自動化程度（dù）高。由於相關工業技術的發展（zhǎn），一些先進的自動（dòng）化（huà）設備如液位（wèi）傳感器、在線溶氧測定儀、定時器、變頻器及微電腦等產品（pǐn）的出現（xiàn），使得曝氣生物濾池係統運行管理自動化得以順利實現。
曝氣生物濾池係統可以對進水（shuǐ）水質、水量以及（jí）汙水中溶解氧濃度進行在線檢測，並通過 PLC 控（kòng）製係統方便地調整曝氣時間（jiān）的（de）長短（duǎn），控製風機的供氧量，做到優化運行，PLC係統對濾（lǜ）池（chí）進行自動反衝洗。
（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功能區分布，使濾池在除碳的同時可進行硝化和反硝化。其原理是通過對兩組（zǔ）濾池或同一座濾池內分別人（rén）為地造成好氧、兼（jiān）氧的生物環境，不僅能去除一般有機物和懸浮固體，而且具有較好脫（tuō）氮功能。
在**濾池（C/N池）和二級濾池（chí）（N池）中的曝氣（qì）階段需要不斷調節溶解（jiě）氧水平，使溶解氧達到較高水（shuǐ）平（約2~3mgO2/l），而在（zài）DN池（chí）中使溶解氧達到（dào）較低水平（約0.2~0.5mgO2/）。
BAF工藝的缺點是需要定期反（fǎn）衝洗：
隨著過濾的進行，濾料表麵新產生的（de）生物量越（yuè）來越多，截留的SS不斷增加（jiā），在開始階段濾池水頭損失增加緩慢（màn），當固體物質積累達到一定程度，使水頭損失達到極限水頭損失或導（dǎo）致SS 發生穿透，此時就必須對濾池進行（háng）反衝洗，以除去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（quē）已經成為世界性問題。我國也同樣麵臨水資源短（duǎn）缺的現實。汙水再生利用是提（tí）高水資源綜合利用率、緩解水（shuǐ）資源短缺矛盾、減輕（qīng）水體汙染、實現有限水資源的可持續利用的（de）有效途徑之一（yī）。煤礦汙（wū）水（shuǐ）經過處理**後，可（kě）用於綠化（huà）、衝洗、工業用水。采用BAF工藝處理煤礦（kuàng）汙水，出水水質穩定，優於一般傳統生物處理工（gōng）藝，其出水**處理後，就（jiù）可以作為中水回用。
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，實際運行中可（kě）以實現中央集中控製（zhì）和現場手動自動控製，經（jīng）過（guò）多個工程實際應用，日趨已經成（chéng）熟，其出水經（jīng）**處理後可以達到中水回用（yòng）的標準。據了解（jiě），目前我國每處（chù）理,1m3 汙水（shuǐ）直接投資在1000元（yuán）左右，而采（cǎi）用（yòng）BAF工藝處（chù）理則可控製在500元左右，且能節省近4/5的占地麵積。煤礦汙水水質水量變化較（jiào）大，汙染物濃度偏低，汙水可生化性好,BAF工藝比（bǐ）較適用（yòng）。
作 者 簡（jiǎn） 介
殷同偉（wěi），**工程師（shī）,1964年出生，女。1986年7月畢業於中國礦（kuàng）業大學煤化工專業。現任中煤國際工程集團南京設計研（yán）究院環保所所長，主要從事煤礦、電廠（chǎng）環境影響評價及煤礦礦井水、生（shēng）活汙水處理等環保工程設計。
