煤礦汙水處理廠設（shè）計探討
為了加強煤（méi）礦汙水治理，保護水環境，新建（jiàn）礦井非常（cháng）重視環保建設，並投入了大量的資金（jīn）。設計部門也對生活汙水處（chù）理（lǐ）進行了多工藝、多方案（àn）比（bǐ）較與探索。針對目（mù）前煤礦汙水處理中有關建設規模和工藝技術（shù）談一些個人的看法。
1合理確定建設規模
對一個礦井來說，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，要根據水環境保護的目標，分期實（shí）施，逐步到（dào）位。
（1）目前部分煤（méi）礦工（gōng）業場地和居住區各建一座汙水處理廠，兩處征地，重複建（jiàn）設，投資增加，運行能耗高，管理費用高，技術力量分散，噸水處理（lǐ）成本高。一般來說，礦井（jǐng）工業場（chǎng）地（dì）和居住區相距（jù）不是（shì）很遠，合建一座一定規模的汙水處理廠更合理（lǐ），考慮從居住區向工業（yè）場地排水，管道埋設太深，可在中（zhōng）間設置汙水提升泵站，或者在（zài）工業場地與居住區中間地段征地建設汙（wū）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）目前許多新建（jiàn）礦井設（shè）計中根據規範及全員效率，勞動（dòng）定員數量較少，而實際建成後煤礦招（zhāo）聘大量的勞務人員，以及（jí）隨著煤礦的發展，湧（yǒng）進（jìn）大批的外來人（rén）員，使得煤礦的用水量增加，汙水量也隨之增大。因此，對於新建煤礦汙水處理廠（chǎng）的設計，在建設規模時應（yīng）考慮予留係數。
（3）由於煤礦汙水水質水（shuǐ）量變化較大，合理地確定設計的汙水水量和汙水水（shuǐ）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（shuǐ）通盤考慮，不（bú）使留餘地過大，避免增（zēng）加投資、使設（shè）備閑置或低效運行（háng）。
2煤礦汙水處理設計常用（yòng）流程
一般來說，不同煤礦對出水的要求差異（yì）較大（dà），應根據我國環保部門的要求確定處理程度，以確保（bǎo）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響，汙水處理要求有脫氮除磷的效果（guǒ）。
煤（méi）礦汙水水質與一般城市汙水性質類似，但不同於城市汙（wū）水（城市汙（wū）水中常包括部分工業廢（fèi）水（shuǐ））。其特征可概括為：水質水量變化較大，汙染物濃度偏（piān）低，汙水可生（shēng）化性好，處理難度小。
煤礦汙水處理廠設計時在80年代（dài）采用活（huó）性汙泥法處理工藝的較多，由於汙水中有機（jī）物（wù）含量太低，在運轉過程中微生物得不到*低限度的（de）營養物質，形不成活（huó）性汙（wū）泥，運轉不（bú）起來（lái）。氧化溝汙水處理工藝（yì），也存在同（tóng）樣的問題，回流活性（xìng）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澱（diàn）池，達不到要求的處理目標。
90年代許多礦井采用二級（jí）生物接觸氧化法處理煤礦生活汙（wū）水，效果很好。此工藝的特點（diǎn）是能適應礦區低濃度、變化大的汙（wū）水，同時投資省（shěng），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理新工藝、新技術的研究開發應用取得（dé）了很大成就，許多新工藝應運（yùn）而生（shēng），這些新工藝的共同（tóng）特點是（shì）：高效、穩定、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年代由美國專家在厭氧-好氧除磷工藝（A/O）的基礎（chǔ）上（shàng）開發的。
（2）SBR工藝（yì）序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（wū）水處理技術，又稱序批式活性汙泥法。SBR實（shí）際上是出現*早的活性汙泥法，70年代出現於美（měi）國，經過 20年（nián）的研究開發革新，將可（kě）變容積活性（xìng）汙泥法過程和生物選擇器原（yuán）理進行有機結合，成為改良型的SBR工藝。
（3）BAF工（gōng）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型汙水處理技術，能同（tóng）時（shí）完成生物處（chù）理（lǐ）與固液分離，通過調整濾池結構形式而成為具有脫氮（dàn）除磷功能的組合工藝。
3BAF工藝（yì）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（qǐ）來的在歐美和日本等發（fā）達國家廣為流行，近些年（nián）來在我（wǒ）國已有數十家汙水處理廠應用。如大連、慈溪（xī）、新會、楊淩，在山西的煤礦生活汙水處理中也有應用。
該技術綜合（hé）了過濾、吸附和生（shēng）物代謝（xiè）等多種淨化作用。汙水從濾池底部進入濾料層，濾料層下部設有供（gòng）氧的曝氣係統進行曝氣，氣水為同向（xiàng）流（liú）。在濾池中，有機物被微（wēi）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生物膜的內部存在厭氧/缺氧環境（jìng），在硝化的同時實現部分反（fǎn）硝化，從濾池上部的出水可直接排出係統。
3.2工藝特（tè）點
BAF作為一種膜法汙水處理新工藝，與（yǔ）傳統活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（cū）糙多孔的球狀濾（lǜ）料，為（wéi）微生物（wù）提供了較佳（jiā）的生長環（huán）境，易於掛膜及（jí）穩定運行，可在濾料表麵和濾料間保持較多的生物量，單位體積內微生物量遠遠大（dà）於活性汙泥法中的（de）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（jiǎn）少了池容積和占地麵積，使基建（jiàn）費用大大
降低。
（2）工藝簡單、出水水質（zhì）好。由於濾料的機械截留作用以及濾料表（biǎo）麵的（de）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（de）SS很低，一（yī）般不（bú）超過15mg/l。因進行周期性的反衝洗，生物（wù）膜得以有效更新，表現為生（shēng）物膜較薄，活性較高。有時即使生（shēng）物處理發生故障，在短期內其物理作用機理仍可保證高質量的出水（shuǐ）。BAF的處理出水不（bú）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（gāo）濃度的微生物，其對有機負荷、水（shuǐ）力負荷的變化不象傳統活性汙泥（ní）那麽敏感，同時（shí）無汙泥膨脹問題。
（4）氧的傳輸效率高。曝氣生物濾池中氧的利用率可達20%-30%，曝氣量明顯低於一般生（shēng）物處理。其主要原因是：1因濾料（liào）粒徑小，氣泡在上升過程中不斷被切割成小氣泡，加大（dà）了氣液接觸（chù）麵積，提（tí）高（gāo）了氧的利用（yòng）率（lǜ）；2氣泡在上升過程中，由於濾料的阻擋和分割作用，使氣泡必須經（jīng）過濾料的縫隙，延長了其停留時間，同樣（yàng）有（yǒu）利（lì）於氧的傳質；3理論研究表明，BAF中氧氣可直接滲入生物（wù）膜，因而加快了氧氣（qì）的傳輸速度，減少了供氧量。
（5）易掛（guà）膜（mó）、啟動快。BAF調試時間短，一般隻需（xū）7~12天，而且（qiě）不需接種汙（wū）泥，采用（yòng）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（bú）易流失，使其運行管理簡單。BAF在短時間內不使用（yòng）的情況下可關閉運行，一旦通水並曝氣（qì），可在很短時間內恢複正（zhèng）常運行，這一特點說明曝氣生物濾池非常適合一些水量變化大的地區的汙（wū）水處理。
（6）菌（jun1）群結構（gòu）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（shàng）到下形成了不同的優勢菌種，因此使得除碳、硝化/反硝化（huà）能在一個（gè）池子中發生。
（7）自動化程度高。由於（yú）相關工業技術的（de）發展，一些先進的自（zì）動化設備（bèi）如液位傳感器、在線溶氧測定（dìng）儀、定時器、變頻器及微電（diàn）腦等產品的出現，使（shǐ）得曝（pù）氣生物濾（lǜ）池係統運行管理自動化得（dé）以順利實現。
曝氣生物濾池係統（tǒng）可以對進水水質、水量（liàng）以及汙水中溶解氧濃度進行在線檢測，並通（tōng）過 PLC 控製係統方便（biàn）地調整曝氣時間（jiān）的長（zhǎng）短，控（kòng）製風機的（de）供氧量，做到優化運行，PLC係統對濾（lǜ）池進行自動反衝洗。
（8）脫氮效果好。通過不同功能的濾池組合或同一濾池中的不同功能區（qū）分布，使濾（lǜ）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（huò）同一座濾池內分別人為地造成好（hǎo）氧、兼氧的生物環境，不僅能去除一般有機物和懸浮固體，而且具有較好脫氮功能。
在**濾池（C/N池）和二級濾池（N池（chí））中的曝氣階段需要不斷調節溶解氧水平，使溶解氧（yǎng）達（dá）到（dào）較高水平（píng）（約（yuē）2~3mgO2/l），而在DN池中使溶解氧達到較低水平（約（yuē）0.2~0.5mgO2/）。
BAF工藝的缺（quē）點是需要定期反衝（chōng）洗（xǐ）：
隨著過濾的進行，濾料表麵新產生（shēng）的生物量越來越多，截留的SS不斷增加，在開始階段濾（lǜ）池水頭損失增（zēng）加緩慢，當固體物質積累達到（dào）一定程度，使水頭損失達到極限水頭損失或導致SS 發生穿透，此時就必須對濾池進行反衝洗，以除去濾床內過量的微（wēi）生物膜及 SS，恢複其處理能力。
4BAF工藝的出水回（huí）用
眾所周知，水資源緊缺已經成為世界性問（wèn）題（tí）。我國也同樣麵臨水資源短缺的（de）現實。汙水再生利用是提高水資源綜合利用率、緩解水資源短缺矛盾、減輕（qīng）水體汙染、實現有限水資源的可持續利用（yòng）的有效途徑之一。煤礦汙水經過處理**後，可用於綠化、衝洗（xǐ）、工業用水。采用BAF工藝處理煤礦汙水，出水水質穩（wěn）定，優於一般傳統（tǒng）生物處理工藝，其出（chū）水**處理（lǐ）後，就可以作為中（zhōng）水回用。
5結論（lùn）
曝氣生物濾池工藝（yì）具有體積小、占（zhàn）地省、效率高、出水（shuǐ）水質好、流程簡（jiǎn）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現場手動自動（dòng）控製，經過多個工程（chéng）實際應用，日趨已經成熟，其出水經**處（chù）理後可以（yǐ）達到中水回用的標準。據了解，目（mù）前我國每處理（lǐ）,1m3 汙水（shuǐ）直接投資在1000元左右（yòu），而采用BAF工（gōng）藝處理則可控（kòng）製在500元左右，且能節省近4/5的占地麵積。煤礦汙（wū）水水質水量變化較大（dà），汙染物濃度偏低，汙水可（kě）生化性好,BAF工藝比較適用（yòng）。
作 者 簡 介
殷同偉，**工程師,1964年出生，女（nǚ）。1986年7月畢業於中國礦業大（dà）學煤化工專業（yè）。現任中（zhōng）煤國際（jì）工程集團南京設計研究院環保所所長，主要從事煤礦、電（diàn）廠（chǎng）環境影響評價及煤礦礦井水（shuǐ）、生活汙（wū）水處理等環保工程設計。
