水解酸化与二段生物接触氧化法在煤矿生活污水处理中的应用

刘俊杰

山西西山煤气化有限责任公司，山西 太原 030205

0 引言

西山煤气化公司生活污水处理系统主要承担西山煤电马兰矿、选煤厂、煤气化公司的生活污水及澡塘污水处理，实际处理规模为4500m3/d，生活污水与澡塘污水的比例大约为3∶1。2008年由于西山煤气化公司焦炭生产规模由10万t/年提高到60万t/年，为进一步提高生活污水出水水质，做到稳定达标排放，并使处理后的生活污水达到回用于公司扩大规模后的生产用水水质标准，2009年在原厂址对生活污水处理系统进行大规模改建。

1 工程设计

1.1 设计水量及水质

设计处理规模为6000m3/d，采用水解酸化+二段生物接触氧化法处理工艺，出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A标准；回用水设计处理规模为3000 m3/d，选用多介质过滤＋活性碳吸附＋钠离子交换处理工艺，回用水质达到《污水再生利用工程设计规范》（GB50335-2002）中的循环补充水水质标准。

1.2 工艺介绍

1.2.1 工艺原理

污水首先经一级处理设施去除水中较大的漂浮物、比重较大的无机颗粒及一部分有机物。一级处理设施出水进入水解酸化池，改善和提高污水的可生化性和溶解性，以利于好氧处理。接触氧化池池内设置填料，池底曝气对污水充氧，使微生物在填料上形成生物膜，分解净化水中有机污染物质，使BOD、COD大幅去除。二级生化处理出水再经曝气生物滤池、混凝过滤池、消毒池，以保证出水TP、TN、SS等指标的稳定达标排放。

1.2.2 工艺流程

进水-粗格栅-调节池-提升水泵-细格栅及旋流沉砂池-平流沉淀池-水解酸化池-缺氧池-生物接触氧化一池-生物接触氧化二池-接触沉淀池-加压泵池-曝气生物滤池-混凝反应池-重力式无阀滤池-消毒水池-排放

1.3 投入运行的主要构筑物

1）调节池：容积520m3；

2）平流沉淀池：力停留时间1.5h，表面负荷：2m3/m2·h；

3）水解酸化池：设计流量250m3/h；安装弹性立体填料650m3，高度2.5m，填料直径150mm，安装间距150mm；

4）接触氧化池：设计平均流量250m3/h；缺氧池、一氧池、二氧池均安装弹性立体填料，填料直径150mm，安装间距150mm，高度为4m；缺氧池填料520m3，一氧池填料494m3，二氧池填料1014m3；采用膜片式微孔曝气器供气；气水比8：1；

5）接触沉淀池：水力停留时间1.25h，表面负荷4.6m3/m2·h。

2 实际运行状况

工程于2009年6月开始动工建设，2010年7月底旋流沉砂池、平流沉淀池、水解酸化池、接触氧化池、接触沉淀池全部建成，并于2010年8月1日进水调试投入运行，其余新系统构筑物待拆除旧系统，腾出占用土地后才能施工建设。

1）处理效果。2010年8月31日对已投入运行工艺设施的出水水质进行了监测，监测结果表明，接触沉淀池前工艺设施对CODcr、BOD5、SS、氨氮的去除率分别达到了91.1%、95.7%%、96%、50.5%，CODcr、BOD5出水水质已达GB18918-2002中一级A标准，SS、氨氮仍需后序处理工艺设施投入运行后继续去除；

2）泡沫问题。分析原因是水解酸化池微生物未培养起来，对表面活性剂降解能力下降。采取的对策：调节系统处理水量尽量均匀稳定，减小接触氧化池曝气量，配合潜污泵抽水消泡，一星期后泡沫消失；

3）处理出水有时较浑浊。原因是进水水质、水量变化较大，有机负荷短时间内变高，水解酸化处理效率下降，使一部分难降解有机物没有被去除而排出。采取的对策：将接触沉淀池产生的剩余污泥回流一部分到水解酸化池，补充池内微生物数量，采取措施后发现出水水质变清，效果较好；

4）剩余污泥处理。由于污泥处理系统未同时投入运行，为降低污泥产生量，保证出水水质，将接触沉淀池的污泥回流到水解酸化池，发现系统剩余污泥量不仅明显降低，并且整个系统的处理效果未变差，出水水质仍保持良好。

3 问题及讨论

1）工艺选择：本污水厂原设计采用传统活性污泥法处理工艺，设计进水水质参照一般城市生活污水水质，但处理效果并不理想，本次改建虽然选择当前比较流行的接触氧化处理工艺，对COD、BOD去除率较高，但总投资比较高。与本污水厂处理规模、水质相近的镇城底煤矿生活污水处理厂，采用CASS处理工艺，自动化水平高，运行成本大大降低[1]，出水水质达一级A排放标准，并通过环保部门验收，而其总投资比本污水厂投资降低约30%。所以对煤矿地区的生活污水处理不能照搬其它地区的生活污水处理工艺，而要充分考虑煤矿地区生活污水水质、水量特点，充分调研后再确定适合煤矿地区经济、有效的处理工艺；

2）填料选择：污水厂改造前选用的填料是悬浮生物填料，使用后填料内部污泥结块，不易掉落，填料大部分沉于水底，导致整个系统处理效果下降。此次改造选用立体弹性填料，挂膜效果好，实际运行表明立体弹性填料更适合作为煤矿地区生活污水处理厂的填料；

3）可以在初沉池处设计超越管。在污水进水浓度很低时（比如洗浴水水量占较大比例时），使污水超越初沉池，直接进入生化处理阶段，不但能满足生化池微生物营养物质需求量，还能降低污泥产生量；

4）加大调节池容量设计。由于煤矿地区地面粉尘多，排水系统还未健全，雨季时部分地面雨水会携带大量煤粉进入污水厂，而且煤矿地区由于缺水多采用定时供水，导致水质、水量变化很大。因此应加大煤矿地区生活污水处理厂调节池容量，有效调节进水水量，降低冲击负荷，保证处理效果；

5）考虑生化池封闭设计。北方煤矿多位于深山地区，气温相对较低，而澡堂污水温度较高，封闭设计可以使污水温度保持恒定，还能避免煤尘、灰尘等进入池内污染水质；

6）增设污泥选择池。较重的污泥沉淀至选择池池底，排出后压滤浓缩；较轻的好氧污泥因含有大量好氧菌丝，停留在池的中上部，两种污泥在池中得到充分选择，中上部活性污泥可以回流至生化处理池中，补充微生物数量，保持生化处理最佳效果；

7）采取不同的运行方式降低运行成本。煤矿地区生活污水进水有机污染物浓度低[2]，可以尝试采取间歇曝气、连续进水的运行方式，降低电耗和运行成本，达到节能降耗的目的。

[1]贺俊.CASS工艺在镇城底矿生活污水处理厂的应用[J].山西焦煤科技，2009(9).

[2]杜锐，黄淑萍.生物接触氧化法处理煤矿生活污水探讨[J].山西化工，1994(4).