兴隆庄煤矿生活污水处理厂提标改造应用研究

栾冬梅 董 军 符福存

（兖州煤业股份有限公司兴隆庄煤矿，山东 济宁 272102）

1 引言

兴隆庄煤矿生活污水处理厂始建于2002年，2003年7月投入运行，设计规模10000m3/d，主要用于处理兴隆庄矿区生活污水。实际运行过程中部分地面冲洗用水、工矿区矿井废水溢流进入生活污水处理厂，悬浮物含量高，一天内进水水量波动较大，水质不均匀。目前实际处理能力为6000m3/d，处理后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放标准，总氮、氨氮处理效果不稳定。

2 存在问题

兴隆庄煤矿生活污水处理厂建成投入运行后，经过十几年的运行，厂内设备设施的处理效果已达不到原有设计处理能力，主要表现在：

（1）原有设施运行时间长、设备落后且系统比较老化，出水水质情况不稳定，因氧化沟淤积悬浮物较多，影响生化处理效果，造成反硝化脱氮效率降低，造成出水水质氨氮、总氮指标偏高。

（2）工广区矿井水处理系统因原设计容量不足需排至生活污水处理厂，工广区废水中悬浮物含量大，直接进入生物系统处理，造成现有处理工艺氧化沟堵塞，系统处理能力降低，悬浮物大量沉积影响氧化沟的曝气效果，无法形成适合脱氮的兼氧、好氧环境，造成系统脱氮除磷等效果较差。

（3）生活污水处理厂处理水量较大，在用水高峰期水量波动较大，原设计未设置缓冲调节池，当排水高峰期时对系统后续处理冲击较大。

（4）整个水厂电气控制系统陈旧，采用手动运行，无法对生活污水处理厂主要参数进行集中控制，工人操作劳动强度大。

3 工艺流程

3.1 原有工艺流程

生活污水经格栅井中的机械格栅拦截悬浮物后进入集水池，由集水池内潜污泵提升泵至旋流曝气系统，出水自流进入氧化沟，氧化沟出水经配水井进入二沉池，二沉池出水进入中间水池，中间水池内潜水泵将废水提升至水力澄清池，水力澄清池上清液自流进入无阀滤池，经过过滤后，废水排放或回用。二沉池内污泥靠重力进入集泥井。回流污泥提升泵将回流污泥提升进入氧化沟，剩余污泥由污泥提升泵提升入污泥浓缩池，水力澄清池内的污泥重力排入集泥井，通过集泥井内污泥提升泵提入污泥浓缩池，浓缩后的污泥经提升泵进入储泥池内，储泥池内污泥经污泥脱水装置处理后外运。氧化沟处理工艺流程图如图1所示。

图1 氧化沟处理工艺流程图

3.2 主要改造内容

对现有污水处理系统工艺流程进行增项，新增一座1440m3缓冲调节池、一座1440m3兼氧池，同时进行硝化液回流以及污泥回流。

3.2.1 缓冲调节池的作用

兴隆庄生活污水处理在一天24h内排出的水量和水质是波动的，一般下午4点至8点排水比较集中，夜间水量极少，上午水量一般正常，这样对污水处理厂的生物处理设施或生化反应系统处理功能的发挥是不利的。针对污水处理厂进水流量及水质波动较大的特点，在污水处理系统的前端设置均质调节池，以均和水质、存盈补缺。兴隆庄煤矿生活污水日均排放量为300m3/h，用水高峰期时废水排放量为900m3/h，持续时间约2h，因此本项目新增废水缓冲调节，以缓冲水质水量波动。

3.2.2 兼氧池的作用

兼氧废水处理工艺是介于厌氧和好氧工艺之间的一种新型工艺，通过特殊的工艺设计，即可提高废水的可生化性，又能有效降解有机物。兼氧工艺采用微氧、兼氧和缺氧的环境，有效破除杂类有机物的分子结构，为后续氧化沟处理提供良好的进水水质条件。

新增兼氧池与氧化沟联用进一步脱氮兼氧池，即厌氧微生物与好氧微生物并存的水池，充分发挥兼氧微生物消除污水中有机物的作用。水池中上层为好氧动植物生长的环境，下层为厌氧生物生存，分别作用。池中兼氧菌的水解作用和产酸作用，将废水中部分不溶性的有机物转化为溶解性的有机物，部分难降解的大分子有机物转化为小分子的易降解有机物，从而去除部分COD并提高废水的可生化性。兼氧池的增加，增强了反硝化脱氮的效果，且原有氧化沟工艺得到充分的发挥，即解决了脱氮问题，又强化了原系统的生物处理功能。

3.2.3 氧化沟的作用

目前生活污水处理厂采用工艺为卡鲁赛尔氧化沟，属于活性污泥法的一种类型，其主要特征是由很多的环形沟渠构成，污水在沟渠中不断地循环曝气从而达到去除水中污染因子的目标。

改造后工艺流程图如图2所示。

图2 改造后工艺流程图

4 生活污水处理厂改造后优势

提标改造主要措施包括工艺参数优化、工艺改造和设备改造等[1]。

首先工艺参数优化，污水处理厂通过对氧化沟各点位溶解氧值等原工艺参数进行优化，通过对表曝机和溶解氧值进行连锁控制，使氧化沟好氧段溶解氧值控制在2.0～3.0mg/L，缺氧段溶解氧值控制在 2.0～3.0mg/L。

工艺优化：预处理单元、改造生物处理单元，具体采取以下几方面的技术措施。

（1）预处理单元：增设调节池以保证进水稳定；确保格栅和沉砂池正常运行等。

（2）生物处理单元：在氧化沟前增建兼氧池；增设氧化沟混合液内回流系统，并可对回流污泥曝气再生[2]。

（3）必要时，投加碳源。

设备改造：包括表曝机更换，电气控制自动化，视频监控系统等。

生活污水处理厂改造完成后，可以彻底解决原处理系统存在的问题。改造后的污水处理厂具有以下几点优势：

（1）解决了原水水质的分类处理。矿井水处理站新建缓冲调节池，溢流的矿井水缓冲调节后返回至矿井水处理站，解决了溢流矿井水问题。由于矿井溢流废水不再进入生活污水处理厂，从而大大降低了进水悬浮物含量，同时降低了污水处理厂的处理负荷。新增生活污水处理厂缓冲调节池和兼氧池，使进水水质、水量更加稳定。

（2）系统实现智能化升级。对主要电气关键部位进行改造，改造后实现就地控制和远程控制；对关键仪表参数（例如液位、流量、pH、温度，溶解氧等）实现实时传输和视频监控双重监控，并可实现数据历史追溯，有效保证数据的有效性和实效性；对整个电气系统实现自动化操作和视频化监控，大大减少人工劳动强度，提高自动化水平，同时提高工作效率，提高企业生产效率，最终确保整个处理工艺稳定运行。

（3）运行管理进一步规范化。工程建成后，由原污水处理厂编制人员负责工程的运行管理。在原有管理制度的基础上，进一步完善了《运行操作管理工作制度》《维修管理工作制度》《水质监测工作制度》等有关规章制度，工程的运行操作严格按各项规章制度执行，确保工程正常运行，充分发挥工程的效能。

5 应用实践和效果

改造完成后，预期可以达到以下效果：

兴隆庄矿区生活污水处理厂提标改造工程的建设，是兴隆庄煤矿生态文明建设总体规划的重要组成部分。该工程的建成运行可增大污水处理厂对服务范围内排放的生活污水对该地区水体污染的治理能力，可改善区域生态环境，有利于服务区范围稳定发展，促进区域经济发展。

本工程建成后，可使排入周围水域的污染物显著减少。据估算近期可在原厂污染物减排基础上又减少污染负荷氨氮约21.9t/a、总氮约为18.25t/a、COD 约 73t/a、BOD5约 18.25t/a[3]。

6 结论

兴隆庄煤矿生活污水处理厂提标改造项目建设，解决了原水水质的分类处理。新增矿井水缓冲调节池，提高了矿井水处理厂处理能力，降低了生活污水处理厂的处理负荷，优化了生活污水处理厂进水水质。新增生活污水处理厂的缓冲调节池和兼氧池，使污水处理厂污水水质水量稳定处理，污水处理后指标除COD执行30mg/L、总磷执行0.5 mg/L外，其他指标执行山东省地方标准，流域水污染物综合排放标准第1部分南四湖东平湖流域（DB37/3416.1-2018）标准，消除了出水不达标的隐患。