多介质生物滤池技术在矿区生活污水处理中的工程实践

刘文泽，刘善臣，孟丽新

（珲春紫金矿业有限公司，吉林 珲春 133314）

随着中国经济社会的快速发展，矿山行业从规模和数量上都显著增加，但矿区大多分布在远离城区的山区中，矿区生产生活过程中产生大量生活污水，生活污水未经处理直接或间接外排至河流或渗滤地下，会对地表水水质以及地下水造成一定污染[1]，特别是在水源地、自然保护区内的矿业企业，对河流水体具有不可忽视影响。随着新环保法、环保税法的施行，排污处罚力度继续加大，矿区污水处理问题已成为中央环境保护督察对矿山行业检查的重中之重，制约了矿山建设与发展。因此，矿区生活污水处理全年稳定达标问题亟待解决。

目前，矿区污水处理还大多采用传统的活性污泥、接触氧化、MBR等方法［2，3］，这些方法不同程度存在出水水质不稳定、管理养护复杂、运行费用高等问题［4-6］。曙光金铜矿综合考虑处理效果、运行成本、管理养护、使用寿命、系统稳定性等因素，引入多介质生物滤池技术，对矿区生活污水进行处理，取得了良好效果，可为集团各矿区污水处理提供示范与工程经验。

1 工程概况

1.1 设计处理规模

曙光金铜矿内生产、办公、生活福利设施完善，组织机构健全。主要生产部门有采矿厂、选矿厂、机修厂、变电所、供水泵站、尾矿泵站、化验室、锅炉房、浴池、医院、宿舍楼、办公楼等。矿山总人数约1000人。生活污水主要来自办公楼、职工宿舍楼及食堂排水等，其主要特点是排水较集中，污水水质、水量变化较大。经过对矿区餐饮、冲厕和工作人员、住宿人员生活用水及污水排放规律的分析，最终确定本工程的设计水量为200m3/d。

1.2 设计进、出水水质

综合考虑矿区发展情况和居民的生活水平状况，参考对吉林省及周边城市农村污水处理设施运行数据的整理分析的基础上，结合实测结果，确定污水处理厂进水水质。污水厂的出水不外排，出水主要用于生产回用、厂区灌溉、绿化、道路浇洒等。根据环保部门的要求，出水水质指标需要达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918～2002）的一级A标准，具体进出水水质指标如表1所示。

表1 设计进水水质（mg/L）

2 工艺流程

具体工艺流程如图1所示：自生活区和办公区的生活污水通过污水收集系统输送至调节池，调节池前设置格栅井，截留去除污水中较大的悬浮物和漂浮物，对水泵和后续处理单元起保护作用。污水进入调节池，均化水质水量。调节池内设置污水提升泵，污水提升进入多介质生物滤池进行生物处理，多介质生物滤池出水作为企业生产补充水，还可用于厂区绿化与降尘等回用。

图1 工艺流程

3 主要构筑物及设计参数

3.1 格栅井

由于矿区综合污水含有手纸、塑料袋、菜叶、菜根等漂浮物，进入调节池前要先用格栅拦截，以保证后续处理构筑物的正常运行，有效减轻系统处理负荷，防止水泵损坏，为系统长期正常运行提供保证。格栅井内设置不锈钢制人工细格栅，栅条间隙为3mm。格栅井尺寸为1.00m×1.00m×3.20m，采用钢混结构。

3.2 调节池

调节池的作用是调节水质水量，沉淀粗颗粒物，保证生物处理的稳定性。考虑到矿区污水水质、水量变化情况，调节池的设计有效容积为80m3，设置为3格式，钢混结构。设置人孔和检修孔，调节沉淀池内安装潜水泵两台（1用1备），Q=10m3/h，H=10m，N=0.55kw，并安装带浮球的潜水泵，根据水位变化自动控制。

3.3 多介质生物滤池

多介质生物滤池是对传统曝气生物滤池内部的载体进行改进，从曝气生物滤池构造、载体、曝气方式等方面优化形成多介质生物滤池[7]，与传统的生物滤池相比，采用了多种新型合成多孔网泡生物载体，配合特异性微生物附着在载体内部，在微曝气的环境下，即可实现降解有机物和深度脱氮除磷的效果[8]。此类载体具有比表面积大，接触均匀，传质速度快，水头损失低等许多突出的优点。不同载体的持水量均为2500%，空隙率98%左右，微孔、大孔、中孔构成了多介质开孔方式，大孔具有防堵塞的能力，微细孔及中孔的作用是可以固定专用生物酶和微生物制剂，多种活性基因团适合在微孔和中孔中，可与微生物形成化学键，强急性基团是多介质生物分子的主要特征，经过研究发现多介质生物池有良好的固定性和吸附性。微生物和生物载体相结合主要依靠微生物固化剂的作用。离子结合、共价结合、物理吸附是常用的介质生物结合方式，吸附方式的组合使用可增加其牢固性。这些载体的平均湿密度均为1.0g/cm3，与水的密度十分接近，载体在多介质生物滤池中呈悬浮状，不需设置反冲洗装置，也无需反冲洗，这样大大简化了工艺流程和设备运行费用，使操作管理更加简便。多介质生物滤池采用标准一体化设备，不锈钢结构，尺寸为10.20m×4.00m×2.40m。采用涡旋风机供氧，Q=160m3/h，N=2.20kw，间歇曝气，风机开启时间为20min/h～30min/h，多介质生物滤池设备中设置换热器，接暖气的回水系统，提高冬季水温，保证生物活性，为系统冬季安全运行提供保障。

3.4 设备房

多介质生物滤池设备、风机、控制系统等安装于设备房内，设备房为钢架结构，外墙采用阻燃保温板，设备房尺寸为16.00m×8.20m×4.50m。室内安装暖气，暖气引自矿区供暖系统，提高室内温度，以保证微生物的活性，可以发挥足够的降解作用。

4 处理效果

该污水处理工程于2014年10月完成调试运行，至今运行效果稳定达标。2015年～2019年系统平均进、出水水质如表2所示。

表2 生活污水处理系统2015年～2019年水质监测表

当多介质生物滤池进水SS、COD、BOD5、NH4+-N、TN和TP的平均浓度分别为57.50mg/L、236.95mg/L、149.45mg/L、22.63mg/L、28.74mg/L、1.45mg/L时，平均去除率为87.36%、85.31%、95.24%、84.55%、77.87%、74.14%， 系 统 出 水SS、COD、BOD5、NH4+-N、TN和TP的平均出水浓度为7.27mg/L、34.81mg/L、7.11mg/L、3.50mg/L、6.36mg/L、0.37mg/L，出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）的一级A标准，出水达标后主要用于企业生产循环水、绿化、降尘等回用。

5 运行成本

多介质生物滤池管理极其简单，整个处理系统全自动控制，实现无人值守，只需定期查看，无需添加任何药剂，几乎不产生剩余污泥，每6个月～12个月维护1次即可。人工成本主要是1周～2周左右定期查看泵和风机的运行是否正常。耗电主要是曝气风机与提升水泵，系统间歇运行，曝气风机每天运行8h～12h，水泵每天运行12h，考虑运转电费、兼职管理人工费，经计算，该工程直接运行费用为0.18元/m3，仅为传统工艺的1/2 ～ 1/6[9-11]。

6 结论与展望

（1）采用多介质生物滤池技术处理矿区生活污水，处理效果良好，系统运行稳定，对SS、COD、BOD5、NH4+-N、TN和TP的平均去除率为87.36%、85.31%、95.24%、84.55%、77.87%、74.14%，处理出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》( GB 18918-2002)的一级A标准。

（2）通过开展该工程，彻底改变了矿区原有化粪池周边蚊蝇滋生、异味臭味等不良环境状况，实现了污水全部回用，不外排，节约了水资源，避免了对周边环境的污染。企业形象显著提升。

（3）多介质生物滤池技术净化效果好、运行低成本、管理维护简单，可为矿区新建及改扩建污水处理提供技术方法和工程经验，为绿色矿区建设提供技术支撑。特别是对于处在水源地和自然保护区、风景名胜区、湿地保护区等水环境敏感地段的矿山企业具有广阔的应用前景。