IBR 生物处理工艺在矿区生活污水处理中的应用

武 勇

（山西省长治市县域生态环境监测站，山西 长治 046300）

1 工程概况

煤炭生产矿区生活污水具有小城镇生活污水的水量小、不稳定、含泥沙等特点，通过常规二级生化处理+消毒工艺后，可确保排水达到排放标准要求，同时也可以达到部分回用标准。如要实现矿区生活污水处理后达到一级A 排放标准或作为中水回用标准，必须对生活污水进行深度处理[1-2]。

山西长治某矿区生活污水处理系统一期工程设计规模2 500 m3/d，处理工艺为生物接触氧化法，污水处理达标后，经生活区总排污口排入济河，随着安居工程陆续入住，矿区生活污水量不断增加。进入生活污水处理设施水量在3 000 m3/d 以上时，处理后尾水水质明显变劣。预计安居工程全部入住后生活污水量将达到5 000 m3/d，超过生活污水一期工程处理能力，若实施中水回用工程，处理后尾水水质无法保证，建设矿区生活污水处理二期工程势在必行。

矿区生活污水处理二期工程，主要有污水泵房改造、3 000 m3/d 的IBR 生物反应池、压滤车间污泥处置和中水回用系统等。回用水水质达到工业广场选煤补水、建筑用水、绿化用水等要求；尾水排放达到GB18918—2002 中一级A 标准。

2 IBR 生物处理技术特征分析

2.1 处理工艺分析

污水处理厂常用二级生化处理工艺主要有活性污泥法和生物膜法。活性污泥处理工艺为最早的好氧生物污水处理技术，工艺稳定、技术成熟、耐冲击负荷能力强，在中大型污水处理厂应用较多。生物膜法具有操作方便、剩余污泥少、抗冲击负荷等特点，在小型污水处理厂应用较多[3]。

山西长治某矿区生活污水处理一期工程采用生物接触氧化法，具有污泥产量较低，且污泥颗粒较大，易于沉淀。从该矿区生活污水处理的实践可知，生物接触氧化法处理污水的运行成本较高，处理磷的效果较差，启动初期或曝气时容易出现泡沫，覆盖于地面，甚至溢出池外，恶化工作环境，影响操作管理，一般需要添加消泡剂或采取水喷淋、增设水解酸化池等消泡措施。

二期工程设计采用IBR 生物处理工艺，IBR 生物处理工艺属于改良型SBR 工艺，IBR 生物处理工艺集生物反应及沉淀于一体，是一种可实现连续进出水间歇曝气的周期循环活性污泥法生物反应器。在该工艺中，通过调节曝/停比来达到最佳脱氨除磷工况[4]。该矿区二期IBR 生物处理工艺与一期常规接触氧化法处理工艺对比如表1 所示。

表1 常规接触氧化法与IBR 处理工艺对比表

2.2 尾水水质

山西长治某矿区生活污水处理二期工程建成投运后，回用水水质达到工业广场选煤补水、建筑用水、绿化用水等要求。

选煤用水水质标准：悬浮物（SS）质量浓度≤30 mg/L，大肠菌群不超过3 个/L。

城市杂用水水质标准（绿化、冲厕）：浊度不超过5 NTU，生化需氧量（BOD5）不超过10 mg/L，氨氮质量浓度不超过10 mg/L，总大肠菌群不超过3 个/L。

尾水排放达到国家标准GB189182002 中一级A标准：pH 值6～9，悬浮物（SS）质量浓度≤10 mg/L、化学需氧量（CODCr）≤50mg/L，生化需氧量（BOD5）≤10mg/L。

2.3 工程建设情况分析

2.3.1 污水泵房改造

在该矿区生活污水一期处理污水泵房的基础上，增设2 台污水提升泵用于新建IBR 生物处理工艺IBR 生物反应池应用（1 用1 备）。污水泵采用自吸式无堵塞排污泵。

2.3.2 IBR 生物反应池

2 座IBR 生物反应池合并建设，生物反应池标准为平均流量3 000 m3/d。在IBR 生物反应池中主要是实现生物脱氮除磷作用及去除有机物作用[5]。

设计参数：设计流量Q=3 000 m3/d=125 m3/h；反应区滞留时间HRT=10.65 h；有效水深H水=5.2 m；反应区汽水比为1∶2.5～1∶3.5；沉淀区表面负荷为1.30 m3/（m2·h）；IBR 生物反应池2 座，11.4 m×16.0 m，总高5.5 m；出水堰槽：B×H=0.3 m×0.3 m，长64 m。

2.3.3 活性砂过滤系统

IBR 反应池出水，通过活性砂过滤系统，处理后达到排放标准或回用。过滤系统，包括过滤池与辅助车间各1 座，其中：辅助车间过滤系统设中水提升泵3 台，2 用1 备；设高效流态砂过滤器6 套，高效流态砂过滤器配套设备1 套，包括空压机、加药设备、控制系统等。

2.3.4 污泥处置系统

该矿区一期工程生活污水采用定期排泥，池静置沉淀15～30 min 排泥。一、二期工程污水处理剩余污泥均自流至污泥浓缩池，经浓缩后剩余污泥提升至螺旋污泥脱水机脱水处理。脱水后污泥量较少拟作为矿区绿化施肥或者农田、砖瓦生产等综合利用[6]。污泥处理系统拟建污泥浓缩池2 座，全地下式布置。污泥泵房1 座，地下部分深3 m，地面部分高4 m。压滤车间1 座。其中压滤车间配螺旋污泥脱水机2 台，配套污泥提升系统、加药系统、污泥输送系统等。

2.4 环境经济效益分析

2.4.1 环境效益

矿区生活污水处理二期工程IBR 生物处理系统建成投运后，生活污水量按5 500 m3/d 计，全年按运行365 d 计，可削减悬浮物（SS）300 t、化学需氧量（CODCr）400 t，减少了矿区污水排放量。

2.4.2 经济效益

IBR 生物处理工艺生活处理系统安装活性砂过滤系统后，处理后尾水重复利用，矿区中水按1.5 元/t、重复利用率90%计，每年可节约水资源费271.01 万元，改善了附近河流水质，环境经济效益显著。

3 结语

保护环境，功在当代，利在千秋。保护环境的首要任务是控制污染，地球家园需要全人类共同保护。IBR生物处理工艺技术，自动化程度高，占地面积，处理后尾水水质可作为中水回用，不仅有效处理生活污水，而且适用于工业废水处理领域，市场开发应用潜力较大。山西某矿区生活污水处理二期工程IBR 生物处理系统建成投运后，可实现经济效益、社会效益、环境效益统一，助推矿区绿色发展、低碳发展、循环发展。