煤礦生活污水處理多相泥膜耦合工藝

在我國煤礦開采生活區(qū)產(chǎn)生有大量生活污水，生活污水中SS濃度較高，COD濃度較低，同時污水中還存在一些乳化油、苯類的有機污染物。當(dāng)前對于煤礦生活污水的處理工藝有兼氧、AAO、氧化溝、SBR、MBBR、MBR等，隨著生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，要求對污水處理中心進行升級提標(biāo)和擴容，但存在著增加占地困難、不能停運、改造后運行費用增高等問題?；诩嫜酢?/span>MABFT、MBR等生物處理工藝的基礎(chǔ)上提出了多相泥膜耦合處理工藝，該處理工藝是生物膜法和活性污泥兩大工藝耦合而成，發(fā)揮了兩種處理方法的優(yōu)勢，又避免了各自的劣勢，揚長避短，提升了整體的效率。在實驗室理論研究的基礎(chǔ)上，采用中試試驗來考察分析多相泥膜耦合處理工藝在霍州煤電集團團柏煤礦生活污水的可行性及去除效果。

1、材料與方法

1.1 水樣來源及水質(zhì)

本次多相泥膜藕合處理工藝中試試驗水樣取自團柏煤礦生活污水格柵井，水質(zhì)情況如下：pH=6.98，COD為189.5mg/L，SS為83.1mg/L，總氮為32.3mg/L，總磷為7.4mg/L，氨氮為24.7mg/L，水質(zhì)數(shù)據(jù)為連續(xù)15d檢測平均值。

1.2 處理工藝及反應(yīng)器設(shè)計

為有效提高煤礦生活污水營養(yǎng)型污染物去除效果，基于A/O、MABFT、MBR等生物處理工藝構(gòu)建了多相泥膜耦合工藝，處理流程為“兼氧+MABFT+MBR”，如圖1。

多相泥膜耦合工藝中試一體化裝置包括調(diào)節(jié)池、兼氧池、MABFT池和MBR池四大部分，如圖2。

中試處理裝置及材料配置如圖3，將煤礦生活污水儲存在130L大小的調(diào)節(jié)池中；由污水泵抽送至100L大小的兼氧池中，兼氧池中布設(shè)有30%的兼氧反硝化填料，兼氧池兼具污泥回流反硝化作用；兼氧池泥水混合物流入180L大小的MABFT池，MABFT池中含有高密度生物載體填料及活性污泥；最后污水經(jīng)100L大小的MBR池（含MBR膜組件）處理，檢測過到排放標(biāo)準(zhǔn)后進行排放。

1.3 試驗運行條件

煤礦生活污水處理中試試驗設(shè)計為兩個階段：第一階段為調(diào)試期，時間為10d；第二個階段為運行期，時間為15d。試驗進水水量設(shè)定為30L/h；兼氧池內(nèi)溶解氧控制在0.5~1.5mg/L；好氧池內(nèi)溶解氧控制在2~5mg/L；在兼氧池內(nèi)補充80mg/L葡萄糖作為外加反硝化碳源；MBR池設(shè)置有污泥回流機構(gòu)（污泥回流比1:1），回流到兼氧池和MABFT池中；取各反應(yīng)池上清液進行多次水質(zhì)測定取平均值。

2、結(jié)果與討論

2.1 多相泥膜耦合工藝對COD的去除

煤礦生活污水中COD來源為生活污水、食堂清洗污水、少量礦井有機污染物污水。采用多相泥膜耦合工藝處理煤礦生活污水后，各生化反應(yīng)池內(nèi)COD的變化情況如圖4。從圖4數(shù)據(jù)可知，煤礦生活污水COD濃度處于145~215mg/L的范圍內(nèi)，經(jīng)多相泥膜耦合工藝處理過程中各生化反應(yīng)池內(nèi)的COD濃度在1~10d呈現(xiàn)為逐漸下降趨勢，COD在兼氧池、MABFT池、MBR池內(nèi)中被逐步去除，MABFT池內(nèi)污泥總濃度達(dá)到7.9g/L，調(diào)試期結(jié)束后出水水質(zhì)COD=21.2mg/L，去除率達(dá)到88.81%，這一數(shù)據(jù)表明在兼氧段COD的去除率達(dá)可到60%，反硝化效果顯著。

2.2 多相泥膜耦合工藝對氮污染物的去除

煤礦生活污水中的氮污染物主要在好氧段被硝化菌氧化去除。采用多相泥膜耦合工藝處理煤礦生活污水后，各生化反應(yīng)池內(nèi)氨氮的變化情況如圖5。

從圖5數(shù)據(jù)可知，在兼氧池中氨氮濃度維持在6.5~9.5mg/L。原因分析如下：（1）MBR池回流污泥中的硝化菌仍具有硝化作用；（2）MBR池回流污泥對原水的稀釋影響。因此，在兼氧池中部分氨氮污染物被去除。

經(jīng)MABFT處理后，氨氮濃度均維持在0.8~1.2mg/L左右，氨氮去除率達(dá)到96.2%左右。原因分析如下：（1）MABFT內(nèi)置有富集微生物的高密度填料；（2）MABFT池內(nèi)污泥濃度較高。二者都可以有效提高氨氮的去除效率。

在多相泥膜耦合工藝處理的后期，對各生化反應(yīng)池內(nèi)的總氮濃度及氮元素形態(tài)進行監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果表明：兼氧池、MABFT池、MBR池出水總氮濃度分別為10.3mg/L、5.2mg/L、4.6mg/L；兼氧池氮元素形態(tài)主要為氨氮占總氮的52.4%，硝態(tài)氮占總氮的43.2%，亞硝態(tài)氮占總氮的4.4%；MABFT池氮元素形態(tài)主要為硝態(tài)氮占總氮的77.7%，氨氮占總氮的17.2%，亞硝態(tài)氮占總氮的5.1%；MBR池氮元素形態(tài)主要為硝態(tài)氮占總氮的65.3%，氨氮占總氮的30.4%，亞硝態(tài)氮占總氮的4.3%。從整體分析可知，煤礦生活污水經(jīng)多相泥膜耦合工藝處理后，出水總氮去除率可達(dá)81%，去除效果較為理想。

2.3 多相泥膜耦合工藝對總磷的去除

《城市污水再生利用：工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：污水中總磷的排放標(biāo)準(zhǔn)為?Q1.0mg/L，地表水Ⅳ類水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)中總磷更是要求?Q0.3mg/L。生物除磷的原理：在好氧條件下，磷被微生物吸收合成細(xì)胞，通過排泥得到去除。對多相泥膜耦合工藝處理前后的進水、出水水質(zhì)中的總磷濃度進行了監(jiān)測，結(jié)果表明：經(jīng)多相泥膜耦合工藝處理后，煤礦生活污水總磷濃度從6~8mg/L左右降低到0.75mg/L，出水總磷濃度去除率達(dá)到了90.5%，總磷去除效果理想。多相泥膜耦合工藝中，MABFT池內(nèi)含有大量的微生物，在曝氣充足的狀態(tài)下，微生物不斷吸收磷合成細(xì)胞，有效保障了工藝的除磷效果。

3、結(jié)論

通過在霍州煤電集團團柏煤礦進行的多相泥膜耦合處理工藝中試試驗研究，得出以下結(jié)論：

（1）基于兼氧、MABFT、MBR等生物處理工藝優(yōu)點的多相泥膜耦合工藝處理煤礦生活污水的方案是可行的，效果理想，出水水質(zhì)COD、氨氮、總氮、總磷濃度分別為21.2mg/L、0.8~1.2mg/L、4.7mg/L、0.75mg/L，出水水質(zhì)符合環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。

（2）處理工藝中MABFT池內(nèi)的填料可大幅度提高活性污泥富集程度，氨氮去除率達(dá)96.2%，總磷去除率達(dá)總磷90.5%去除效果。

（3）處理工藝對生活污水總氮去除率可達(dá)81%。（來源：霍州煤電集團云廈建筑工程有限公司）