IBR生物處理工藝在礦區(qū)污水處理站改造中的應(yīng)用

肖桂元

[摘要]國投新集能源股份有限公司口孜東礦對生活污水處理站進(jìn)行提標(biāo)改造，原生物接觸氧化法處理工藝不變，在旁邊增加一套日處理能力為3000m3/d的IBR生物處理工藝，以增加生活污水處理站的處理能力提升處理效果，確保處理后的生活污水滿足礦中水回用要求和新的環(huán)保要求。

[關(guān)鍵詞]生活污水處理站 提標(biāo)改造 IBR生物處理工藝 中水回用 水質(zhì)

[中圖分類號]TD7 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1009-5349（2016）12-0144-02

國投新集能源股份有限公司口孜東礦屬于安徽省“861”

行動計劃新建項目，地處安徽省阜陽市潁東區(qū)與潁上縣交界處，設(shè)計生產(chǎn)能力500萬噸/年，服務(wù)年限為60.2年。礦井采用立井開拓方式，工業(yè)場地內(nèi)布置主井、副井及中央回風(fēng)井3個井筒。[1]該礦生活污水站2008年建成，2011年投入使用，設(shè)計規(guī)模為2500m3/d。采用生物接觸氧化法處理工藝。生活污水處理站投入使用后，處理水量沒有超出設(shè)計能力，處理站運(yùn)行狀況良好，出水指標(biāo)符合設(shè)計要求。但由于該礦生產(chǎn)布局逐步打開，礦井人員也逐漸增加，礦井后期生活污水量將達(dá)到 5000—5500m3/d，現(xiàn)有的生活污水處理站處理能力已不能滿足正常生產(chǎn)所需，擬保持一期生活污水處理站正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上增加一套IBR生物處理設(shè)施。

一、改造技術(shù)指標(biāo)分析

（一）工程規(guī)模

礦井目前總的生活用水量經(jīng)過詳細(xì)測算約為4101.35m3/d?？紤]0.95的折減系數(shù)以及約500m3/d的工業(yè)排水，礦井總的污水量約為：Q=4101.35X0.95+500=4396.28m3/d。[2]

另一方面，礦井水源井目前每天抽采地下水量約為6000 m3/d，減去井下消防灑水用水量，地面每天用水量約為4600 m3/d。

綜合以上因素，同時考慮礦井的后續(xù)發(fā)展以及現(xiàn)有污水處理設(shè)施提標(biāo)的需要，污水處理能力定為5500m3/d，除了現(xiàn)有2500m3/d處理能力以外，解決礦井全部生活污水的處理，需擴(kuò)建約3000m3/d的生活污水處理能力。

（二）進(jìn)、出水水質(zhì)

1.進(jìn)水水質(zhì)

經(jīng)過取水樣進(jìn)行水質(zhì)化驗，生活污水進(jìn)水水質(zhì)為：PH值：7.5；SS：200mg/L；COD：150mg/l；BOD5：110mg/l。

2.出水水質(zhì)

回用的生活污水達(dá)到工業(yè)廣場選煤生產(chǎn)補(bǔ)水、建筑中水、綠化用水等水質(zhì)要求。[3]

井下消防灑水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：PH6.0～9.0，懸浮物含量（SS）不超過30mg/L，大腸菌群不超過3個/L；城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（綠化、沖廁）：濁度≤5NTU，BOD5≤10mg/L，氨氮≤10mg/L，總大腸菌群不超過3個/L。[4]

排放水要達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中的一級A標(biāo)準(zhǔn)：PH值6～9、SS≤10mg/L、CODcr≤50mg/L、BOD5≤10mg/L。[5]

二、改造施工方案

本次工程設(shè)計內(nèi)容主要包括污水泵房改造、3000m3/d的IBR生物反應(yīng)池、中水回用過濾車間、生活污水污泥處理系統(tǒng)、加藥間改造以及工業(yè)廣場污水管網(wǎng)、回用管網(wǎng)的改造完善等。

（一）污水泵房改造

利用現(xiàn)有污水泵房，重新設(shè)置污水提升泵3臺，1臺供現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)，1臺供新建IBR生物反應(yīng)池，1臺備用。污水泵采用自吸式無堵塞排污泵。

（二）IBR生物反應(yīng)池

IBR生物反應(yīng)池的土建及設(shè)備安裝均按平均流量（3000m3/d）進(jìn)行設(shè)計。設(shè)計采用2座IBR生物反應(yīng)池，合建。

功能：IBR生物反應(yīng)池是污水處理關(guān)鍵性構(gòu)筑物，利用微生物菌群的不同功能，進(jìn)行生物脫氮除磷，同時去除有機(jī)物，并進(jìn)行泥水分離，將剩余污泥送入污泥濃縮池，濃縮后脫水。

（三）活性砂過濾系統(tǒng)

IBR生物反應(yīng)池出水及一期生物接觸氧化池出水通過活性砂過濾系統(tǒng)處理后達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)或回用。

（四）生活污泥處理系統(tǒng)

二期工程增設(shè)生活污水污泥處理系統(tǒng)，對全廠生活污水污泥進(jìn)行就地脫水處理。一期生活污水定期排泥，IBR池靜置沉淀15～30min后排泥。一、二期污水處理剩余污泥均自流至污泥濃縮池，經(jīng)濃縮后的剩余污泥提升至螺旋污泥脫水機(jī)進(jìn)行脫水處理。脫水處理后的生活污泥量較少，可作為綠化施肥或與生活垃圾一并處理。

（五）污水管網(wǎng)改造[6]

污水管網(wǎng)改造工程分兩部分：一部分為通風(fēng)區(qū)隊樓、機(jī)電運(yùn)輸區(qū)隊樓、采制化辦公樓等排水；一部分為單身區(qū)安居工程建設(shè)后的配套管網(wǎng)建設(shè)。本次設(shè)計在煤泥沉淀池附近設(shè)污水泵房一座，利用原煤泥沉淀池出水管作為壓力排水管，將該三幢辦公樓的生活污水排至污水處理站。

單身區(qū)再建7幢單身宿舍樓后，由于污水管網(wǎng)標(biāo)高、管徑等限制，其生活污水將不能自流至礦井生活污水處理站污水泵房。本次設(shè)計在單身區(qū)設(shè)污水泵房一座，場前區(qū)單身宿舍B、C、D、E幢及新建單身宿舍樓的生活污水均自流至該污水泵房，最后通過污水泵提升至污水處理站調(diào)節(jié)池。

三、IBR工藝特點(diǎn)

該礦生活污水特點(diǎn)：水量小、BOD值偏低且含有部分煤粒、煤粉。經(jīng)污水調(diào)節(jié)池均質(zhì)調(diào)節(jié)后的生活污水通過常規(guī)的二級生化處理后可達(dá)到部分回用標(biāo)準(zhǔn)，但若達(dá)到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)或作為中水回用，需再進(jìn)行深度處理。常規(guī)的二級生化處理主要方法有活性污泥法和生物膜法?；钚晕勰喾ㄟ\(yùn)行穩(wěn)定、耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，但基建費(fèi)用高、管理復(fù)雜，適合于大、中型污水處理廠。生物膜法對中、小型污水處理廠使用較多，口孜東礦井現(xiàn)有污水處理站就是采用生物膜法中的接觸氧化法。接觸氧化法對沖擊負(fù)荷適應(yīng)性強(qiáng)、不需污泥回流、管理簡單，但運(yùn)行成本較高、脫N除P效果較差。

IBR是一種集生物反應(yīng)及沉淀于一體的連續(xù)進(jìn)出水間歇曝氣的周期循環(huán)活性污泥法生物反應(yīng)器。IBR生化是通過調(diào)節(jié)曝/停比在反應(yīng)池中營造多級好氧/缺氧/厭氧狀態(tài)，使污水在反應(yīng)器中處于最佳的脫氮除磷工況，從而最大限度地去除污水中氮、磷，IBR內(nèi)動力設(shè)備只有潛污泵與潛水?dāng)嚢杵?。配置的自控裝置可根據(jù)原污水水質(zhì)水量，靈活調(diào)整IBR運(yùn)行模式，在保證出水水質(zhì)前提下，使工藝能量消耗最小值。該工藝具有構(gòu)筑物少、用地節(jié)省，機(jī)電設(shè)備少、能量消耗低、運(yùn)行費(fèi)用低，控制簡單，運(yùn)行無噪音污染等特點(diǎn)。

根據(jù)污水處理廠進(jìn)水及出水水質(zhì)要求，并結(jié)合擬建污水處理廠用地條件、規(guī)模、管理水平等因素綜合考慮，決定采用IBR生物處理工藝，深度處理采用活性砂過濾系統(tǒng)。在夏季部分時間段進(jìn)水磷超標(biāo)時，采用投加強(qiáng)化藥劑的方法進(jìn)行去磷處理。IBR工藝設(shè)計處理水量按3000m3/d考慮。工藝流程如下：生活污水→調(diào)節(jié)池→提升泵房→IBR生物反應(yīng)池→活性砂過濾系統(tǒng)→生產(chǎn)水池→回用。

四、成本分析

（一）社會效益分析

本工程的實施，大大減少了污染物的排放量，改善了礦井周邊生活環(huán)境，改善了企業(yè)與周邊居民的關(guān)系，提高了企業(yè)的綜合效益，促進(jìn)了礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展。[7]

（二）環(huán)境效益分析

本工程實施后，生活污水每天運(yùn)行量按5500m3計算，一年運(yùn)行365天，每年可消減SS約300噸，每年可消減COD約400噸，大大減少了對周邊環(huán)境的污染；本工程每天回用中水為4171.8m3，也即每年少抽采地下水 1522707m3，很好地保護(hù)了水資源環(huán)境。

（三）經(jīng)濟(jì)效益分析

本工程經(jīng)濟(jì)效益分析時，應(yīng)只計算為提高中水回用而增加的投資和運(yùn)行成本，為達(dá)到環(huán)保要求和配套安居工程的建設(shè)成本除外。本工程每天回用中水約為4171.8m3。也即每年少抽采地下水1522707m3。目前礦井抽采地下水包含水資源費(fèi)及設(shè)備折舊、電費(fèi)等約為0.85元/m3，即每年可節(jié)約抽水成本約129.43萬元（A）。完善本次工程，提高中水回用率，需增加投資約293.45萬元。按15年使用年限考慮，每年折算為19.56萬元（B）；同時需增加處理成本及人員工資、設(shè)備維修費(fèi)用約為0.15元/m3水，每年增加成本24.78萬元（C）。

本項目經(jīng)濟(jì)效益計算如下：年經(jīng)濟(jì)效益=A-B-C=129.43-19.56-24.78=85.09萬元

五、效果分析

試運(yùn)行后，委托阜陽市環(huán)境監(jiān)測站對生活污水處理站進(jìn)口和排口進(jìn)行監(jiān)測，具體數(shù)據(jù)如下：

通過監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，此次改造達(dá)到設(shè)計預(yù)期處理效果。

六、結(jié)論

綜上所述，IBR生物處理工藝在該礦的生活污水處理站改造中應(yīng)用取得了較好的效果，通過同時改造配套中水回用系統(tǒng)，不僅節(jié)約了水資源，減少了地下水的開采量，而且具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。從經(jīng)濟(jì)角度和國家環(huán)保政策方面分析，本工程的建設(shè)是可行的，該工藝值得大力推廣。

【參考文獻(xiàn)】

[1]口孜東礦井及選煤廠初步設(shè)計[M].2006.

[2]煤炭工業(yè)給水排水設(shè)計規(guī)范[M].GB50810-2012.

[3]建筑中水設(shè)計規(guī)范[M].GB50336-2002.

[4]煤礦井下消防、灑水設(shè)計規(guī)范[M].GB 50383-2006.

[5]城鎮(zhèn)污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)[M].GB18918-2002.

[6]室外排水設(shè)計規(guī)范[M].GB 50014-2006.

[7]中華人民共和國水污染防治法[M].2008.2.28.

責(zé)任編輯：張麗