MBR工艺在煤矿生活污水处理中的应用

马玉普

摘 要：近些年，随着煤矿生产的不断扩大及我国十三五期间对环境保护问题越来越重视，如何有效处理煤矿产生的生活污水成为煤矿可持续发展的重要问题。MBR水处理技术结合了膜分离技术与传统的活性污泥技术。由于膜的过滤作用，微生物完全被截留在生物反应器中，实现了水力停留时间和污泥龄的彻底分离，使生物反应器保持较高的混合液污泥浓度，可以有效增强微生物的硝化能力，提高污染物去除率。本文主要探讨MBR技术在煤矿污水处理与回用工艺中的应用。

关键词：MBR煤矿；生活污水处理；环境保护

引言

MBR水处理技术处理单元相对缩短，可省去深度处理环节，土建工程减少，易于操作和管理。在进水有机物含量不足时，可进行内源反硝化，保证脱氮效果和最终出水水质，能实现反硝化除磷，提高生物脱氮除磷效果，减少了化学除磷溶剂的使用量。而且更耐低温，更适用于北方寒冷季节。

1、MBR技术

MBR膜技术是利用生物处理工程和膜分离工程相结合的处理方法，是以净化、浓缩、分离的膜为媒介，分离相关溶液的一种技术。生物处理就是利用输入水内存在的有机物为营养源的微生物，把水中存在的胶质性及溶存性有机物转换成多种气体和细胞组织的工程，生物反应器中的混合液经循环泵增压后打至膜组件的过滤端，在压力作用下混合液中的液体透过膜，由于膜的高效分离使微生物完全被截流，随浓缩液回流到生物反应器内，使得系统内能够维持较高的微生物浓度，不但提高了反应装置对污染物的整体去除效率，而且分离效果远好于传统沉淀池，处理出的水极其清澈，悬浮物和浊度接近于零，细菌和病毒被大幅去除。同时反应器对进水质及水量负荷的各种变化也具有很好的适应性，耐冲击负荷。

2、项目概况

某某煤业有限公司煤矿位于某某村以东，距某市区约14km，生产能力0.9Mt/a，批准开采2～9号煤层，井田面积为18.2505km2；井田地理坐标：北纬37°45'26″-37°48'36″，东经112°03'54″-112°07'39″。该矿井属于瓦斯突出矿井，煤层自燃等级I。原相煤矿生活水处理站于2015年4月开工建设，2015年10月底竣工并调试完成，并正常运行至今于。该矿于2016年通过环保验收。

3、处理工艺流程介绍

3.1水质水量

根据煤矿生活污水排放量并考虑未来发展的余量，设计污水处理量为35m3/h，设计出水水质为：生活污水经处理后水质执行：《污水再生利用工业用水水质》（GB/T19923-2005）中工艺与产品用水水质要求、《污水再生利用城市杂用水水质标准》（GB/T18920-2002）的规定。

3.2工艺流程

新建生活污水处理站为WSZ-AO-35地埋式污水处理设备，生活污水经调节、沉淀、生化处理+消毒和过滤工艺后，处理的生活污水回用于道路洒水、绿化用水和黄泥灌浆用水，不外排。处理工艺见图1：

3.3工艺流程简述

污水通过格栅去除大颗粒物质后直接进入调节池，调节池内安装2套搅拌装置，搅拌调节池内污水，调节污水的水量和水质。调节池设置提升泵，废水经泵提升至厌氧池，池内设置立体弹性填料。厌氧池内利用厌氧菌，使有机物发生水解、酸化和甲烷化，去除废水中的有机物，并提高污水的可生化性，有利于后续的好氧处理。厌氧池有效停留时间为2.5～3.5h，溶解氧控制在≤0.5mg/L。厌氧池出水进入好氧池，好氧池中培养有大量好氧菌/消耗菌，可进行碳氧化和硝化处理，在降解有机物的同时，硝化菌将氨氮转化为硝酸盐。好氧池内溶解氧控制在≥2mg/L。接触氧化池的泥水混合液经通过膜生物反应器进行固液分离，可在池内维持高浓度的微生物量、剩余污泥少的同时，提高污染物去除效率。出水经二氧化氯接触消毒工艺消毒后，通过DN200碳钢管进入清水池，于厂区道路洒水、绿化及黄泥灌浆。

4、MBR在煤矿污水处理与回用中的应用

4.1分置式的膜生物反应器的应用

这种膜生物反应器的应用起始时间较早，最早开始于20世纪80年代，主要应用的领域为煤矿行业中的污水处理。最初的分离式膜生物反应器，其研制和应用的原理是生物的好氧和厌氧性质。随着研究水平和相关技术能力的提升，专业人员对反应器的运动性质、膜通量等指标的了解和控制更加全面，并且分析研究得出了影响膜通量的主要因素。但这种形式的MBR，由于其反应器和膜组件是独立的两个运行个体，虽然在污水处理的工作中由于相互干扰产生问题的几率较小，但其发挥作用时，需要较大的动力能量来源，才能使加压泵发挥出促进压力升高的作用，从而进一步激发膜结构表面的快速错流现象，减少对膜的污染。在高压和高速错流的要求下，污水处理过程必然会需要很大的动力消耗。利用这种方式进行污水处理，其能耗达到了2～10kWh/t，较之传统的污水处理能耗，超出其将近20倍之多。属于能耗较大的一种类型的生物膜反应器。

4.2一体式膜生物反应器的应用

所谓的一体式膜生物反应器，实际上就是指污水处理的膜组件结构与反应器结构作为一个整體发挥作用。这种反应器的应用最初出现在日本，其应用领域主要在于生活污水的处理。这种两者结合同步发生作用的反应器模式有利于提高污水处理的效率和质量，同时，由于结合应用的优势，可在大规模的污水处理和回用工作中进行使用。这类膜生物反应器的最新研究结果来源于欧洲国家。其在污水处理中的应用流程是，重力作用下或者通过水泵的人工抽吸作用产生负压力，作为出水的动力，在抽吸泵的选用上，这类反应器通常采用真空式的抽吸泵。在动力消耗上远远低于分置式结构的反应器，能耗具体数值仅占分置式的十分之一左右。这种反应器结构还可完全利用自然界的重力作用完成出水流程，这就使得出水环节的成本费用节约下来。但由于这类反应器的膜组件与反应器的联合应用，膜结构再次污染的速度较快，在连续作业的情况下，会对膜结构造成较重的污染，不利于后期的清洁再利用，且膜组件拆卸程序也相对比较复杂，在应用便捷性上有所欠缺。

5、污水处理中应用MBR的注意事项

由于污水处理工作本身就具有一定的规模性，且不同的水污染类型，其实际处理过程中的原理和方法也具有一定的差异。因此，在开展大规模的污水处理工作之前，需要对污水样本进行取样，然后在实验室中模拟污水处理的全过程，并观察污水处理的效果，对处理后的水质中的相关指标进行检测。这不仅有利于处理技术人员对整个污水处理流程有一个全面的了解，还有利于避免污水处理过程中出现严重的问题，可确保污水处理工作顺利开展。

结束语

总之，MBR技术是一种基于膜结构的污水处理方式，根据膜结构的不同类型以及膜组件的位置，污水处理的整体结构有不同的组合形式，且不同的生物膜反应器具有各自的优势和不足。因此，在实际应用中，技术人员和污水处理单位应当结合水污染的污染源类型，选择适合的处理方法，并严格按照规范的污水处理操作流程开展污水处理工作，力求使MBR结构在污水处理与回用过程中的优势得到充分体现。

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