張 源
(中陜核工業(yè)集團(tuán)公司二一四大隊(duì)有限公司,陜西 西安 710054)
礦山污水的處理是一個(gè)復(fù)雜且系統(tǒng)性的工程,隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展,在社會、環(huán)境和資源等方面都面臨著巨大壓力。因此我們必須要重視對其進(jìn)行合理的開發(fā)與利用。本文通過分析不同地區(qū)對礦山生活用水及工業(yè)廢水所采取措施的研究現(xiàn)狀以及存在問題,提出改進(jìn)建議來實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用;結(jié)合實(shí)際情況選擇相應(yīng)地處理方法以達(dá)到減少污水排放,實(shí)現(xiàn)使水質(zhì)達(dá)標(biāo)且能回用的目的;在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面也應(yīng)該給予支持與幫助,本文的研究結(jié)論對我國礦山污水處理工藝具有一定指導(dǎo)意義,隨著礦山綜合整治工作不斷推進(jìn),可確保礦山開采工作有序展開,改善當(dāng)前生態(tài)環(huán)境,提高礦山生產(chǎn)的安全性,有效優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)[1],強(qiáng)化礦產(chǎn)資源開發(fā)的利用效率與節(jié)約水平,從而形成一批規(guī)模比較大、技術(shù)科學(xué)先進(jìn)、綠色環(huán)保的開采、加工企業(yè)。
對礦山生活污水處理技術(shù)進(jìn)行深入研究,并基于投資效益和處理成本的兩大基本原則,制定適合可行的污水處理計(jì)劃,為寧北乃至全國同類型礦區(qū)生活污水治理提供可借鑒經(jīng)驗(yàn)和樣板工藝。
據(jù)調(diào)查,本次需要處理的生活污水規(guī)模為200m3/d,設(shè)計(jì)為10m3/h;每天都是20h運(yùn)行。
表1 生活污水設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)
生活污水處理后出水水質(zhì)需滿足《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》(GB/T18920-2002)中“城市綠化”用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。
表2 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)
礦山污水的來源主要是各生產(chǎn)礦井所排放出來的生活廢水以及雨水。
(1)地表沖洗廢水中含有少量懸浮物、油污和漂浮物等,這些污染物在一定程度上降低了對地下水水質(zhì)造成污染,但由于地表沖洗液對地面環(huán)境污染較大且使用年限較長其處理費(fèi)用較高;
(2)礦山污水中含有的固體廢物垃圾滲濾體是一種特殊物質(zhì)具有很強(qiáng)的耐久性及回收利用價(jià)值
(3)礦山污水排放水量大,在一定程度上造成了地表水的污染。因此,對廢水中所含物質(zhì)進(jìn)行有效回收利用是解決上述問題的重要途徑。
根據(jù)我國目前的情況,礦山污水處理廠一般采用的是一級、二級或三級沉淀池。對于小型開采礦井水處理工藝,可以利用現(xiàn)有設(shè)備和技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。在原有條件下應(yīng)加大對廢水中金屬離子和有機(jī)物的去除。由于廢水量大且水質(zhì)差等原因,導(dǎo)致其無法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求,這時(shí)就需要采取人工措施來降低水中污染物濃度以提高水的質(zhì)量水平;或者直接排入附近河道中去,但是這樣會造成水體污染從而影響到河流湖泊的生態(tài)平衡進(jìn)而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。所以在污水處理廠設(shè)計(jì)時(shí),要考慮到這些因素,對其進(jìn)行優(yōu)化,從而達(dá)到降低污染、提高經(jīng)濟(jì)效益和減少環(huán)境破壞的目的;對于小型開采礦井水而言則可以采用預(yù)沉淀池來實(shí)現(xiàn)污水回用。
礦山污水的處理與去除方法有很多種,主要包括物理法、化學(xué)吸收法和生物降解等。其中物理吸附是最常用的工藝。
(1)水溶性大分子物質(zhì)在水中可以被吸附或氧化成水溶液并且釋放出有機(jī)物。
(2)由于水體中存在大量的懸浮物且不易除去,所以要進(jìn)行預(yù)處理后才能排入自然水體或者通過降水進(jìn)入地下水層中去;對于一些含有大量無機(jī)鹽、有機(jī)污染物和重金屬離子等難降解的無機(jī)鹽類污水來說,可以采用吸附法、離子交換和膜分離技術(shù)進(jìn)行處理;物理化學(xué)吸收是利用各種生物降解工藝來去除有機(jī)物,如曝氣法。目前,比較常用的方法有活性污泥浮床(EBR)等。
(3)生物吸收法,利用微生物對有機(jī)物的吸附能力,將污水中難降解和難以分解有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無機(jī)、可溶性物質(zhì),由于煤礦污水處理廠的特殊性,其產(chǎn)生污泥量大、水質(zhì)水量變化大和有機(jī)物濃度高且含有大量有毒物質(zhì),因此對廢水進(jìn)行深度處理后才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)《污水綜合處理法》中的規(guī)定,生活污泥、畜禽糞便和工業(yè)廢水應(yīng)該優(yōu)先考慮利用活性炭,可生化性好且含有大量有機(jī)物等有機(jī)污染物去除效果較好生物處理法包括好氧曝氣和活性污泥床。其中,好氧曝氣量是在1mol/L的范圍內(nèi)可以達(dá)到最大的降解率;厭油性有機(jī)廢水一般不需要經(jīng)過微生物作用就能直接排放到環(huán)境中去,所以其進(jìn)水中不會產(chǎn)生大量有機(jī)物、無機(jī)物及重金屬等有害物質(zhì)影響生態(tài)環(huán)境安全問題。
在對礦山污水進(jìn)行處理時(shí),通常采用的方式是通過利用一些方法來去除水中的雜質(zhì)或者微生物。但是由于目前我國大多數(shù)地區(qū)都存在著大量污泥、殘?jiān)任廴疚铮@些廢水如果不經(jīng)過及時(shí)地清理和有效地回收再造,不僅會使水質(zhì)惡化嚴(yán)重還會導(dǎo)致二次污染。因此對于那些含有較高濃度的有機(jī)物以及有較大危害性物質(zhì)污水進(jìn)行處理時(shí)需要采取相應(yīng)措施對其加以利用,這樣才能達(dá)到凈化的目的,其中最主要的方法就是利用一些技術(shù)對污水進(jìn)行處理,比如化學(xué)藥劑、生物降解法等,其中化學(xué)藥劑就是通過利用一些物質(zhì)對污水進(jìn)行處理。生物降解法主要是利用微生物將污泥中的有機(jī)物分解,使其變成可以被吸收或者溶解,從而達(dá)到凈化水質(zhì)和降低危害性的目的;物理方法包括固相分離、離子交換等技術(shù)以及吸附膜過濾等方式等等。
結(jié)合取樣化驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)研究區(qū)域污水的不均勻度明顯偏高,且水質(zhì)、水量變化明顯(KZ=2.0),需要通過設(shè)定均質(zhì)均量的調(diào)節(jié)池設(shè)施;使苯類廢水的BOD/COD值達(dá)到0.5,有較高的可生化性特點(diǎn)[2];處理技術(shù)的有效運(yùn)用,不僅能將有機(jī)物有效去除,還能去除氨氮物質(zhì),使出水滿足相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)。
(1)整體設(shè)計(jì)思路可運(yùn)用相對完善的A2/O污水處理方法,也就是運(yùn)用厭氧+缺氧+好氧生物脫氮除磷技術(shù)手段[3],并聯(lián)合利用格柵攔截、沉淀池澄清、過濾、使用消毒劑等物化處理技術(shù)。
(2)首先,利用格柵攔截方式,對礦山生物污水實(shí)施預(yù)處理,根本目的就是減少無機(jī)顆粒物的含量,強(qiáng)化污水的可生化性特點(diǎn);其次,將泵定量升高至調(diào)節(jié)池,以便對水質(zhì)水量進(jìn)行有效調(diào)節(jié),經(jīng)過有效調(diào)節(jié)的污水進(jìn)入一體化生活污水裝置,并在該裝置內(nèi)設(shè)置厭氧池、缺氧池以及好氧池;最終,沉淀池的回流污泥與進(jìn)水會進(jìn)入到厭氧池,在磷的厭氧釋放完畢后,進(jìn)入到缺氧池,好氧池有著顯著的硝化作用,好氧池的混合液回流至缺氧池,能夠達(dá)到反硝化脫氮的效果。生化池利用現(xiàn)代高密型彈性立體彈料,此填料有著負(fù)荷較高、操作簡便、體積比較小、便于管理的優(yōu)勢作用[5];生化池出水進(jìn)入到二沉淀池,通過固液分離,使二沉淀池的固液分離效果達(dá)到進(jìn)一步的提升,控制投資成本,強(qiáng)化沖擊負(fù)荷與溫度變化的適應(yīng)性;二沉淀池出水進(jìn)入到中間水池,再由提升泵提升至過濾器,進(jìn)一步降低SS濃度,然后自流到消毒池,通過消毒處理,能確保污水處理后的相應(yīng)指標(biāo)滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
(3)污水處理技術(shù)流程相對簡單,工程成本支出比較少,運(yùn)作難度較低。
(1)生活污水首先自流進(jìn)入調(diào)節(jié)池,首先經(jīng)過格柵濾除掉較大固體雜物。調(diào)節(jié)池對污水進(jìn)行均質(zhì)均量[6]。格柵柵渣定時(shí)清理。
(2)調(diào)節(jié)池水經(jīng)泵提升,進(jìn)入到厭氧池。厭氧池運(yùn)用厭氧菌的作用,讓有機(jī)物通過水解、酸化以及甲烷化,能把廢水中的有機(jī)物除去干凈,并提高污水的可生化性,有利于后續(xù)的好氧處理。厭氧池混合液自流排入缺氧池[7]。
(3)在缺氧池中,主要是通過反硝化作用將硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化成氮?dú)?,降低TN含量。溶解氧一般為零點(diǎn)幾。對水中的有機(jī)物進(jìn)行初步分解。缺氧池混合液自流進(jìn)入好氧池[8]。
(4)通過控制污水在好氧生化池的停留時(shí)間,鼓入空氣,控制溶解氧,利用好氧微生物去除有機(jī)污染物。好氧池混合液自流一部分回流至缺氧池,另一部分自流進(jìn)入二沉池。
(5)污水在二沉池內(nèi)進(jìn)行固液分離。沉淀池污泥一部分作為剩余污泥排入污泥池,一部分分別回流至厭氧池和好氧池。沉淀池出水自流進(jìn)入中間水池,中間水池水進(jìn)入消毒池。在消毒池消毒處理后,回用。
(6)污泥池中污泥定期排入調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池污泥定期清理。
圖1 工藝流程圖
礦山生活污水原水中的固體雜質(zhì)含量相對較高,為了使泵等儀器設(shè)備有序運(yùn)作以及后續(xù)處理構(gòu)筑物運(yùn)作正常,需在主體工藝前段裝置攔污設(shè)備。
A2/O工藝的應(yīng)用在實(shí)踐中應(yīng)達(dá)到:BOD5和SS為90%~95%,總氮為70%以上,磷為90%左右。
此項(xiàng)工藝技術(shù)的顯著特點(diǎn),具體分為以下幾點(diǎn):
(1)污染物去除效率比較高,運(yùn)作十分穩(wěn)定,耐沖擊負(fù)荷效果顯著。
(2)污泥沉降性良好。
(3)厭氧、缺氧以及好氧的不同環(huán)境與各種微生物菌群的相互配合,能夠發(fā)揮有機(jī)物除去、脫氮除磷等優(yōu)勢作用。
(4)混合液混齡比值大小是影響脫氮效果的主要因素,而回流污泥中帶有的DO與硝酸態(tài)氧也會對除磷效果產(chǎn)生影響,所以脫氮除磷的效果并不十分理想。
(5)在相同脫氧除磷去除有機(jī)物的技術(shù)中,此技術(shù)流程相對簡單,整體水力停留時(shí)間與相同類型的其他工藝相比明顯較短。
(6)在厭氧-缺氧-好氧相互交替運(yùn)作的情況下,絲狀菌不會大量繁殖,SVI(污泥體積指數(shù),衡量污泥沉降性的指標(biāo))通常低于100,不會產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象。
(7)污泥中磷含量比較高,通常達(dá)到2.5%以上。
表3 生活污水各工藝段處理效果分析表
A2/O污水處理技術(shù)的有效運(yùn)用,主要是通過格柵攔截、沉淀池澄清、過濾、使用消毒劑等方式,對于礦山生活污水治理而言,具有技術(shù)可靠、效果顯著、經(jīng)濟(jì)可行、科學(xué)合理等優(yōu)點(diǎn),試驗(yàn)以礦山生活污水的處理展開驗(yàn)證分析,發(fā)現(xiàn)處理后的水質(zhì)滿足排放的標(biāo)準(zhǔn)要求。研究著重解決了礦山生活污水減氮的技術(shù)難題,通過反硝化作用將硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化成氮?dú)?,降低了TN含量。對同類污染的礦區(qū)生活污水治理具有參考意義。