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摘要：芦村二号煤矿地处水资源严重匮乏地区，煤矿用水十分突出，解决煤矿缺水问题的有效途径除了考虑开发地下水源外，提高生活污水的重复利用率也是一个重要方面。本文以芦村二号矿井生活污水处理利用工程实例为背景，论述了芦村二号生活污水处理工艺及回用途径，为其他类似矿井开展生活污水资源化利用提供借鉴。
关键词：生活污水; 水处理; MBR工艺
1 前言
芦村二号煤矿地处陕西省延安市。该市是一个水资源十分贫乏的地区，长期以来，干旱缺水一直是该市经济社会发展的重要制约因素。因此，用水问题成为芦村二号煤矿需要重点考虑的因素，除了从地下水源方面考虑外，如何减少生活污水外排量，提高生活污水的重复利用率，也是解决矿井用水问题的重要途径。煤矿生活污水经处理检测达标之后，可以广泛的应用于生活、生产当中[1]，既减少了水污染，又增加了可利用的水资源量，具有明显的环境效益和经济效益。本文从芦村二号生活污水处理利用工程实例出发，对其生活污水处理工艺、回用途径进行了详细论述，为其他类似矿井开展生活污水资源化利用提供借鉴。
2 生活污水概况
2.1 生活污水水质特征
芦村二号矿井生活污水主要包括食堂、浴室、洗衣房、单身宿舍以及办公楼等排放的生活污水，以及矿灯房等生产部门排放的少量生产废水，主要污染物为CODcr、氨氮、BOD5、SS和总磷等。预测芦村二号煤矿生活污水主要水质指标见表1。
2.2 生活污水回用途径
芦村二号煤矿矿井实际生活污水排放量约为388.3m3/d，考虑到随着煤矿的发展，水量可能会增加，因此确定工业场地生活污水处理站的设计规模为600m3/d，日工作时间为24h。根据煤矿生产用水对水质水量的需求，考虑处理后的生活污水全部回用不外排。生活污水经处理后39 m3/d为污水处理站自用水量，120m3/d用于绿化浇洒用水，229.3m3/d用于选煤厂生产补充水。各用水项目的用水水质要求分述如下：
1）场地绿化浇洒用水水质需达到《城市污水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T18920-2020）的城市绿化和道路清扫标准，主要指标见表2;
2）选煤厂生产补充水应达到《煤炭洗选工程设计规范》（ GB50359-2016）中选煤用水的水质指标要求，主要指标见表3;
3 生活污水处理工艺
由芦村二号煤矿生活污水的水质情况以及各回用途径的回水的水质指标可以看出，生活污水处理的重点是水中的悬浮物（SS）、BOD5、氨氮、濁度、大肠埃希氏菌等。
3.1 生活污水处理工艺选择
由于回用水水质要求较高，需采用一级处理+二级处理+深度处理的组合工艺才能达到出水水质要求。
一级处理主要为格栅、沉砂、沉淀等物理方法，主要作用是去除污水中大颗粒的污染物。
二级处理是污水处理工艺的核心部分，由于生活污水具有良好的可生化性，C、N、P的营养比例均衡，一般采用生物处理法。污水生物处理过程是指利用微生物的新陈代谢把污水中存在的各种溶解态或胶体状态的有机污染物转化为稳定的无害化物质[2]。生物法包括活性污泥法，生物滤池两大类，又以活性污泥法为主。活性污泥法有很多型式，即传统活性污泥工艺，AB工艺及其变形工艺（SBR工艺 、A/O工艺 、A2/O工艺，氧化沟工艺）。AB法是在常规活性污泥和两段活性污泥法基础上发展起来的生物处理技术[3]，A段为高负荷的生物吸附区，B段为低负荷处理区。
深度处理的目的是进一步去除二级处理未能完全去除的有机污染物、SS、矿化物、色度、嗅味、病原微生物等。常用的比较成熟的深度处理单元技术包括介质过滤、膜处理、消毒等。
经过综合分析芦村二号煤矿生活污水处理站进水水质水量及需要达到的回用水水质，提出以下两套方案：
方案一：格栅+A2O工艺+过滤+消毒
工艺耐冲击负荷能力较强，相对成熟、积累运行经验多、运行稳定;对有机物、氮、磷都有较高的去除效率;需设二沉池、中间水池及过滤器，且过滤器需定期反冲洗，流程及运行复杂，占地面积较大;污泥量较大;投资运行成本较低，适用于大型水处理站。
方案二：格栅+内置式MBR中水一体化设备+消毒
内置式MBR中水一体化设备是膜分离技术与生物技术有机结合的新型废水处理技术，把膜组件放到生物反应器中，在反应器中利用抽吸泵的功率运行，达到过滤液的效果[4]。膜组件前采用A2O生物工艺去除了大部分污染物，降低了膜污染程度，延延长了膜组件使用寿命。该工艺的主要特点是：由于膜的高效过滤作用，出水水质好;污泥浓度高，停留时间长，F/M值低，有机物降解彻底，剩余污泥产量少，减少了污泥处理系统的负担;膜组件代替了二沉池和过滤器，也无需设中间水池，工艺流程简单，易于操作和管理，占地面积小;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;实现了HRT与SRT的完全分离，膜分离单元不受污泥膨胀等因素的影响，易于设计成自动控制系统，从而使管理简单易行;更耐低温，更适用于北方寒冷季节;膜材料价格相对较高，初期投资较大，且需要定期更换膜组件;为克服膜污染，需采用膜下曝气的方式在膜的表面提供一定的错流流速，造成运行能耗较高;膜组件运行一定时间后需进行清洗。该工艺在适用于中小规模污水生物处理。
由于芦村二号煤矿生活污水量较小，且回用水水质要求较高，进行综合考虑，本工程选择方案二。虽然膜组件的投资成本较高，但也省去了很多基建费用。且由于方案二污泥量少，也同时减少了污泥系统的运行成本。膜组件采用市面上较为先进的新技术，达到低溶解氧，高污泥浓度，最大程度降低了动力消耗。设两套MBR中水一体化设备并列运行，保证了膜清洗时不影响生活污水处理站的正常运行。
3.2 矿井生活污水处理工艺流程 芦村二号煤矿生活污水处理工艺流程见图1
生活污水流经格栅渠后格栅机将污水中的漂浮物拦截并去除，进入调节池，调节池中污水由污水提升泵提升至MBR中水一体化设备，并依次完成厌氧、缺氧、好氧、膜过滤过程。一体化污水处理设备出水一部分进入绿化水池，经消毒后由绿化变频泵供至室外绿化管网用于绿化浇洒;一部分进入选煤厂补水水池，经消毒后由选煤厂补水泵输送至选煤厂。一体化污水处理设备的剩余污泥则通过污泥回流泵排入污泥池，污泥池内污泥经泵输送至板框压滤机进行脱水处理后外运。
4 运行管理效益分析
4.1 运行管理
芦村二号煤矿生活污水处理系统的运行实现了自动控制，自动停、启设备，自动加药、自动排泥的全过程监控。仪表检测系统包括加药流量、处理流量、水池液位和加药箱液位进水和出水浊度等连续自动检测。操作控制柜设有自动、手动二档;巡视有异常情况时将系统处于手动档，可直接在柜上操作。
4.2 效益分析
本次对水处理系统从设计理念，工艺流程，设备選用，平面布局等多个方面进行了优化，选用了符合国家政策的先进节能设备。生活污水达标处理后回用于选煤厂生产补充水、绿化浇洒用水，无外排，回用水量为349.3m3/d，每年可节约水资源约11.5万m3，有效地保护了当地自然环境，具有可观的经济、环境、社会效益。
5 结论
生活污水既是一种污染源，也是一种水资源，特别是芦村二号煤矿所处的缺水地区，处理并回收生活污水具有很好的经济效益和环境效益，缓解了当地的用水压力，减轻了环境负荷，对促进区域发展起到了积极作用。
参考文献：
1.朱文丽. 试探煤矿生活污水处理与利用[J].山东：山东煤炭科技，2016.
2.王凯军，贾立敏. 城市污水生物处理技术开发与应用[M].北京：化学工业出版社，2001.
3.Arsov R，Ribarova I，Nikolov N，et al.Two phase anaerobic technology for domestic wastewater treatment at ambient temperature [J].Water Science and Technology，1999，39（8）：115～122.
4.宋海娇.MBR工艺在住宅小区中水回用中应用研究[J].台州：资源节约与环保，2016.
关键词：生活污水; 水处理; MBR工艺
1 前言
芦村二号煤矿地处陕西省延安市。该市是一个水资源十分贫乏的地区，长期以来，干旱缺水一直是该市经济社会发展的重要制约因素。因此，用水问题成为芦村二号煤矿需要重点考虑的因素，除了从地下水源方面考虑外，如何减少生活污水外排量，提高生活污水的重复利用率，也是解决矿井用水问题的重要途径。煤矿生活污水经处理检测达标之后，可以广泛的应用于生活、生产当中[1]，既减少了水污染，又增加了可利用的水资源量，具有明显的环境效益和经济效益。本文从芦村二号生活污水处理利用工程实例出发，对其生活污水处理工艺、回用途径进行了详细论述，为其他类似矿井开展生活污水资源化利用提供借鉴。
2 生活污水概况
2.1 生活污水水质特征
芦村二号矿井生活污水主要包括食堂、浴室、洗衣房、单身宿舍以及办公楼等排放的生活污水，以及矿灯房等生产部门排放的少量生产废水，主要污染物为CODcr、氨氮、BOD5、SS和总磷等。预测芦村二号煤矿生活污水主要水质指标见表1。
2.2 生活污水回用途径
芦村二号煤矿矿井实际生活污水排放量约为388.3m3/d，考虑到随着煤矿的发展，水量可能会增加，因此确定工业场地生活污水处理站的设计规模为600m3/d，日工作时间为24h。根据煤矿生产用水对水质水量的需求，考虑处理后的生活污水全部回用不外排。生活污水经处理后39 m3/d为污水处理站自用水量，120m3/d用于绿化浇洒用水，229.3m3/d用于选煤厂生产补充水。各用水项目的用水水质要求分述如下：
1）场地绿化浇洒用水水质需达到《城市污水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T18920-2020）的城市绿化和道路清扫标准，主要指标见表2;
2）选煤厂生产补充水应达到《煤炭洗选工程设计规范》（ GB50359-2016）中选煤用水的水质指标要求，主要指标见表3;
3 生活污水处理工艺
由芦村二号煤矿生活污水的水质情况以及各回用途径的回水的水质指标可以看出，生活污水处理的重点是水中的悬浮物（SS）、BOD5、氨氮、濁度、大肠埃希氏菌等。
3.1 生活污水处理工艺选择
由于回用水水质要求较高，需采用一级处理+二级处理+深度处理的组合工艺才能达到出水水质要求。
一级处理主要为格栅、沉砂、沉淀等物理方法，主要作用是去除污水中大颗粒的污染物。
二级处理是污水处理工艺的核心部分，由于生活污水具有良好的可生化性，C、N、P的营养比例均衡，一般采用生物处理法。污水生物处理过程是指利用微生物的新陈代谢把污水中存在的各种溶解态或胶体状态的有机污染物转化为稳定的无害化物质[2]。生物法包括活性污泥法，生物滤池两大类，又以活性污泥法为主。活性污泥法有很多型式，即传统活性污泥工艺，AB工艺及其变形工艺（SBR工艺 、A/O工艺 、A2/O工艺，氧化沟工艺）。AB法是在常规活性污泥和两段活性污泥法基础上发展起来的生物处理技术[3]，A段为高负荷的生物吸附区，B段为低负荷处理区。
深度处理的目的是进一步去除二级处理未能完全去除的有机污染物、SS、矿化物、色度、嗅味、病原微生物等。常用的比较成熟的深度处理单元技术包括介质过滤、膜处理、消毒等。
经过综合分析芦村二号煤矿生活污水处理站进水水质水量及需要达到的回用水水质，提出以下两套方案：
方案一：格栅+A2O工艺+过滤+消毒
工艺耐冲击负荷能力较强，相对成熟、积累运行经验多、运行稳定;对有机物、氮、磷都有较高的去除效率;需设二沉池、中间水池及过滤器，且过滤器需定期反冲洗，流程及运行复杂，占地面积较大;污泥量较大;投资运行成本较低，适用于大型水处理站。
方案二：格栅+内置式MBR中水一体化设备+消毒
内置式MBR中水一体化设备是膜分离技术与生物技术有机结合的新型废水处理技术，把膜组件放到生物反应器中，在反应器中利用抽吸泵的功率运行，达到过滤液的效果[4]。膜组件前采用A2O生物工艺去除了大部分污染物，降低了膜污染程度，延延长了膜组件使用寿命。该工艺的主要特点是：由于膜的高效过滤作用，出水水质好;污泥浓度高，停留时间长，F/M值低，有机物降解彻底，剩余污泥产量少，减少了污泥处理系统的负担;膜组件代替了二沉池和过滤器，也无需设中间水池，工艺流程简单，易于操作和管理，占地面积小;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;实现了HRT与SRT的完全分离，膜分离单元不受污泥膨胀等因素的影响，易于设计成自动控制系统，从而使管理简单易行;更耐低温，更适用于北方寒冷季节;膜材料价格相对较高，初期投资较大，且需要定期更换膜组件;为克服膜污染，需采用膜下曝气的方式在膜的表面提供一定的错流流速，造成运行能耗较高;膜组件运行一定时间后需进行清洗。该工艺在适用于中小规模污水生物处理。
由于芦村二号煤矿生活污水量较小，且回用水水质要求较高，进行综合考虑，本工程选择方案二。虽然膜组件的投资成本较高，但也省去了很多基建费用。且由于方案二污泥量少，也同时减少了污泥系统的运行成本。膜组件采用市面上较为先进的新技术，达到低溶解氧，高污泥浓度，最大程度降低了动力消耗。设两套MBR中水一体化设备并列运行，保证了膜清洗时不影响生活污水处理站的正常运行。
3.2 矿井生活污水处理工艺流程 芦村二号煤矿生活污水处理工艺流程见图1
生活污水流经格栅渠后格栅机将污水中的漂浮物拦截并去除，进入调节池，调节池中污水由污水提升泵提升至MBR中水一体化设备，并依次完成厌氧、缺氧、好氧、膜过滤过程。一体化污水处理设备出水一部分进入绿化水池，经消毒后由绿化变频泵供至室外绿化管网用于绿化浇洒;一部分进入选煤厂补水水池，经消毒后由选煤厂补水泵输送至选煤厂。一体化污水处理设备的剩余污泥则通过污泥回流泵排入污泥池，污泥池内污泥经泵输送至板框压滤机进行脱水处理后外运。
4 运行管理效益分析
4.1 运行管理
芦村二号煤矿生活污水处理系统的运行实现了自动控制，自动停、启设备，自动加药、自动排泥的全过程监控。仪表检测系统包括加药流量、处理流量、水池液位和加药箱液位进水和出水浊度等连续自动检测。操作控制柜设有自动、手动二档;巡视有异常情况时将系统处于手动档，可直接在柜上操作。
4.2 效益分析
本次对水处理系统从设计理念，工艺流程，设备選用，平面布局等多个方面进行了优化，选用了符合国家政策的先进节能设备。生活污水达标处理后回用于选煤厂生产补充水、绿化浇洒用水，无外排，回用水量为349.3m3/d，每年可节约水资源约11.5万m3，有效地保护了当地自然环境，具有可观的经济、环境、社会效益。
5 结论
生活污水既是一种污染源，也是一种水资源，特别是芦村二号煤矿所处的缺水地区，处理并回收生活污水具有很好的经济效益和环境效益，缓解了当地的用水压力，减轻了环境负荷，对促进区域发展起到了积极作用。
参考文献：
1.朱文丽. 试探煤矿生活污水处理与利用[J].山东：山东煤炭科技，2016.
2.王凯军，贾立敏. 城市污水生物处理技术开发与应用[M].北京：化学工业出版社，2001.
3.Arsov R，Ribarova I，Nikolov N，et al.Two phase anaerobic technology for domestic wastewater treatment at ambient temperature [J].Water Science and Technology，1999，39（8）：115～122.
4.宋海娇.MBR工艺在住宅小区中水回用中应用研究[J].台州：资源节约与环保，2016.