铁法煤业集团三台子污水处理厂的工艺改造
一、项目背景
铁法煤业(集团)有限责任公司三台子矿区污水处理工程是铁法煤业(集团)三台子1井、2井的建设配套项目。该工程由中煤工程设计咨询集团设计研究院于1998年11月完成设计，采用的是以卡鲁塞尔氧化沟为主体构筑物的二级生化处理工艺，处理后的水用于二井的生产中，进而解决三台子二井供水量不足的问题。工程于1998年开工，2001年末，铁法煤业(集团)经过考察和有关专家论证，认为该工艺不适宜北方冬季运行以及污水排放量减少等原因该污水工程停建，2004年3月铁法煤业(集团)有限责任公司委托辽宁省环境科学研究院辽宁北方环境保护有限公司对其污水处理工程进行技术改造设计。
二、水质、水量及排放标准
本工程属于三台子矿区污水处理及复用工程，承担矿区职工居住区、水厂排污水以及一、二井工业场地生活污水和生产废水的输送、处理及复用。职工居住区、水厂排污水以及一、二井污水分别由排水泵站经管道打入污水处理站。经污水处理站处理合格后，回用于2井工业场地防尘洒水、选煤和注浆等。有关废水的水质、水量资料，具体见表1。
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考虑今后的发展，设计水量为5500t/d，229t/h。污水处理厂排水入三台子水库，三台子矿区污水总排放口执行《辽宁省污水与废气排放标准》(DB21-60-89)一级新扩改标准，具体指标见表2。
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回用二井工业场地水执行：GB50215-94防尘洒水水质标准，具体指标见表3。
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综合以上两个标准，取两个标准中指的为设计出水水质指标，具体见表4。
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三、原处理工艺
图1为原处理工艺流程示意图。
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原处理工艺存在的问题及解决措施：原工程采用氧化沟工艺不合适的原因，主要是没有考虑氧化沟工艺的地域适应性和该项目的排水特殊性。铁法煤业 (集团)有限公司三台子矿区地处北温带，年平均气温7.4℃，极端最低气温为-29.6℃一月平均气温-13.9℃，冻结期六个月。污水处理厂来水为矿井涌出水，生活用水也来 自地下水，其温度常年在9℃～1 1℃之间。原卡鲁塞尔氧化沟为无盖池子，其水停留时间长，表曝机使水扬起复氧冬季热量散失快，再加上来水温度低，水温很快降低至活性污泥活性极限温度 5℃左右，使氧化沟失去处理污水的能力。针对氧化沟工艺在铁法煤业三台子矿区污水处理中存在以上问题，在尽量利用原有构筑物和经济有效处理污水原则下，改造方案保持原有工艺流程不变，只是淘汰落后的或不适合的工艺、技术，将原主处理单元 Carrousel氧化沟工艺改为A0活性污法。
四、现处理工艺
原氧化沟四条廊道，将其改为二组 A-O池，污水由池首进入，池尾溢流堰排出。池首段为A段，由水下搅拌机将污泥搅起，使污水与污泥充分接触。好氧段采用盘式微孔曝气器，安装在池底，氧气通过管道由罗茨风机提供。A池对悬浮物的去除率很高，可达80%以上。并且可将悬浮物的48%水解成溶解性物质，因排出的污泥是稳定的，故可取消污泥消化系统，简化工艺流程。A-O工艺与传统二级处理工艺相比，因其基建投资可节省35%～40%，总电耗节省35%，故可降低处理成本40%，具有效率高、能耗低、投资少、处理成本低，简单易行的优点，是北方中小城市污水处理厂的首选工艺。
修改后工艺流程方框图见图2。
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修改后工艺流程说明：
(1)1井、2井和居住区排水分别由各自的排水泵站通过管道，打入污水处理站集水井。污水经过格栅除污机去除漂浮物后，由潜污泵打入沉砂池，在沉砂池中，污水中颗粒度大的泥砂、矿渣等无机物分离沉降。泥砂、矿渣等定期由沉砂池底部排出外运，分离后的上清液排入进水泵房水池。
(2)污水由沉砂池自流入MO池。污水由池首进入，池尾溢流堰排出。A段采用水下搅拌机，使污泥和污水充分接触，O段反应需要氧气由罗茨风机提供，采用微孔曝气器将氧气释放到污水中。
(3)A/O池出水经连通渠流入中间水池，再由潜水提升泵打入气浮间。经管道混合器将絮凝剂加入到污水中，通过气浮机分离的污泥除一部分回流外，另一部分由带式压滤机过滤脱水后，泥饼外运。滤液回进水泵房。出水收集后，流入接触消毒池。
(4)泥水分离设备出水自流入接触消毒池，消毒用氯气在池首由加氯机直接加入消毒池中，接触时间约1h。
(5)经消毒后的污水自流入出水泵房，由泵房内的潜水泵提升加压打入回用管路，将出水送至三台子二井工业场地，作为注浆、选煤的用水。改造后的工艺核心为A-O段，该工艺是在20世纪80年代初开创的工艺流程，其特点不仅对BOD等生化指标有较高的去除率，而且作为将反硝化反应器前置的系统，对氨氮也具有良好的去处效果，是目前采用比较广泛的一种脱氮工艺。
该工程于2005年初竣工，调试工作于2005年7月11日开始。根据设计水质情况，生物系统调试采用的主要方法为直接培养法，即先使氧化池内充满新鲜污水，经化验监测污水中的COD值为200mg/L左右，严格控制工艺控制参数，DO在厌氧池控制在0.1mg/L以下，在缺氧池控制在0.5mg/L以下，在好氧池控制在2ms/L～3mg/L闷曝3d后，待污水中的COD值降到100mg/L左右，静沉6h，然后用潜水泵排出1/4氧化池容积的污水，再补充满新鲜污水，经化验监测污水中COD值为120mg/L左右，继续闷曝3d后，待污水中的COD值降到50mg/L左右，静沉4h，然后用潜水泵排出1/3氧化池容积的污水，再补充满新鲜污水，依此类推，逐渐增大补充新鲜污水的数量，直至与每天设计进水量相同为止。经过一个半月时间的调试，至2005年九月末，出水BOD、SS、COD、氨氮、大肠杆菌等指标均可达到设计要求。该项目于2005年10月末正式通过环保监测验收。
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