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我国不仅水资源缺乏而且水污染形势严峻,是世界13 个贫水国之一,污水资源化利用是一条有效的节水途径。既可减少污染,又可增加可利用的水资源,能够明显提高环境效益和经济效益。济宁三号煤矿是设计年产量500 万t 的特大型现代化矿井,配套建设规模为2×300 MW 电厂一座,为大用水终端,仅电厂采用地下深井水作为冷却补充水一项,夏季需用量为18 000 m3/d,冬季为12 000 m3/d。矿区位于山东省济宁市微山湖畔,生活污水排放量为4 500 m3/d,受纳水体为南阳湖,国家南水北调工程核心保护流域。针对特殊的地理环境和矿区产业布局,济宁三号煤矿采用生活污水资源化利用工程处理生活污水〔1〕。处理后的水用于电厂循环冷却补充水,实现了生活污水零排放,取得了较好的效果。
1 设计目标和水质指标
根据济宁三号煤矿生活污水排放量,确定生活污水设计规模为4 500 m3/d。产生的生活污水主要来源于煤矿办公洗排水、食堂洗涤水、澡堂洗浴水、单身宿舍排水等。与城市生活污水相比含有一定煤屑、泥砂杂质,所以悬浮物含量较高,有机物(BOD5)浓度相对较低,大量的洗浴污水使洗涤剂等成分含量较高。
生活污水原水水质指标COD 150~250 mg/L,BOD40~100 mg/L,SS 100~200 mg/L,pH 7.74,氨氮8.68mg/L。设计出水水质指标为COD≤20 mg/L,BOD≤4 mg/L,SS≤10 mg/L,pH 6~9,氨氮≤1 mg/L,达到地表水环境质量标准GB 3838—2002Ⅲ类要求。DB37/T1575—2010 中要求电厂循环水补充水水质满足COD≤30 mg/L,BOD≤5 mg/L,SS≤10 mg/L,pH 7.0~8.5,氨氮≤5 mg/L。因此,处理后生活污水可作为电厂循环冷却补充水实现生活污水零排放。
2 处理工艺选择
基于目前我国污水处理技术现状,根据济宁三号煤矿生活污水水质特点和设计处理目标,处理工艺设计由三级处理单元组成,即一级物化处理,二级生化处理,三级深度处理的工艺。工艺流程如图 1所示。
图 1 工艺流程示意图
物化处理采用机械格栅、旋流除砂工艺去除生活污水中的杂物和泥砂〔2〕;生化处理采用卡鲁塞尔氧化沟生化处理工艺分解、稳定和去除水中有机污染成分; 深度处理采用微絮凝过滤+生物活性炭滤池+消毒工艺,将生化处理后污水进一步澄清、过滤、消毒,达到地表水环境质量标准GB 3838—2002Ⅲ类要求,作为电厂循环冷却水补充水。污泥采用污泥浓缩池+带式压榨脱水机的处理工艺,剩余污泥经污泥浓缩池浓缩后,由带式压榨脱水机压榨脱水后外运填埋。
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