卞明明，李嘉健，劉建國

（中煤平朔集團(tuán)有限公司 動(dòng)力中心，山西 朔州 036006）

安家?guī)X終端污水處理廠存在問題及解決對策

卞明明，李嘉健，劉建國

（中煤平朔集團(tuán)有限公司 動(dòng)力中心，山西 朔州 036006）

安家?guī)X終端污水處理廠作為安太堡、安家?guī)X礦區(qū)污水外排的終端屏障，投運(yùn)2年多來，受諸多因素影響運(yùn)行過程中出現(xiàn)了一些問題，如排泥泵堵塞、桁架刮泥機(jī)脫軌等，對存在問題進(jìn)行了梳理和分析，并提出了相應(yīng)的解決對策。

污水處理廠；問題；對策

0 引 言

安家?guī)X終端污水處理廠由中煤科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司EPC總承包實(shí)施，于2014年3月中旬投運(yùn)，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為15 000 m3/d，主要處理調(diào)蓄水庫上游生產(chǎn)排水及少量生活污廢水，采用“預(yù)處理、混凝、高效澄清、多介質(zhì)無閥過濾、消毒”相結(jié)合的工藝，出水滿足GB/T18920—2002城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中“道路清掃、消防”類別的相關(guān)規(guī)定，包括 pH值為 6～9、色/度≤30、濁度/NTU≤10、BOD5≤15 mg/L、COD≤50 mg/L、石油類≤1 mg/L。它的設(shè)計(jì)建設(shè)主要是解決4個(gè)方面的問題：①解決安家?guī)X調(diào)蓄水庫淤堵的問題；②解決復(fù)用水水質(zhì)差的問題；③解決水庫安全度汛的問題；④實(shí)現(xiàn)區(qū)域富余污水的達(dá)標(biāo)外排。

1 污水來源

安家?guī)X終端污水處理廠收集污水共有4個(gè)通道：①通過大西溝污水轉(zhuǎn)排泵站收集，污水量約850 m3/d。這部分污水包括安家?guī)X選煤廠和一號井選煤廠的沖洗水、安家?guī)X露天礦礦坑水鶴排水以及安家?guī)X采礦加水站水鶴排水等；②通過南排洪溝匯入，污水量約3 600 m3/d。這部分污水包括安太堡區(qū)域零星生活污水、安太堡引黃凈化車間反沖洗水以及周邊村莊排水等；③通過北排洪溝匯入，污水量約5 500 m3/d。這部分污水包括井工二礦排水以及安太堡和二號井選煤廠沖洗水、事故排水等；④通過庫尾DN2000鋼管排入，污水量約4 700 m3/d。這部分污水主要是井工一礦上窯區(qū)的井下排水。在雨季，因初期雨水沖刷攜帶有煤塵泥沙、水質(zhì)較差，朔州市環(huán)保局也要求進(jìn)行收集，該區(qū)域部分初期雨水最終也通過上述通道進(jìn)入了安家?guī)X終端污水處理廠。

2 存在問題

污水的水質(zhì)和水量是一個(gè)污水處理廠正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素。從安家?guī)X終端污水處理廠投運(yùn)以后的運(yùn)行工況看，進(jìn)廠水量平均為14 850 m3/d，基本在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。但是進(jìn)廠原水的平均懸浮物濃度高達(dá)4 500 mg/L，是設(shè)計(jì)處理能力的3倍。懸浮物的嚴(yán)重超標(biāo)導(dǎo)致了整體排泥系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，頻繁出現(xiàn)排泥泵堵塞、桁架刮泥機(jī)脫軌等問題。安家?guī)X終端污水處理廠工藝流程如圖1所示。

圖1 安家?guī)X終端污水處理廠工藝流程

3 原因分析

懸浮物是由污水?dāng)y帶進(jìn)入安家?guī)X終端污水處理廠的，要對高懸浮物的原因進(jìn)行排查，那就必須結(jié)合污水來源逐一梳理分析：

1）井工一礦上窯區(qū)的井下排水水量大、水質(zhì)差。因配套的井工一礦上窯區(qū)井下水處理站排泥系統(tǒng)處理能力不足，原本由其處理井工一礦上窯區(qū)的大部分井下排水只能轉(zhuǎn)排至安家?guī)X終端污水處理廠處理，這是原設(shè)計(jì)沒有考慮的。這部分污水量約為4 700 m3/d，懸浮物最高達(dá)27 238 mg/L，超過設(shè)計(jì)值的1 650 mg/L的15倍以上。

2）各選煤廠無法做到百分之百的閉路循環(huán)，有時(shí)排水水質(zhì)差。按照正常的生產(chǎn)組織和環(huán)保要求，各選煤廠的沖洗水應(yīng)該回到系統(tǒng)、濃縮池的事故排水應(yīng)該進(jìn)入配套的事故池，但是現(xiàn)在這些高懸浮物的污水有時(shí)也被排入安家?guī)X終端污水處理廠，安家?guī)X終端污水處理廠吸納了這部分污水這是正常的應(yīng)急措施，但是對污水處理廠來講這是突發(fā)狀況，不正常，設(shè)計(jì)也很難去考慮這部分負(fù)荷。例如4月17日安太堡選煤廠濃縮池事故性放空排水取樣化驗(yàn)，懸浮物為16 346 mg/L，接近設(shè)計(jì)值1 650 mg/L的10倍。同時(shí)，在濃縮池放空時(shí)必然導(dǎo)致進(jìn)入污水廠的水量急劇增大，往往造成污水廠過負(fù)荷癱瘓。

3）井工二礦的排水水質(zhì)和水量不穩(wěn)定，沖刷攜帶效應(yīng)明顯。這部分污水量約為3 500 m3/d，但井下排水量突然增大的情況也時(shí)常發(fā)生。因?yàn)檫@部分污水是經(jīng)過井工二礦防洪水池沉淀后再轉(zhuǎn)排的，所以其懸浮物也不高，經(jīng)化驗(yàn)僅為596 mg/L。但在經(jīng)過北排洪溝時(shí)因沖刷作用會攜帶大量煤泥，在北排洪溝取樣化驗(yàn)時(shí)懸浮物最高卻達(dá)到了6 346 mg/L，同時(shí)其水質(zhì)也受井工二礦防洪水池的淤積情況影響。

4）大西溝污水轉(zhuǎn)排泵站轉(zhuǎn)排水質(zhì)沒保證，懸浮物較高。原設(shè)計(jì)是計(jì)劃通過大西溝污水轉(zhuǎn)排泵站的沉淀池將這部分污水進(jìn)行預(yù)處理，降低其懸浮物。但目前因沉淀池淤泥較多、排泥系統(tǒng)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)排水質(zhì)無法保證，經(jīng)取樣化驗(yàn)其懸浮物為1 733 mg/L，這已經(jīng)超過了安家?guī)X終端污水處理廠的設(shè)計(jì)限值。

5）雨季入廠污水沖刷攜帶的懸浮物量非常高，超出預(yù)期。從實(shí)際運(yùn)行情況看，下雨時(shí)安家?guī)X終端污水處理廠進(jìn)廠水質(zhì)會急劇變差。為滿足環(huán)保要求，安太堡、安家?guī)X礦區(qū)的初期雨水是不容許外排的，這個(gè)情況在設(shè)計(jì)之初是有考慮到的，設(shè)計(jì)上增加了調(diào)節(jié)預(yù)沉池的水量和容積，但是未考慮充足的是沖刷攜帶的嚴(yán)重程度。初期雨水混雜污水通過各種明渠明溝匯入污水處理廠，而這些明渠明溝受各種因素影響一般都得不到及時(shí)清理，溝渠內(nèi)淤積的煤泥較多，受沖刷作用就被雨水?dāng)y帶進(jìn)入了安家?guī)X污水處理廠，造成短時(shí)間內(nèi)懸浮物指標(biāo)超過數(shù)倍，遇到暴雨甚至特大暴雨水量在短時(shí)間內(nèi)也會超量。在雙超的情況下，污水處理廠很難正常運(yùn)行。

4 解決對策

針對存在的問題并結(jié)合原因分析，解決思路是源頭管控和終端治理相結(jié)合。因進(jìn)廠污水來源較為復(fù)雜，有一部分呈現(xiàn)“點(diǎn)多量少”的特點(diǎn)，比如選煤廠的沖洗排水、露維中心的沖洗排水等，還有一些是不可控的，比如雨水沖刷因素、周邊村莊排水等，這些只能通過終端治理統(tǒng)一解決；另一部分呈現(xiàn)“量大集中”的特點(diǎn)，比如井工一礦上窯的井下排水、選煤廠濃縮池事故排水等，這些必須做好源頭管控。

4.1 降低入廠原水懸浮物濃度

1）從管理上下功夫。將井下水倉的清理納入公司質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化考核范圍，杜絕其將水倉中淤泥稀釋上排且控制巷道沖洗強(qiáng)度。從技術(shù)層面上將，這個(gè)是能實(shí)現(xiàn)的，而且比較好實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在沒有實(shí)現(xiàn)主要是管理的問題。從影響因素來看，井工礦排水中的懸浮物和選煤廠排水中的懸浮物是礦區(qū)污水懸浮物的主要來源，但是受煤質(zhì)和洗選工藝影響，選煤廠短期內(nèi)做到真正的閉路循環(huán)非常困難，隨著各個(gè)選煤廠洗選任務(wù)的下降，閉路循環(huán)的效果將逐漸好轉(zhuǎn)，那么在此期間控制住井工礦的排水懸浮物就至關(guān)重要了。

2）實(shí)施技術(shù)改造。井工一礦上窯區(qū)井下水處理站承擔(dān)著凈化井工一礦上窯區(qū)排水的任務(wù)，大西溝污水轉(zhuǎn)排泵站承擔(dān)著對大西溝匯流污水預(yù)處理的任務(wù)，在實(shí)際運(yùn)行過程中遇到的問題從表象上看均是泥處理系統(tǒng)無法持續(xù)正常運(yùn)行，本質(zhì)是抗沖擊負(fù)荷能力不足，必須通過技術(shù)改造，提升從刮泥到排泥到脫水整個(gè)工藝環(huán)節(jié)的設(shè)備能力，例如刮泥機(jī)的大泥量抗壓能力、排泥泵的顆粒通過能力等，通過加快實(shí)施井工一礦上窯區(qū)井下水處理站技改工程和大西溝污水轉(zhuǎn)排泵站擴(kuò)能改造工程，以緩解安家?guī)X終端污水處理廠的處理壓力。

3）建立清淤長協(xié)。因?yàn)榈V區(qū)的各類排洪溝、明渠等是按屬地性質(zhì)來管理的，但是污水最終都會匯聚到污水處理廠，造成了各個(gè)單位對于溝渠清淤的看法和重視程度存在極大的差異，尤其是在當(dāng)前各個(gè)單位費(fèi)用都比較緊張的情況下，對溝渠的清淤很難由各個(gè)單位來實(shí)施，因此需從公司層面建立清淤長協(xié)，定期對淤積嚴(yán)重引水涵、南北排洪溝，礦區(qū)“雨污分流”交匯點(diǎn)以及礦區(qū)內(nèi)部分明渠收集系統(tǒng)進(jìn)行清淤，減少攜帶影響。

4.2 提升水廠自身的抗沖擊負(fù)荷能力

1）更換部分排泥泵?，F(xiàn)在預(yù)沉調(diào)節(jié)池及濃縮池配備11臺排泥泵均為5.9 W的飛力泵，現(xiàn)在有4臺已壞，主要原因是磨損嚴(yán)重。從本質(zhì)來說，NP3127型水泵屬于污水泵，介質(zhì)濃度高了必然會堵，而且葉輪設(shè)計(jì)時(shí)并不強(qiáng)調(diào)泥沙的磨損。這對預(yù)沉調(diào)節(jié)池的運(yùn)行管理要求非?？量?，集泥坑中煤泥濃度不能太高而且沙石成分不能大。從該廠的實(shí)際情況看，泥漿泵更合適作為預(yù)沉調(diào)節(jié)池的排泥泵來使用，可以參照工況相識的礦區(qū)選煤廠事故池排泥泵選型更換。

2）桁架刮泥機(jī)改造。因該廠的桁架刮泥機(jī)跨度較大，且預(yù)沉池煤泥量較多，桁架刮泥機(jī)在作業(yè)時(shí)，刮板受力不均導(dǎo)致桁架刮泥機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)脫離運(yùn)行軌道現(xiàn)象，影響污水處理站污泥處理系統(tǒng)正常運(yùn)行?？梢酝ㄟ^增加導(dǎo)向輪來防止桁架刮泥機(jī)脫軌。防脫裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖2。

圖2 防脫裝置結(jié)構(gòu)示意圖

3）增加旋轉(zhuǎn)機(jī)械格柵。由于進(jìn)廠原水有很大一部分是通過明渠來收集的，不可避免的會攜帶各類雜物，尤其是雨季人工清掏雜物勞動(dòng)強(qiáng)度很大，而運(yùn)行人員均為女職工，因而需增設(shè)機(jī)械細(xì)格柵，常用的細(xì)格柵主要有旋轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)和階梯格柵。旋轉(zhuǎn)式格柵屬細(xì)格柵或中格柵一類，其耙齒為金屬制造，耙齒安裝在格柵上下兩端滾軸上連續(xù)旋轉(zhuǎn)，以去除柵條上被攔截的污物；階梯格柵則通過偏心的旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)而移動(dòng)齒耙，由下而上，由移動(dòng)齒耙將污水中的懸浮物從水中逐級推到污物出口處，再從柵渣出口排入傳送帶。階梯格柵外形可作成封閉箱體，減少對周圍環(huán)境的污染。而從實(shí)際使用情況來看，階梯格柵用作細(xì)格柵故障較多，宜采用旋轉(zhuǎn)式機(jī)械格柵。設(shè)計(jì)參數(shù)為：流量Qmax=1.0 m×0.5 m×0.6 m/s=0.3 m3/s=1 080 m3/h、過柵流速Vmax＝0.6 m/s、柵條間隙b=6 mm、柵前水深h＝0.5 m、安裝傾角70°。

4）增設(shè)輻流式沉淀池。為降低預(yù)沉調(diào)節(jié)池的運(yùn)行壓力，在入池前應(yīng)增設(shè)沉淀裝置?？紤]到進(jìn)廠原水中的泥沙量較大且不穩(wěn)定，現(xiàn)場布置場地受限等因素，推薦采用幅流式沉淀池。設(shè)計(jì)參數(shù)：沉砂池表面負(fù)荷1.38 m/h、截留粒度0.10 mm。輻流式沉淀池結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

5 結(jié) 論

國家層面、山西省、朔州市各類環(huán)保督查、檢查、抽查、暗查行動(dòng)頻繁，加之省以下環(huán)保機(jī)構(gòu)監(jiān)測監(jiān)察執(zhí)法垂直管理制度的實(shí)行，平朔公司環(huán)保壓力空前巨大，而安家?guī)X終端污水處理廠可以說是環(huán)保安全的底線，必須保證。通過對該廠運(yùn)行過程中存在問題的梳理分析，結(jié)合實(shí)際情況有針對性地提出了解決方法，這對該廠下一步進(jìn)行技術(shù)改造有一定的指導(dǎo)意義。

圖3 輻流式沉淀池結(jié)構(gòu)示意圖

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【責(zé)任編輯：解連江】

Problems and countermeasures in Anjialing terminal sewage treatment plant

BIAN Mingming,LI Jiajian,LIU Jianguo
(China Coal Pingshuo Group Co.,Ltd.,Shuozhou 036006,China)

As the terminal barrier,the operation for more than two years,Anjialing terminal sewage treatment plant emerges some problems in the running process affected by many factors,such as mud pump blocking,truss scraper derailment.This article analyzes the existing problems and puts forward the corresponding countermeasures.

sewage treatment plant;problem;countermeasure

X52

B

1671－9816（2017）03－0070－04

2016－11－02

卞明明（1985—）男，江蘇南京人，工程師，本科，清華大學(xué)工程碩士，2008年畢業(yè)于太原理工大學(xué)給水排水工程和工程管理專業(yè)，現(xiàn)任中煤平朔集團(tuán)有限公司動(dòng)力中心生產(chǎn)技術(shù)部主管。

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.03.020

卞明明，李嘉健，劉建國.安家?guī)X終端污水處理廠存在問題及解決對策［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（3）：70－73.