1、对现代煤矿污水处理设计的论述摘 要:本文是作者近几年的工作经验总结的，主要的设计层面就煤矿污水处理厂的相关内容展开探讨，概述了煤矿污水的特征与处理要求。关键词:污水处理；设计；分析 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 1 煤矿污水的特征与处理要求 煤矿污水水质在性质上同一般城市污水类似，但又区别于城市污水，其特征主要包括：较大的水质水量变化，偏低的污染物浓度，较好的污水可生化性及较小的处理难度。通常来讲，煤矿不同，在出水要求方面也表现出很大差异，这就要求煤矿应以国家环保部门要求为依据，来对水质处理程度进行确定，从而保障出水水质。且煤矿生活污水中含有的磷、氮会影响水体的富营养化，故
2、要求污水处理厂具有除磷脱氮的效果。2 煤矿污水处理厂建设规模的确定 （1） 通常情况下，矿井工业场地距离居住区并不远，建设一座具备一定规模的共用污水处理厂是一个上佳的选择，且出于对居住区与工业场地间过深排水管道埋设的考虑，可在其中间进行污水提升泵站的设置。这一合建形式，不但节省了投资，也使得运行成本得到大大降低。 （2）当前，一些新建煤矿在设计时以全员效率为依据，表现为较少的劳动定员数量，而当其建成后，便进行大量劳务人员的招聘，大批外来人员涌入煤矿当中，用水量和污水量大幅度增长。这就要求在进行煤矿污水处理厂设计时，应对其预留系数进行充分的考虑。 （3）因煤矿存在较大的污水水质水量变化，使得对污
3、水水质和水量的合理确定同工程的成本、运行费用和效益密切相关。因此，在设计污水处理厂时，应对煤矿的生产、生活用水进行通盘考虑，不留过大余地，避免投资增加、运行低效和设备闲置等问题的产生。煤矿污水水质水量特征可概括为：水质水量变化较大，污染物浓度偏低，即比城市污水低，污水可生化性良好，处理难度小。由于小区污水处理水量较小，管理水平不高，所以，在做工艺设计时尽可能地选用污泥少或者无污泥产生的处理工艺，防止因为污泥处理不善而导致的二次污染。目前较常用的处理工艺大致流程为：污水-调节池-初次沉淀池-生物接触氧化池-二沉池-出水。由于生物接触氧化法有停留时间短、易挂膜等特点，所以生物接触氧化法应用较为广范
4、。生物接触氧化法又称淹没式生物滤池，在反应器内设置填料，废水经过充氧（或在氧化池底部鼓风曝气）后与填料相接触，在生长在填料上的生物膜和填料空隙间的活性污泥双重作用下，使废水得到净化。 3 煤矿污水处理厂设计中的工艺选择与流程设计 20 世纪 90 年代以来，对于污水生物处理的新技术、新工艺研究取得了很大成绩，新的污水处理工艺不断涌现，且他们均兼具节能、稳定、高效和除磷脱氮的功能。其中以生态滤池、氧化沟、成套地埋式接触氧化法、ETS 生态污水处理工艺最为典型。如表 1 所示，为这 4 项工艺的特性与不足对比。通过上述的对比，可以看出，ETS 生态污水处理工艺更具创新性和实用性，应作为煤矿污水处理
5、厂设计中工艺的首要选择。ETS 生态污水处理工艺尚处较新的技术，虽然在表 1 煤矿污水处理工艺对比 居住小区中已经得到了很好的应用和推广，但在煤矿中的使用却十分有限。该技术运用水体自净原理，将人工强化技术纳入其中，于中心处理部分形成了一个生态平衡系统，从而开始对污水中有机污染物的逐级氧化。污染物生态降解的过程是生化作用和光合作用的协同结果。出水水质可靠、稳定，能够满足污水综合排放标准和生产回用水质要求。水温对活性污泥中的细菌、原生物影响较大。在一定的范围内，随着温度的升高，细菌及原生物生长会加速，处理效果也会增强，这个温度范围控制在 1035 之间最适宜。如果温度降低，细菌及原生物生长会减慢，
6、处理效果也会降低。本工程进水水质为居民用水，并且进入主体处理单元的污水来自化粪池上清液，水温保持在 25 左右，水温适宜活性污泥中的细菌、原生物生长。ETS 生态污水处理技术在煤矿污水处理厂设计中的工艺流程如图 1 所示，即分三级来实现污水处理。第一级为调节预处理。其作用主要是去除毛发和较大的悬浮颗粒，分解油脂、脂肪，去除异味，均衡水质，初级降解氮磷和有机物。第二级为沉淀池和生态桶。于生态桶中进行氧化分解和吸收作用，逐级降解磷、氨氮、有机物等污染物。而沉淀池则负责对生态桶出水的处理，来进一步降低悬浮物浓度。第三级为过滤与消毒环节。将细小悬浮物去除，进行沉淀池出水的消毒处理，从而使之满足卫生标准
7、。 图 1 ETS 生态污水处理技术应用的设计流程图 4 煤矿污水处理厂自动控制系统设计分析 煤矿污水处理厂的设计应当与时俱进、对现代化科学技术进行充分的利用。就当前我国现有的煤矿污水处理厂来看，人工控制的继电器接触为普遍形式，其不但耗电量大、自动化水平低、运行不稳定，且难以保证处理水量与出水水质。在自动化控制技术和计算机技术快速发展的现代社会，将其引入到煤矿污水处理厂的设计当中，来实现污水处理的自动化具有十分现实的意义，不但改善传统控制系统的不足，还能够降低成本，节约能耗。 （1）自控系统的功能设计 就煤矿污水处理厂的运行管理层面来看，在线监测与自动控制是关乎污水处理系统能否有效运行的关键所
8、在。这就要求，煤矿污水处理厂的自控系统应包括在线监测、自动控制、生产管理、上位监控、报警及保护等多方面功能。其中，在线检测是 PLC-上位机-模拟屏的模拟量依次传递过程，模拟量包括水温、处理流量、pH 值的多方面检测值；自动控制的完成主要依赖于 PLC 来实现的，通过 PLC 变频来对控制水中溶解氧，使其满足有机物降解需要，达到节约能耗的目的。 （2）自控系统的硬件结构设计 煤矿污水处理厂自控系统如图 2 所示，主要包括 PLC 自控系统、上位机系统、传感器、模拟屏及执行机构等。通过集中控制与管理的方式，故障较少、硬件原件较少，为系统的日常管理提供了便利。其中，上位机采用“人机管理”模式，系统核心为 PLC，且上位机同 PLC 间既相互独立，又彼此联系，其间通过通信接口和通信软件来实现对数据的相互传输与处理，并由上位机发送指令至 PLC，而 PLC 则负责将不同传输控制信号传送至各项控制系统。之后，传感器检测信号经二次仪表、PLC（处理与运算） ，从而最终实现相应数据至上位机的传输。 图 2 煤矿污水处理厂自控系统的硬件结构设计图 5 结语 煤矿污水处理厂的设计是一个较为复杂的系统工程，需借鉴上述内容，结合煤矿具体实际科学地开展，且随着科学技术的快速发展和污水处理厂设计经验的不断积累，人们有理由相信，在煤矿污水处理厂设计中必将融入更多的内容，从而发挥更好的污水处理回收作用。
