項(xiàng)目背景:
1、水資源浪費(fèi)長(zhǎng)期以來(lái)，采煤對(duì)地下水造成了嚴(yán)重破壞。絕大部分礦井水，被以直排方式，流入河道、田野，這不僅造成水資源的白白浪費(fèi)，也污染了環(huán)境。社會(huì)對(duì)此反響強(qiáng)烈的同時(shí)，煤礦企業(yè)也倍感壓力。
2、解決礦區(qū)飲水問(wèn)題，大大節(jié)省生產(chǎn)用水成本煤礦企業(yè)開始對(duì)礦井水進(jìn)行更加深度的處理，有些輕度污染的礦井水，經(jīng)過(guò)處理之后直接可以用于礦區(qū)，甚至為附近居民供給生活飲用水；而有的經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單沉淀過(guò)濾處理后，直接用于煤礦生產(chǎn)、消防用水及礦區(qū)綠植澆灌等用途，這不僅解決了礦區(qū)生活飲用水的緊缺現(xiàn)狀，同時(shí)在生產(chǎn)用水逐年漲價(jià)的情況下，大大節(jié)省了生產(chǎn)用水成本。
項(xiàng)目概況：
某煤礦井廢水2000噸/天，在了解廢水基本情況并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地考察后，進(jìn)行工藝構(gòu)思并設(shè)計(jì)解決方案。
二、項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案
進(jìn)出水水質(zhì)設(shè)計(jì)方案：
1、設(shè)計(jì)規(guī)模
設(shè)計(jì)處理水量：2000m3/d，24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。
2、設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)
該項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)水為甲方提供的第三方檢測(cè)數(shù)據(jù)。因?yàn)橐┙o礦區(qū)生活用水、生活飲用水及排放到地表三類水中。所以，出水既需要達(dá)到《生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006），又要達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中的三類水標(biāo)準(zhǔn)。
3、進(jìn)出水水質(zhì)設(shè)計(jì)方案具體參數(shù)：
礦井水主要是由于煤礦開采破壞了煤系上覆含水層而形成的井下涌水，初始流入井筒和巷道的涌水未受到污染時(shí)為清潔水，在開拓及采煤過(guò)程中易受到污染。根據(jù)進(jìn)出水水質(zhì)可知該礦井水為中性，無(wú)有毒重金屬物質(zhì)，但SS、TN含量較高，大腸桿菌數(shù)和菌落總數(shù)也比較高（需要說(shuō)明的是一般礦井水中均有一定量的COD，但其主要是由煤粉引起的，并因水中還原性碳元素所致，一般隨懸浮物的去除，COD也隨之去除）。本工程礦井水處理后，既要作為生活飲用水，又要將多余部分排放至地表三類水中。經(jīng)以上分析，本工藝主要考慮去除COD、SS、菌落數(shù)、TN等。尤其是TN的去除需要達(dá)到地表三類標(biāo)準(zhǔn)。由于原水中含鹽量并不高，且TN處理精度要求嚴(yán)格，因此，本工藝采用了專業(yè)脫氮樹脂對(duì)總氮進(jìn)行深度處理。
綜上所述，項(xiàng)目采用了“生化、混凝沉淀及專用脫氮離子交換樹脂”的組合式處理工藝。
1、根據(jù)水中氮的形態(tài)，可對(duì)該廢水直接進(jìn)行反硝化，由于廢水中BOD5的含量很低，需另外投加碳源，但外加碳源無(wú)法控制，會(huì)引起有機(jī)物超標(biāo)。因此需在反硝化池后接氧化池，去除多余碳源，同時(shí)對(duì)廢水中可能存在的有機(jī)氮或氨氮進(jìn)行硝化反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮。好氧池末端設(shè)有內(nèi)循環(huán)，將好氧池末端水，部分回流至缺氧池前段，對(duì)殘余或部分新產(chǎn)生的亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮進(jìn)行反硝化脫氮，從而對(duì)生化脫氮起保障作用。2、因出水需達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中的三類水標(biāo)準(zhǔn)，即總氮要≤1mg/l。該標(biāo)準(zhǔn)較嚴(yán)，普通的生化處理脫氮很難達(dá)到，所以對(duì)好氧池后端的出水進(jìn)行離子樹脂交換，用專業(yè)脫氮樹脂對(duì)廢水中硝態(tài)氮進(jìn)行深度去除，穩(wěn)定做到1mg/l以下。
四、流程及單元工藝設(shè)計(jì)
工藝流程：
1、主要工藝流程圖
調(diào)節(jié)池：
主要作用：均質(zhì)、均量，穩(wěn)定pH值在6-8之間；
結(jié)構(gòu)：地下鋼結(jié)構(gòu)；
工藝尺寸：14x10x4.5m(有效水深4米)；
有效容積：536m3；
反應(yīng)時(shí)間：6.45h；
主要設(shè)備：
1、浮球液位計(jì)：數(shù)量：1臺(tái)；
2、離心泵：數(shù)量2臺(tái)（1用1備）；Q：100m3/h，H：1520m，N: 15kw；材質(zhì)：鑄鐵；
3、引水桶：數(shù)量2個(gè)，材質(zhì)：Q235；
4、電磁流量計(jì)：數(shù)量：1臺(tái)，口徑：DN150。
缺氧池：
主要作用：廢水進(jìn)入鐵碳床，通過(guò)微電解反應(yīng)對(duì)有機(jī)物進(jìn)行預(yù)氧化，提高廢水可生化性，為后續(xù)生化處理創(chuàng)造條件；
結(jié)構(gòu)：半地下鋼砼結(jié)構(gòu)；
設(shè)進(jìn)水硝態(tài)氮：25mg/L，出水硝態(tài)氮：8mg/L；
設(shè)計(jì)污泥負(fù)荷：0.06kgNO3-N/（kgMLSS.d）；
MLSS：2500mg/L；
有效容積：400m3；
工藝尺寸：16x5x5.5m（有效深度5m）；
反應(yīng)時(shí)間：4.8小時(shí)；
主要設(shè)備：
1、乙酸鈉加藥系統(tǒng)：
機(jī)械隔膜泵：數(shù)量：1個(gè)；Q：200L/h，P：3bar；
溶藥桶：數(shù)量：1個(gè)；材質(zhì)：PE；容積：5m3；
溶藥桶攪拌器（不銹鋼材質(zhì)）：數(shù)量：1臺(tái)；
2、組合填料：400m3；材質(zhì)：醛化維綸絲
3、填料框：材質(zhì)：Q235；2套；
4、潛水?dāng)嚢杵鳎?.1kw；4臺(tái)；材質(zhì)：sus304。
好氧池：
主要作用：在有氧狀態(tài)下，微生物降解廢水中的有機(jī)物，對(duì)有機(jī)氮進(jìn)行硝化作用；
結(jié)構(gòu)：半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)；
工藝尺寸：16x5x5.5m（有效水深4.8米）；
有效容積：384m3；
反應(yīng)時(shí)間：4.6h；
主要設(shè)備：
1、曝氣盤片：數(shù)量：600套；盤片直徑：200mm；膜材質(zhì)：EPDM；
2、組合填料：數(shù)量：560m3；材質(zhì)：醛化維綸絲；
3、填料框：數(shù)量：2套；材料：Q235；
4、羅茨風(fēng)機(jī)：數(shù)量：2臺(tái)（1用1備）；
Q：25.92m3/min，H：6m，r：1000r/min， N：45kw
5、內(nèi)回流泵：數(shù)量：2臺(tái)（1用1備）；Q：100m3/h，H：10-15m；
6、引水桶：數(shù)量：2個(gè)。
沉淀池：
主要作用：利用泥水密度差，對(duì)絮凝反應(yīng)出水實(shí)現(xiàn)泥水分離，出水自流進(jìn)入水解酸化池，污泥重力流排入已建污水處理系統(tǒng)污泥池，使出水SS小于8mg/l；
結(jié)構(gòu)：半地下鋼砼結(jié)構(gòu)；
表面負(fù)荷：0.5m3/m2.h；
工藝尺寸：Φ12x4.5m；
主要設(shè)備：
1、周邊傳動(dòng)半橋式刮泥機(jī)：數(shù)量：1臺(tái)；直徑：12m；材質(zhì)：碳鋼防腐；
2、污泥回流泵：數(shù)量：2臺(tái)，1用1備；Q：100m3/h，H：10-15m。
中間水池：
主要作用：起二次提升作用；
結(jié)構(gòu)：半地下鋼砼結(jié)構(gòu)；
設(shè)計(jì)規(guī)模：2000m3/d；
設(shè)計(jì)流量：83m3/h；
工藝尺寸：14x6x4.5m（有效水深4米）；
水力停留時(shí)間：4.0h；
主要設(shè)備：
1、浮球液位計(jì)：數(shù)量：1臺(tái)；
2、離心泵：數(shù)量2臺(tái)（1用1備）；
Q：100m3/h，H：20-25m，N: 3 kw；材質(zhì)：鑄鐵；
3、引水桶：數(shù)量2個(gè)，材質(zhì)：Q235；
4、電磁流量計(jì)：數(shù)量：1臺(tái)，口徑：DN150。
砂、炭濾池/罐：
主要作用：去除比重較輕，不易通過(guò)重力作用去除的懸浮物及有機(jī)物雜質(zhì)，過(guò)濾精度20μm，防止離子交換樹脂堵塞；
結(jié)構(gòu)：半地下鋼砼結(jié)構(gòu)；
設(shè)計(jì)規(guī)模：2000m3/d；
設(shè)計(jì)流量：83m3/h；
工藝尺寸：Φ3.25x3.5m（內(nèi)徑*總高）；
主要設(shè)備：
1、石英砂罐：數(shù)量：1套，填充高度1200mm；
2、活性炭罐：數(shù)量：1套，填充高度1200mm；
3、濾料：各10m3。
保安過(guò)濾器：
主要作用：進(jìn)水前對(duì)原水進(jìn)行過(guò)濾處理，除去固體懸浮物雜質(zhì)，控制SS<1mg/l，防止堵塞樹脂；
材質(zhì)：SUS304；數(shù)量：1臺(tái)，1μm濾芯。
離子交換床：
主要作用：在進(jìn)水硝酸鹽氮8mg/l左右情況下，保證出水總氮含量<1mg/l。用常規(guī)的普通陰離子交換樹脂處理含硫酸鹽水中的硝酸鹽是困難的。因?yàn)闃渲瑤缀踅粨Q了水中的所有的硫酸鹽后，才與硝酸鹽交換。即硫酸鹽的存在會(huì)降低樹脂對(duì)硝酸鹽的去除能力。
采用科海思（北京）科技有限公司Tulsimer?A-62MP硝態(tài)氮選擇性樹脂優(yōu)先交換硝酸鹽，對(duì)硝酸鹽的交換容量不受水中硫酸鹽（<500mg/l）的影響。A-62MP樹脂對(duì)水中（低鹽環(huán)境）陰離子的選擇性順序依次為：NO3-?>
SO42- > Cl-> HCO3-
結(jié)構(gòu)：Q235；
單組設(shè)計(jì)流量：45m3/h；
工作流速：8BV/h；
單組工藝尺寸：Φ2.35x3m；共2組，一用一備；
樹脂有效高度：1.5m；
主要設(shè)備：
1、鋼結(jié)構(gòu)罐體：Φ2.35x3m，數(shù)量2套，一用一備；
2、樹脂體積：13m3；
3、再生罐：10m3；材質(zhì)：PE；
4、再生泵：8-10m3/h，H：10-15m；耐腐蝕；數(shù)量：3臺(tái)，2用1備；
5、玻璃管流量計(jì)：8-10m3/h，數(shù)量，2臺(tái)。
污泥池：
主要作用：接受沉淀池污泥，并由泵送至原污泥處理系統(tǒng)；
結(jié)構(gòu)：半地下鋼砼結(jié)構(gòu)；
工藝尺寸：5.5x3.5 x2.5m（有效水深2米）；
有效容積：33.28m3；
主要設(shè)備：
1、疊螺機(jī)：DL301，數(shù)量1套；
2、螺桿泵：G30-1，數(shù)量2臺(tái)，1用1備；
3、液位計(jì)：數(shù)量：1臺(tái)。
紫外：
經(jīng)過(guò)專用脫氮樹脂處理，總氮達(dá)到地表三類的水，一般經(jīng)過(guò)裝置后用于礦區(qū)生活飲用水，余量部分會(huì)直接達(dá)標(biāo)排放或用于澆灌綠植及礦區(qū)其他生產(chǎn)、生活用水。
3、運(yùn)行中部分問(wèn)題解決辦法匯總
（1）總氮出水不達(dá)標(biāo)：樹脂進(jìn)水總氮>10mg/l，則調(diào)節(jié)污泥回流比，控制生化產(chǎn)水總氮含量；流速過(guò)快，導(dǎo)致接觸時(shí)間短，則需降低流速，正常流速范圍5-20BV/H；樹脂進(jìn)水壓力不夠，建議2-3kg的進(jìn)水壓力為宜；布水器布水不均，大罐體建議采用爪狀布水器。
（2）樹脂污染：樹脂被懸浮物雜質(zhì)或活性污泥（可能有水溶性有機(jī)物）污堵，用10%氯化鈉+2%氫氧化鈉的堿性鹽溶液逆流快速?zèng)_洗（4BV/H流速），直至出水干凈清澈為止，輔以空氣擦洗效果更佳。
（3）再生不下來(lái)：樹脂吸附效果沒(méi)問(wèn)題，再生總是不徹底，則需要排查罐體尺寸（反洗膨脹空間是否足夠）、再生/反洗泵流量、揚(yáng)程及管路是否能滿足使用要求（過(guò)大或過(guò)?。?、再生劑成分是否有問(wèn)題（是否含有強(qiáng)氧化劑、成分含量夠不夠等）。
（4）微生物滋生：間歇運(yùn)行，超過(guò)7天以上不運(yùn)行，則需用鹽水浸泡，以免藻類和等微生物滋生，影響樹脂功能，下次使用前沖洗干凈繼續(xù)使用。