在我国煤矿开采生活区产生有大量生活污水，生活污水中SS浓度较高，COD浓度较低，同时污水中还存在一些乳化油、苯类的有机污染物。当前对于煤矿生活污水的处理工艺有兼氧、AAO、氧化沟、SBR、MBBR、MBR等，随着生活污水排放标准的提高，要求对污水处理中心进行升级提标和扩容，但存在着增加占地困难、不能停运、改造后运行费用增高等问题。基于兼氧、MABFT、MBR等生物处理工艺的基础上提出了多相泥膜耦合处理工艺，该处理工艺是生物膜法和活性污泥两大工艺耦合而成，发挥了两种处理方法的优势，又避免了各自的劣势，扬长避短，提升了整体的效率。在实验室理论研究的基础上，采用中试试验来考察分析多相泥膜耦合处理工艺在霍州煤电集团团柏煤矿生活污水的可行性及去除效果。
1、材料与方法
1.1 水样来源及水质
本次多相泥膜藕合处理工艺中试试验水样取自团柏煤矿生活污水格栅井，水质情况如下：pH=6.98，COD为189.5mg/L，SS为83.1mg/L，总氮为32.3mg/L，总磷为7.4mg/L，氨氮为24.7mg/L，水质数据为连续15d检测平均值。
1.2 处理工艺及反应器设计
为有效提高煤矿生活污水营养型污染物去除效果，基于A/O、MABFT、MBR等生物处理工艺构建了多相泥膜耦合工艺，处理流程为“兼氧+MABFT+MBR”，如图1。
多相泥膜耦合工艺中试一体化装置包括调节池、兼氧池、MABFT池和MBR池四大部分，如图2。
中试处理装置及材料配置如图3，将煤矿生活污水储存在130L大小的调节池中；由污水泵抽送至100L大小的兼氧池中，兼氧池中布设有30%的兼氧反硝化填料，兼氧池兼具污泥回流反硝化作用；兼氧池泥水混合物流入180L大小的MABFT池，MABFT池中含有高密度生物载体填料及活性污泥；最后污水经100L大小的MBR池（含MBR膜组件）处理，检测过到排放标准后进行排放。
1.3 试验运行条件
煤矿生活污水处理中试试验设计为两个阶段：第一阶段为调试期，时间为10d；第二个阶段为运行期，时间为15d。试验进水水量设定为30L/h；兼氧池内溶解氧控制在0.5~1.5mg/L；好氧池内溶解氧控制在2~5mg/L；在兼氧池内补充80mg/L葡萄糖作为外加反硝化碳源；MBR池设置有污泥回流机构（污泥回流比1:1），回流到兼氧池和MABFT池中；取各反应池上清液进行多次水质测定取平均值。
2、结果与讨论
2.1 多相泥膜耦合工艺对COD的去除
煤矿生活污水中COD来源为生活污水、食堂清洗污水、少量矿井有机污染物污水。采用多相泥膜耦合工艺处理煤矿生活污水后，各生化反应池内COD的变化情况如图4。从图4数据可知，煤矿生活污水COD浓度处于145~215mg/L的范围内，经多相泥膜耦合工艺处理过程中各生化反应池内的COD浓度在1~10d呈现为逐渐下降趋势，COD在兼氧池、MABFT池、MBR池内中被逐步去除，MABFT池内污泥总浓度达到7.9g/L，调试期结束后出水水质COD=21.2mg/L，去除率达到88.81%，这一数据表明在兼氧段COD的去除率达可到60%，反硝化效果显著。
2.2 多相泥膜耦合工艺对氮污染物的去除
煤矿生活污水中的氮污染物主要在好氧段被硝化菌氧化去除。采用多相泥膜耦合工艺处理煤矿生活污水后，各生化反应池内氨氮的变化情况如图5。
从图5数据可知，在兼氧池中氨氮浓度维持在6.5~9.5mg/L。原因分析如下：（1）MBR池回流污泥中的硝化菌仍具有硝化作用；（2）MBR池回流污泥对原水的稀释影响。因此，在兼氧池中部分氨氮污染物被去除。
经MABFT处理后，氨氮浓度均维持在0.8~1.2mg/L左右，氨氮去除率达到96.2%左右。原因分析如下：（1）MABFT内置有富集微生物的高密度填料；（2）MABFT池内污泥浓度较高。二者都可以有效提高氨氮的去除效率。
在多相泥膜耦合工艺处理的后期，对各生化反应池内的总氮浓度及氮元素形态进行监测。监测结果表明：兼氧池、MABFT池、MBR池出水总氮浓度分别为10.3mg/L、5.2mg/L、4.6mg/L；兼氧池氮元素形态主要为氨氮占总氮的52.4%，硝态氮占总氮的43.2%，亚硝态氮占总氮的4.4%；MABFT池氮元素形态主要为硝态氮占总氮的77.7%，氨氮占总氮的17.2%，亚硝态氮占总氮的5.1%；MBR池氮元素形态主要为硝态氮占总氮的65.3%，氨氮占总氮的30.4%，亚硝态氮占总氮的4.3%。从整体分析可知，煤矿生活污水经多相泥膜耦合工艺处理后，出水总氮去除率可达81%，去除效果较为理想。
2.3 多相泥膜耦合工艺对总磷的去除
《城市污水再生利用：工业用水水质标准》规定：污水中总磷的排放标准为≦1.0mg/L，地表水Ⅳ类水质排放标准中总磷更是要求≦0.3mg/L。生物除磷的原理：在好氧条件下，磷被微生物吸收合成细胞，通过排泥得到去除。对多相泥膜耦合工艺处理前后的进水、出水水质中的总磷浓度进行了监测，结果表明：经多相泥膜耦合工艺处理后，煤矿生活污水总磷浓度从6~8mg/L左右降低到0.75mg/L，出水总磷浓度去除率达到了90.5%，总磷去除效果理想。多相泥膜耦合工艺中，MABFT池内含有大量的微生物，在曝气充足的状态下，微生物不断吸收磷合成细胞，有效保障了工艺的除磷效果。
3、结论
通过在霍州煤电集团团柏煤矿进行的多相泥膜耦合处理工艺中试试验研究，得出以下结论：
（1）基于兼氧、MABFT、MBR等生物处理工艺优点的多相泥膜耦合工艺处理煤矿生活污水的方案是可行的，效果理想，出水水质COD、氨氮、总氮、总磷浓度分别为21.2mg/L、0.8~1.2mg/L、4.7mg/L、0.75mg/L，出水水质符合环保排放标准。
（2）处理工艺中MABFT池内的填料可大幅度提高活性污泥富集程度，氨氮去除率达96.2%，总磷去除率达总磷90.5%去除效果。
（3）处理工艺对生活污水总氮去除率可达81%。（来源：霍州煤电集团云厦建筑工程有限公司）
