水处理工艺说明.docx
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水处理工艺说明
甘肃省万胜矿业有限公司甜水堡煤矿
180m3/h矿井水&30m3/h*2生活饮用水
处理系统
设
计
方
案
内蒙古煤炭科学研究院有限责任公司
一、工程概况
1.位置交通
环县甜水堡矿区位于甘肃省庆阳市环县西北角与宁夏回族自治区盐池县交界处。
行政区划属环县甜水堡镇管辖。
地理坐标东经106°45′14″-106°47′56″，北纬37°03′02″-37°09′16″。
矿区南北走向长（2.4＋9.3）11.7km，东西倾斜平均宽3.2km，矿区面积约（5.3＋29.66）34.96km2。
环县至吴忠公路（国道G211线）经过甜水堡镇。
自甜水堡镇向南距环县93km，西峰251km，西安523km，北距吴忠117km。
向北经吴忠距包（头）兰（州）铁路的青铜峡车站159km，矿区内有简易公路与国道G211线相通，交通比较方便。
（见交通位置图）。
2.矿井水处理设计能力：
根据国家环保政策，矿井建设的同时，必须建设矿井水处理站，另外，根据“节约用水、一水多用”原则，矿井下排水经处理后可回用于矿井井下消防洒水、选煤生产用水、防火灌浆用水等生产用水，以及办公冲厕用水、场地绿化用水等。
建设矿井水处理站，将井下排水处理后回用于生产用水等，达到井下污水零排放。
不仅解决了矿井水外排引起的环境污染问题，而且节约了水资源，具有明显的经济环境和社会效益。
而且目前该地区的水资源匮乏，必须将矿井水进行深度处理达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-85）指标，以满足生活饮用水用途，本工程将180m3/h矿井水全部进行处理成《污水综合排放标准》GB8978-1996一级标准排放，并将其中60m3/h的矿井水进行深度处理成《生活饮用水卫生标准》（GB5749-85）的生活饮用水满足煤矿职工生活用水，生活饮用水远期预留二套2*30m3/h。
经过本处理系统污水处理污水回用能缓解本地区煤矿水资源的供需矛盾，有着重大的意义。
二、编制依据
1、《城市区域环境噪声标准》GB3096-93
2、《室外排水设计规范》GBJ14-87
3、《给水排水工程结构设计规范》GBJ69-84
4、《污水综合排放标准》GB8978-1996
5、《生活饮用水卫生标准》GB5749-1985
6、《活性炭净水器》CJ3023-1993
7、《水处理设备技术条件》JB/T2932-1999
三、设计原则
1、充分考虑二次污染的防治，要求运行噪声低，处理设施要有密封措施，尽量减小对周围环境的影响；
2、系统操作简单，维护管理方便，工程周期短，使用寿命长；
3、系统能自动运行，经常性运行费用低，总投资省；
3、污泥产生量少，并能保证有可靠的出路；
四、编制范围
矿井水处理及生活饮用水处理设备选型及构筑物选型计算。
五、设计参数
1、矿井水水质报告
陕西省饮用水产品质量监督检验站
检验报告
委托单位：
万胜矿业有限公司报告批号：
2011GC46第2页共3页
送样编号
水仓
检测编号
2011gc65
序号
毒理指标
检验项目
单位
检测结果
指标限制
单项判定
1
砷
mg/L
0.002
0.01
符合
2
镉
mg/L
＜0.0002
0.005
符合
3
铬（六价）
mg/L
0.20
0.05
不符合
4
铝
mg/L
＜0.002
0.01
符合
5
汞
mg/L
＜0.0004
0.001
符合
6
硒
mg/L
0.002
0.01
符合
7
氰化物（以CN计）
mg/L
＜0.002
0.05
符合
8
氟化物（以F计）
mg/L
1.6
1.0
不符合
9
硝酸盐（以N计）
mg/L
72.9
10（地下水源限制时20）
不符合
10
三氯甲烷
mg/L
＜0.0002
0.06
符合
11
四氯化碳
mg/L
＜0.0002
0.002
符合
序号
感官性状和一般化学指标
检验项目
单位
检测结果
指标限制
单项判定
1
色度（钴铂色度单位）
NTU
＜5
15
符合
2
浑浊度（散射浑浊度单位）
——
4.7
1（水源与净水技术限制时为3）
不符合
3
臭和味
——
无异臭、异味
无异臭、异味
符合
4
肉眼可见物
无量纲
少量白色悬浮物
无
不符合
5
pH
mg/L
8.0
不小于6.5不大于8.5
符合
6
铝
mg/L
0.02
0.2
符合
7
铁
mg/L
＜0.03
0.3
符合
8
锰
mg/L
＜0.01
0.1
符合
9
铜
mg/L
＜0.05
1
符合
10
锌
mg/L
＜0.05
1
符合
11
氯化物
mg/L
2782
250
不符合
12
硝酸盐
mg/L
2220
250
不符合
13
溶解性总固体
mg/L
8505
1000
不符合
14
总硬度（以CaCO3计）
mg/L
1716
450
不符合
15
耗氧量（CODMn法，以O3计）
mg/L
2.0
3（水源限制，原水耗氧量大于6mg/L时为5）
符合
16
挥发酚类（以苯酚计）
mg/L
＜0.002
0.002
符合
17
阴离子合成洗涤剂
mg/L
＜0.05
0.3
符合
序号
放射性指标
检验项目
单位
检测结果
指导值
单项判定
1
总α放射性
Bq/L
＜0.02
0.5
符合
2
总β放射性
Bq/L
＜0.03
1
符合
污水主要为来自来煤矿矿井水，为典型的矿井水，具体设计指标如下：
2、水量
1）矿井水处理部分
根据业主提供的数据为180m3/d。
2）生活饮用水处理部分
考虑部分设计余量，设计按：
30m3/h*2套设计，远期预留一套30m3/h*2（25C）。
3、出水水质
1）矿井水处理部分
出水水质达到《井下消防、洒水水质标准》GB50383-2006
名称
单位
数值
悬浮物含量
mg/L
不超过30
悬浮物粒度
mm
不超过0.3
pH
6-9
大肠菌群数
不超过3个/L
2）生活饮用水处理部分
出水水质达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-85）中的相关指标。
名称
单位
数值
CODCr
mg/L
≤10
色度
度
≤15，并不得呈现其他异色
混浊度
度
≤3，特殊情况≤5
嗅和味
----
不得有异臭、异味
肉眼可见物
----
不得含有
细菌总数
个/mL
≤100
总大肠菌群
个/L
≤3
游离余氯
mg/L
在与水接触30min后应不低于0.3mg/L
TDS
mg/L
≤1000
总硬度
mg/L
≤450
3）设置形式
部分设施（主要为水池等构筑物）为室外设置，部分为室内建筑。
六、工艺选择
1、井下涌水特点
煤矿废水虽然经过经过沉淀预处理，水质依然达不到出水标准，其主要含有固体悬浮物、色度、浊度、细菌及COD。
2、工艺确定
1）矿井水处理部分
废水主要污染项目为煤粉悬浮物（SS）、色度、浊度、细菌及COD。
色度、浊度主要是水中的煤粉悬浮物引起的；COD主要是煤粉的自身耗氧量引起的。
只要将废水的煤粉悬浮物去除，则色度、浊度、和COD就自然降价。
水中的细菌大多粘附在悬浮颗粒上，经过混凝、沉淀、过滤可去除大多数细菌，再经消毒，就可达到达到排放要求，并增加消毒装置。
因此本项目去除矿井废水中的煤粉悬浮物及有机污染物是废水处理的关键。
根据以上论述，本处理系统主要是将该污水经过混凝反应，然后再经过斜管沉淀池，并采用多介质过滤。
为了达到出水要求的细菌学指标，出水口还需要增加消毒装置。
2）生活饮用水处理部分
由于深度处理要求达到《生活饮用水卫生标准》GB5749-85还远远不够，因此工艺还需要进一步去除COD及其他有机污染物，由于污水处理的已经达到或超过一级排放标准，因此设计再采用活性炭过滤器去除水中的有机物，保护后级处理系统，其核心技术采用反渗透，去除水中的绝大部分污染物确保水质达到设计要求。
为了确保细菌指标达到出水要求，后级增加消毒设备与污水处理部分的设备合用。
3、工艺流程图
1）矿井水处理工艺
PAC
↓
矿井水→预沉调节池→潜污泵→静态混合器→一体化净水器→净水池→井下回用水泵→使用点
↑
ClO2
2）饮用水处理工艺
加药阻垢剂
↓↓
净水池→回用水泵→软化沉淀池→软水箱→盘式过滤器→超滤装置→超滤水箱→RO供水泵→保安过滤器→RO装置→纯水箱→供水泵→使用点
↑
消毒
3）污泥处理工艺
来自一体化净水器及沉淀池的污泥→污泥浓缩池→污泥螺杆泵→离心脱水机→干泥外运↓
滤液回流至调节池
4、工艺简介
1）矿井水处理工艺
根据用户废水水质、水量、处理后要求达到的水质标准，结合以往工程的经验及本煤矿的具体情况，提出以上处理工艺。
本工艺分废水调节、加药系统、混凝沉淀、过滤及消毒部分。
矿井水在矿井下经过提升调节池，在调节池内调匀水质水量后进入混凝反应池，经过投加混凝药剂并反应后进入斜管沉淀池，沉淀池将沉淀大部分SS，为了达到设计出水要求工艺中设置了混凝、沉淀、过滤及消毒技术技术。
经过以上处理工艺出水水质能够达到设计要求。
2）饮用水处理工艺
由于矿井水的TDS（溶解性总固体）及硬度指标超标，因此设计首先对经净水设备处理后的废水采用加药软化的方法，降低反渗透进水硬度，再通过盘式过滤器和超滤装置进行处理，以保护RO膜的正常使用，RO是先进的膜分离技术。
经过该装置的处理，出水能够确保满足设计要求。
5、工艺特性
1）凭先进的技术、精良的制作、优良的出水和良好的服务，该工艺得到了广大用户的欢迎，同时也得到了国家环保局、科委、建设部等有关部委的大力推广。
2）沉淀过滤是一种成熟的物化处理工艺，具有效率高、占地面积小、处理效果稳定。
3）该工艺成熟、可靠。
4）反渗透系统选用美国DOW公司专业生产厂商的标准膜元件，以确保出水水质及水量，提高设备的可靠性，其过程采用全自动控制，可以24小时连续运行，满足用户要求。
5）关键器件采用进口品牌，以确保系统的可靠性。
七、工艺说明
1、矿井水处理部分
1）调节池
为使污水处理系统连续稳定地运行，同时调节水量和均化水质，所以设计一预沉调节池，不仅能使井下排水均质、均量，有效地承受井下泵房不定量排水产生的冲击负荷，保证处理设施正常运行；而且能起到很好的预沉作用。
在预沉池后端设置调节池，调节池内置潜污泵，以保证一定的额定流量提升至污水处理设备。
选用WQ型潜污泵两台，1用1备。
预沉池上方设置行车式刮泥机，排泥采用泵吸式为了污泥在调节池中沉降。
2）加药装置
为了有效地去除水中的煤粉悬浮物，在水中投加絮凝剂，所以在水中投加絮凝剂建议投加聚合氯化铝（PAC），PAC对高浊度、低浊度、低水温、高色度都有较好的混凝效果。
它形成的絮凝体快且颗粒大而重，易沉淀，适用的pH值范围较宽。
投加混凝剂后，水中的杂质通过混凝架桥作用生成胶体并与水中其他胶体颗粒进行吸附，使其絮凝生成胶体较大颗粒沉淀物，然后经后道的一休化净水器进行分离处理，达到固液分离的目的。
3）静态混合器
静态混合器主要用于原水与药液的混合，在系统中投加凝聚剂通过混合器进行三级微涡叶片混合，使药剂与原水混合均匀。
材质采用FRP制造。
4）净水器
本净水器采用一体化净水处理装置，是集混合、反应、絮凝、集泥、排泥、沉淀、集水配水、及于一体的多元化设备,对进水浊度冲击适应性强。
出水浊度控制为15NTU（进水浊度小于1000NTU）。
在反应采用新技术以加强吸附凝聚效果，沉淀区采用六角蜂窝填料斜管装填方式与水流方向相反。
斜管内水流上升流速控制成设定流速，斜管上清水区高度为达到设计的要求、反应室内设置折板布置，使流速梯度值由大到小，使药剂与水多方位接触，水中悬浮物絮凝成疏水性物质，上部出水经过溢流后至沉淀区。
沉淀区内进水装置采用多孔板形式，原水与沉降物再次充分碰撞接触经过斜管填料沉降后，去除几乎所有絮凝体及机械杂质.经过一定使用条件,还具有除藻功能。
出水经过集水穿孔式汇集后至集水槽，再通过配水进入过滤器进行过滤。
沉降物经过斜板进入污泥斗,由排泥管靠重力将污泥排至污泥浓缩池，排泥阀采用蝶阀，有由操作人员定期排泥。
沉淀出水由配水箱进入各室砂滤池进行过滤，滤料采用高效的双层滤料过滤，在滤料的选用上，考虑到泡沫塑料珠加工制造的困难以及价格高等问题，采用了价格低、强度大、耐摩擦、易冲洗、使用寿命长的无烟煤和石英砂为滤料。
5）中间水池
中间水池主要是将过滤水缓冲一下，经提升进入下一道生活饮用水处理工序，其余排放。
设计停留时间为1hr，结构采用钢砼结构。
中间水池内设置中间水泵2台。
中间水池兼作消毒水池、反洗水池及排放水池，内部进行分格处理。
6）二氧化氯发生器
为了使系统出水符合生活杂用水标准，必须对自动净水器出水进行杀菌消毒处理，使水中的细菌指标达到设计要求。
本工程杀菌剂采用二氧化氯。
二氧化氯易溶于水在水中不分解，具有广谱、高效、快速的杀菌效果，其杀菌能力是氯气的3-5倍。
二氧化氯的发生采用化学法，在负压条件下将氯酸钠水溶液与盐酸定量输送到反应系统中，经过加温、曝气反应、产出二氧化氯和氯气的混合气体，经吸收系统形成一定的二氧化氯混合消毒液，由投加系统自动投加到清水池中。
清水池同时兼作消毒反应池。
生活饮用水处理部分与污水处理部分的消毒装置合用。
2、生活饮用水处理部分
1）超滤装置
中空纤维超滤膜分离技术是一种广泛应用于溶液和气体物质分离、浓缩和提纯的分离技术。
它利用具有选择透过能力的薄膜做分离介质，膜壁密布微孔，原液在一定压力下通过膜的一侧，溶剂及小分子溶质透过膜壁为滤出液，而较大分子（分子量大于10万）的溶质被膜截留，从而达到物质分离及浓缩的目的。
膜分离过程为动态过滤过程，大分子溶质被膜壁阻隔，随浓缩液流出膜组件，膜不易被堵塞，可连续长期使用。
过滤过程可在常温、低压下运行，无相态变化，高效节能。
.
中空纤维膜是分离膜的一种重要形式。
在单位体积膜组件中，中空纤维膜的有效膜面积最大，过滤分离效率高，容易清洗，结构简单，操作方便，在生产过程不产生二次污染。
该结构是中空纤维膜结构，由纤维挤压形成。
这种纤维具有非对称结构且细如发丝，大约42微米（0.0016英寸）内径为85微米（0.0033英寸）。
数百万支纤维形成一束，在约150cm长度处对折，并将等长的多孔塑料管插入束中作给水分布器。
该纤维束两端用环氧树脂封装形成一个透水的管板与一个阻水的挡板以防止给水旁流到浓水出口。
2）阻垢剂投加装置
阻垢剂加药装置的作用是在反渗透之前母管中，加入高效率的专用阻垢剂，以防止反渗透浓水侧产生结垢。
反渗透的工作过程是原水在膜的一侧从一端流向另一端，水分子透过膜表面，从原水侧到达另一侧，而无机盐就留在原来的一侧。
随着原水的流程逐渐增长，水分子不断从原水中取走，留在原水中的含盐量逐步增大，即原水逐步得到浓缩，而最终成为浓水，从装置中排出。
3）RO装置
☆保安过滤器
保安过滤器过滤精度为5μm，其作用是截留原水带来的大于5μm的颗粒，以防止其进入反渗透系统。
因颗粒经高压泵加速后可能击穿反渗透膜组件，为避免造成大量漏盐的情况和划伤高压泵的叶轮，所以在反渗透前设置保安过滤器。
过滤器中的滤元为可更换卡式滤棒，同时附有压力检测系统当过滤器进出口压差大于0.15MPa时，提醒用户及时更换滤芯。
5μm保安过滤器采用耐腐蚀的不锈钢材质外壳，滤芯为PP熔喷纺棉。
☆高压水泵
高压泵的作用是为反渗透本体装置提供足够的进水压力，保证反渗透膜的正常运行。
系统设置1台高压泵，出力为15m3/h，扬程为144m的不锈钢高压泵，该泵具有占地小、噪音低、功耗少、易维护等优点。
☆RO装置
反渗透装置是系统中最主要的脱盐装置，反渗透系统利用反渗透膜的特性来除去水中绝大部分可溶性盐分、胶体、有机物及微生物。
经过预处理水质满足反渗透进水要求后，进入置于压力容器内的膜组件，水分子和极少量的小分子量物质通过膜层，经收集管道集中后出水。
反之不能通过的就经由另一组收集管道集中后通往浓水排放管排出系统之外。
系统的进水、产水和浓水管道上都装有一系列的控制阀门、监控仪表及程控操作系统，它们将保证设备能长期保质、保量地系统化运行。
☆化学清洗装置
无论预处理如何彻底，反渗透经过长期使用后，反渗透膜表面仍会受到结垢的污染。
因此反渗透清洗装置的主要作用是根据反渗透膜运行污染的情况，配制一定浓度的特定的清洗溶液，清除反渗透膜中的污染物质，以恢复膜的原有特性。
4）净水池
经过处理后的进入清水池，为了增强消毒混合效果，清水池进行分格，该清水池同时作为反洗水池。
设计停留时间为4h，材质采用结构采用钢砼结构。
七、主要构筑物及设备参数
1、主要构筑物参数：
1）平流式沉淀池
单只规格：
24000（L）*6000（W）*4000（D）mm
有效深度：
3.5m/半地下式设置
单只设计HRT：
3h
数量：
2座钢砼结构
在预沉池上方配置桁架式刮泥机和污泥提升泵，桁架式刮泥机主要用刮吸池底沉淀下来的有机物及其它杂质，减轻后级处理设备处理负荷。
污泥用污泥泵送至污泥浓缩池内。
2）调节池
单只规格：
120000*8000*4500mm
有效深度：
4m
数量：
1座钢砼结构
3）净水池
规格：
15000*8000*5500mm
有效水深：
5m
数量：
2座
设计HRT：
6.6h钢砼结构
4）反洗水收集池
规格：
8000*8000*5500mm
有效水深：
5m
数量：
1座钢砼结构
5）污泥浓缩池
规格：
Φ8000*4500mm
有效深度：
4m
数量：
1座钢砼结构
结构型式：
钢砼结构
6）净水设备间
规格：
35000*10000*4800mm
数量：
1座彩钢结构
7）饮用水设备间
规格：
18000*10000*4800mm
数量：
1座设置于净水设备间内
2、主要设备参数
2.1矿井水处理部分
1）、桁架式刮泥机
型号：
SH-6000
数量：
2台
跨度：
5.0m
功率：
1.5Kw
2）、污泥提升泵（配套自耦装置）
型号：
40WQ15-15-1.5
数量：
2台（一用一备）
流量：
15m3/h
扬程：
15m
电机功率：
1.5KW
3）、调节池提升泵
型号：
80WQ50-15-4
流量：
60m3/h
扬程：
15m
功率：
4kW
数量：
4台（3用1备）
4）、静态混合器
型号：
YX-125
公称直径：
DN125
流速：
0.9-1.2m/s
材质：
FRP
数量：
3只
5）、PAC加药装置（配套计量泵、药箱、搅拌机）
数量：
1套
型号：
JY-I
投加药剂：
PAC
最大投加量：
50mg/L
正常投药量：
30mg/L
药剂浓度：
5%
6）、PAM加药装置（配套计量泵、药箱、搅拌机）
数量：
1套
型号：
JY-I
投加药剂：
PAM
最大投加量：
5mg/l
正常投药量：
3mg/l
药剂浓度：
0.2%
7）、净水器
设备型号：
RYJS-60
数量：
3台
单台处理能力：
60m3/h
材质：
碳钢环氧防腐
净水器规格：
13000（L）*2800（W）*3000（H）mm
8）、反洗泵
型号：
ISW200-315A
流量：
243t/h
扬程：
24.5m
材质：
铸铁
功率：
22kW
数量：
2台
9）、二氧化氯发生器
型号：
HB-1000
纯二氧化氯产量：
≥1000g/h
规格：
700（L）*500（W）*1100（H）
功率：
0.4kW
10）、污泥中心筒
型号：
φ500mm
材质：
碳钢环氧防腐
11）、污泥浓缩机
型号：
NS－8
数量：
1台
功率：
1.5kW
12）、污泥螺杆泵
型号：
G50－1
流量：
10t/h
扬程：
60m
功率：
5.5kW
数量：
2台
13）、离心脱水机
型号：
LW300－1200－N
处理能力：
1～5m3/h
功率：
15KW
14）、污泥输送装置
型号：
LS-300
数量：
2台（1台为倾斜安装）
直径：
Φ300
15）、污泥储存斗
数量：
1台
材料：
Q235-A
防腐：
内涂环氧沥青涂料3—4层，外表涂防锈漆3—4层。
容积：
6m3
2.2生活饮用水处理部分
1）回用水泵
型号：
80WQ50-20-5.5
流量：
75t/h
扬程：
16m
功率：
5.5kW
数量：
2台（1用1备）
2）软化沉淀装置
数量：
1台
材质：
碳钢防腐
规格：
10000*6000*4000mm
处理量：
75m3/h
3）静态混合器
型号：
YX-125
公称直径：
DN125
流速：
0.9-1.2m/s
材质：
FRP
数量：
1只
4）Na2CO3加药装置（配套计量泵、药箱、搅拌机）
数量：
1套
型号：
JY-I
投加药剂：
Na2CO3
最大投加量：
50mg/l
正常投药量：
20mg/l
药剂浓度：
5%
5）软化水箱
数量：
1台
材质：
碳钢防腐
规格：
φ5000*5000mm
有效容积：
80m3/h
6）软水泵
型号：
SLW65-125（I）A
流量：
43t/h
扬程：
16m
功率：
4kW
数量：
3台（2用1备）
7）盘式过滤器
数量：
2套
材质：
304
型号：
JY2－4
处理量：
40m3/h
设计压力：
0.6MPa
8）超滤装置
设备参数
--型号
RYUF-40
--数量
2套
运行工况
--净出力
40m3/h
--回收率
≥88%
--出水SDI
≤2（短时≤3）
--出水浊度
≤0.2NTU
膜元件
--膜元件制造商
美国陶氏
--型号
SFP-2640
--材质
PVDF
--适用PH
2-11
--适用温度
1-40℃
--清毒用次氯酸钠最大浓度
5000PPm
--壳体材质
UPVC
--组件外径
225mm
--组件长度
2360mm
--膜元件数量
16支/套
--标准膜面积
20m2/每支
--最大跨膜压力
2.1bar
--进水最大颗粒直径
300um
--中空纤维丝内径
0.7mm
--中空纤维丝外径
1.3mm
--设计压力
≤0.3MPa
--最大进水压力
≤0.5MPa
--反洗强度
120L/m2.h
--反洗压力
≤0.24MPa
组合滑架
--材质
碳钢
--防腐
环氧
--数量
2套
9）超滤反洗水泵
型号：
SLW80-160A
流量：
61t/h
扬程：
24m
功率：
7.5kW
数量：
2台（1用1备）
10）阻垢剂加药装置（配套计量泵、药箱、搅拌机）
数量：
1套
型号：
JY-I
投加药剂：
PTR0100B
正常投药量：
2mg/l
药剂配备浓度：
9%
11）反渗透装置
数量：
2套
型号：
RYRO-30
产水
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