煤矿矿井废水处理工程初步方案.docx
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煤矿矿井废水处理工程初步方案
煤矿矿井废水处理工程
初
步
方
案
设
计
1.概述
煤矿在开采过程中会产生一定量的矿井水，其主要污染物为SS、COD、石油类和部分金属、非金属元素，有些矿井水中还含有放射性污染物，这些矿井水排放到自然环境中，对农业、土地、森林等资源造成不同程度的破坏。
另外，煤矿的开采造成大面积地下水位下降。
因此，开展矿井水处理、资源化再利用工作具有非常大的环境、社会和经济效益。
由此可见，矿井废水治理已成当务之急，是环保工作的重点，也是水污染治理的重点，更是采煤业主不可推卸的义务。
业主方积极响应国家环保政策的号召，从保护环境的角度出发，决定对其矿井废水进行综合治理。
我公司根据以往的工程经验，深入调查、并在与业主方沟通基础上，编制本技术方案。
通过利用技术成熟、操作维护管理简单、运行稳定的处理系统消除污染，确保矿井废水通过治理后出水达到GB8978-1996《污水综合排放标准》一级排放标准。
1.1设计范围
根据甲方所提供的有关资料和设计参数，承担本项目污染废水的治理。
本技术方案编制范围包括：
废水处理站（预处理池进水口至最终沉淀集水池出口）内的平面布置，处理工艺流程、各处理单元构筑物的设计施工图，工程所需的设施、设备设计选型、采购、施工、试运行（开车）服务、电控及运行规程制作等，不包括站区内土建、室外照明和站内绿化，甲方提供电源至站区内配电箱。
1.2设计原则
•确保出水排放达到GB8978-1996《污水综合排放标准》一级排放标准。
•选择稳妥可靠、技术成熟先进、管理方便、运行灵活的污水、污泥处理工艺，为污水处理站的建设和运行创造良好的条件。
•总平面布置力求紧凑，土方平衡有序，减少占地面积，注意环境设计。
•妥善处置系统中产生的废渣、垃圾、污泥，避免二次污染。
•建筑物在满足功能要求前提下，做到美观、大方、简洁明快。
•选用国内外先进、可靠、高效、运行稳定、维修、养护简便的设备。
•采用自动控制系统，能基本实现自动化管理。
1.3设计采用的主要规范和标准
甲方提供的水量相关资料（业主提供废水量为800t/h）
《煤炭工业污染物排放标准》（GB20426-2006）
《给水排水设计规范》（GBJ15-88）；
《建设项目环境保护管理条理》（1998年）
（87）国环字第002号“建设项目环境保护设计规定”；
《室外排水设计规范》（GBJ14-87）及其他相关规范；
《建筑给水排水设计规范》GBJ15-88
《给水排水工程结构设计规范》GB50069-2002
《采暖通风和空气调节设计规范》GBJ19-87
《供配电系统设计规范》GB50052-95
《低压配电设计规范》GB50054-95
《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062-92
《工业与民用电力装置的接地设计规范》GBJ65-83
《工业企业照明设计标准》GB50034-92
《工业企业厂界噪声标准》GB12348-90
1.4处理规模的确定
根据甲方提供的相关数据，污水处理站总设计处理能力为Q=400m3/d，即：
qav=16.6m3/h。
1.5设计进水出水水质
参考环评报告及同类企业相关数据，污水水质如下：
污染物
原水浓度（mg/l）
排放浓度（mg/l）
GB8978-1996
pH值
2-6
6-9
6-9
SS
480
≤70
≤70
CODcr
278
≤70
≤70
总镉
0.2
≤0.1
≤0.1
总砷
0.7
≤0.5
≤0.5
总铅
1.8
≤1.0
≤1.0
硫化物
2.0
≤1.0
≤1.0
氟化物
20
≤10
≤10
石油类
25
≤5
≤5
挥发酚
1.5
≤0.5
≤0.5
2.设计技术部分
2.1废水水质分析
煤矿矿井水中的主要污染物为悬浮物（SS），构成这些SS的主要是煤屑、岩粉、粘土等细小颗粒物，尤其是煤粉，其含量为几十到几百毫克/升。
而且煤粉能被重铬酸钾等强氧化剂氧化，显示有较高浓度的COD。
由于在洗煤过程中通常加入一些乳化油等，矿井水中还含有一定量的油类。
煤矿矿井水的污染物特性可概括如下：
①矿井水的主要污染物为SS，而且SS中的煤粉是构成矿井水COD的主要成分；无论是去除污水中的COD还是SS，归根到底是能够有效去除废水中的SS。
②矿井水中的SS含量非常不稳定，不仅同一矿区各矿的矿井水浓度差异较大，并且同一矿井不同时期排水浓度也有很大差异。
这对于物化处理而言，在处理装置的稳定运行方面有较大的影响。
③矿井水中的SS悬浮稳定性好，不易脱稳沉降。
④矿井水的色度较高。
根据煤矿矿井水的水质特点分析，采用目前国内外普遍采用混凝沉淀加过滤的工艺进行处理，但关键是在以下几个方面存在差别：
传统的斜管沉降池容易堵塞，普通混凝沉淀池出水SS偏高，本次设计采用高效的迷宫斜板沉淀技术，迷宫斜板沉淀具有涡流能将颗粒强制输送到沉淀效果良好的迷宫内，所以其沉淀效率为平流式的40～50倍，是普通斜板沉淀池的5倍，是斜管沉淀池的2.3倍。
并具有停留时间短、沉淀效果好、投资少等特点。
具体的设计参数选择上，更好的解决好排泥、合理的加药问题、合理的混凝反应问题等。
在来水水质水量有变化的时候，常规的混凝
沉淀工艺缓冲能力不够，使出水水质波动较大，需要改进。
水处理药剂方面，目前国内外的技术差别主要体现在国外的药剂比较先进，有专门的高分子有机絮凝剂。
我公司经过大量的工程实践、探索和改进，以形成了针对酸性矿井水、高含盐矿井水、高浊度矿井水处理的系列专用药剂，对保证废水的处理效果和处理成本的降低，发挥了重要作用；
`3.工艺设计
3.1推荐工艺流程
经以上分析，我们推荐工艺流程如下：
3.2工艺流程说明
矿井中产生的废水进入调节池，池中投加石灰乳调节水质，池中设置两台搅拌机，混合搅拌。
pH值由控制系统根据水质情况自动运行，它能根据管理人员所设定的pH范围自动投加或停止，这样既方便可靠，又易于管理，也节省了药剂费。
出水通过提升泵提升进入旋流沉砂反应器，在反应器加入混凝剂，在湍流状态下，药剂与废水发生分步混合反应。
而且在旋流状态下，药剂与废水的混合非常完全，形成的矾花基本处在理想状态，保证了混凝沉淀的高效运行。
在反应器内，细煤粉在药剂的作用下形成了容易沉淀的絮体，从废水中分离出来。
石油类则吸附在煤粉絮体上，从废水分离出来，进入污泥处置系统。
废水经旋流沉砂器后，溢流进入迷宫斜板沉淀池，经高效沉淀后，出水中还带有少量的悬浮物质，经无阀过滤器过滤后，出水中还含有一些有毒物质，经消毒池二氧化氯消毒后，出水达标排放，同时可以回用于生活用水。
调节池、旋流沉砂器、迷宫斜板沉淀池和无阀过滤器中产生的污泥排入污泥干化池后，进行自然干化处理，滤液经泵泵入调节池，煤泥可以资源化利用。
3.3工艺参数设计
3.3.1调节池
设计参数：
Q=20m3/h
尺寸：
5×10×3.5m，地下式钢筋砼结构，1座。
水力停留时间：
8h
设置回转风机2台，穿孔管搅拌，Q=2.5m3/min，P=49kpa
设置废水提升泵2台（一用一备），流量Q=30m3/h，扬程H=20m
3.3.2旋流沉砂反应器
设计参数：
Q=20m3/h，
外型尺寸：
φ600×1850mm。
结构：
碳钢防腐
数量：
2台
3.3.3迷宫斜板沉淀池
设计参数：
设计污水流量Q=20m3/h，外型尺寸：
4.0×3.0×3.5m，地下式钢筋混凝土结构，做防腐处理，2座。
设置废水提升泵2台（一用一备），流量Q=30m3/h，扬程H=20m
3.3.4无阀过滤器
选用CBL20-Ⅱ型钢制无阀过滤器2台并联，共2台。
3.3.5消毒澄清池
设计参数：
设计流量Q=20m3/h，停留时间2h，外型尺寸：
4.0×4.0×3.5m，地下式钢筋混凝土结构，数量：
1座。
3.3.6污泥泵
1）调节池排泥泵2台（一用一备），流量Q=5m3/h，扬程H=20m，共2台。
2）迷宫斜板沉淀池排泥泵2台（一用一备），流量Q=5m3/h，扬程H=20m，共4台。
3.3.7投药设备，二氧化氯消毒器
设置酸、石灰、PAM（阳离子型）、PAC自动投药装置各1套，其中石灰、PAM（阳离子型）、PAC设置溶药装置各1套。
设置二氧化氯消毒器1套，有效氯产量为300g/h
3.3.8污泥干化场
因北方冬季气温比较低污泥干化场设置在室内，需建造一间污泥干化车间。
干化池内贴高效过滤砖，尺寸为：
8.0×5.0×1.5m，1座。
3.3.9综合车间
设置加药、控制柜、旋流沉砂器、无阀过滤器等。
尺寸为：
10.0×15.0×4.5m地上式砖混结构，1座。
4.总图设计
4.1位置概况
污水处理站位于设计规划位置，占地面积约为350m2。
4.2总平面布置
4.2.1布置原则
合理布局，保证工艺流程畅通，保证厂内运输畅通。
4.2.2总平面布置
污水处理站用地350m2，构（建）筑物与厂内主干道平行布置。
4.3竖向布置
废水提升进入调节池，池出水用泵提升至旋流沉砂器，然后依次自流迷宫斜板沉淀池、无阀过滤器、消毒澄清池最终出水。
综合车间和污泥干化车间为地上式砖混结构，道路路面与原厂房保持一致。
5.电气与自控
5.1设计依据
《供配电系统设计规范》GB50052-95。
《低压配电设计规范》GB50054-95。
《通用用电设备配电设计规范》GB50055-93。
5.2设计范围
本方案设计为污水处理站内部的低压配电及自动控制系统。
供电电源及其进线均由建设单位负责接至污水处理站配电室。
5.3用电负荷
用电设备装机总容量：
36.5kw，计算有效功率：
30.5kw。
5.4电气控制系统
根据用电设备的分组情况，本污水处理站设有四台电控柜（包括进线柜），分别控制各组的用电设备。
5.5自动控制系统
本污水处理站自动控制系统采用用电设备按组分散控制集中监控的方式。
根据用电设备的分组情况，调节池和反应池控制柜设备由PLC实现自控，污泥脱水控制柜实现连动控制。
6.节能设计
污水处理站消耗的能源主要是电能，其中又以水泵及搅拌设备为重中之重。
水泵的电耗一般占全厂电耗的40%左右，搅拌系统占30%左右，二者都是污水厂节能的关键。
对于水泵，设计时尽量使处理构筑物布置紧凑，连接管路短，以减少水头损失，从而减少水泵的扬程。
同时对水泵实行合理控制，使水泵在高效率段运行。
设计中从以下几方面节能：
•将节约能源，降低电耗作为污水厂设计中的一项重要原则。
•在污水及污泥处理方案的拟定中，将节能作为比选的重要条件。
•主要耗能设备如提升泵、污泥泵、鼓风机均采用新型、节能型设备。
工艺设计中，水泵机组的经常工况点要在高效率区范围内。
•主要设备采用国家推荐的节能设备。
7.环境保护
7.1影响环境的主要项目
7.1.1污水
本项目的污水排放量和排水水质详见1.4及1.5。
7.1.2噪声
该套工艺的没有产生噪音的设备源。
7.1.3废渣
本项目废渣主要来自污泥干化脱水后的煤渣。
7.1.4废气
本项目基本不产生异味。
7.2主要防治措施
主要采用先进的混凝沉淀过滤综合处理方法，其处理工艺流程、工程设施及其处理后水质标准达到污水综合排放一级标准。
煤渣在干化池中干化处理后可回收利用。
8.工程投资估算
8.1编制说明
8.1.1编制依据
·2001年《湖南省建筑工程概算定额》
·1999年《湖南省建筑工程单位估价表》
·2002年《湖南省统一安装工程基价表》
8.1.2设备、材料及有关建筑费用的确定
⑴设备价格
参照有关厂家报价
⑵材料价格按照湖南省建设工程造价管理总站发布的价格信息和近期市场价格。
⑶本概算以污水处理站虚拟围墙内为界，且不包括基础处理费用，也不包括站区内的道路及绿化。
⑷本概算不包括综合车间及污泥干化车间室内保暖，通风等费用（因考虑北方冬季低温，室内需要采取保暖措施）。
8.2投资估算
本工程总投资为：
*******
序号
费用名称
金额（万元）
备注
1
设备及工器具材料购置费
2
土建费用
3
设计费
4
系统安装费
5
调试费
6
运输费
7
管理费
8
税金
总计
8.2.1构建筑物尺寸及费用
序号
名称
尺寸单位（m）
结构形式
价格
（万元）
备注
1
调节池
5×10×5.0m
地下钢筋砼
1座，内涂防腐材料
2
消毒澄清池
4.0×4.0×3.5m
地下钢筋砼
1座
3
迷宫斜板沉淀池
Q=20m3/h，4.0×3.0×3.5m
地下钢筋砼
2座
4
综合车间
10.0×10.0×4.5m
地上砖混结构
1间
5
污泥干化池
8.0×5.0×1.5m
地上砖混结构
1座
6
污泥干化车间
12.0×7.0×2.5m
地上砖混结构
1座
合计
45.5
注：
处理系统各构筑物的容积尺寸等参数以出具的设计施工图为准，施工图需符合实际地形和系统处理效果的要求。
8.2.2主要设备参数及费用
序号
设备名称
规格型号
数量
价格
（万元）
备注
一
工艺设备
1
回转风机
碳钢
2
废水提升泵
两用两备
3
调节池排泥泵
一用一备
4
迷宫斜板沉淀池排泥泵
一用一备
5
调节池内部设备
6
迷宫斜板沉淀池内部设备
7
无阀过滤器
8
旋流沉砂器
9
加药装置
10
二氧化氯消毒器
11
管道阀门
二
电气设备及
控制检测仪器
11
控制柜
1台
12
PH在线仪
2套
在线自控
合计
9.运行费用
运行费用包括动力费、水费、药剂费、人工工资及福利等，但不包括固定资产折旧费。
（1）动力费：
电费按0.6元/kw.h计
（2）工资及福利费:
项目建成后污水处理厂定员1人，工资福利费按15000元/人.年计。
（3）药剂费：
药剂费包括酸、石灰、PAM（阳离子）、PAC等化学药剂等，按年消耗量及市场价格并考虑运费估算。
（4）水费:
污水处理厂耗水量为1.5m3/d，水费按2.5元/m3计，则水费为3.75元/d。
（5）正常生产工期：
每年按330天计算。
详见运行成本计算表。
编号
项目名称
消耗数量
单价
天运行成本
年运行成本
（万元）
1
设备开机能耗
171Kw.h/d
0.6元/Kwh
102.6元/d
3.39
2
人工工资
1人
15000元/年
41.09元/d
1.5
3
药剂
硫酸
15kg/d
2.0元/kg
30元/d
0.99
石灰
60kg/d
0.4元/kg
24元/d
0.79
PAM
0.8kg/d
10元/kg
8元/d
0.26
PAC
4kg/d
1.3元/kg
5.2元/d
0.18
4
自来水
1.5m3/d
2.5元/m3
3.75元/d
0.12
总计
214.6元/d
7.23
单位水量直接处理成本：
0.53元/m3.d。
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