矿井污水处理方案.docx
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矿井污水处理方案
一、井下水处理站技术方案
第一章概述
1.1工程名称
南仙泉煤矿井下水处理站工程。
1.2建设单位
长治县西池乡南仙泉煤矿。
1.3编制原则
1）执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法规、规范及标准；
2）采用先进、可靠、合理的处理工艺，工艺设计应有较大的灵活性、可调性，以适应水量、水质的变化。
设备选型合理、可靠、先进；
3）在确保处理效果的前提下，做到工艺流程简洁、操作简单、管理方便、占地小、投资省、运行费用低；
4）尽量提高自动化控制程度，以便提高运行管理水平，降低劳动强度。
1.4编制范围
本方案的设计范围如下：
1）南仙泉煤矿井下水处理工艺技术方案设计；
2）污水处理构筑物及其附属购置物设计（不含外围管网设计）；
3）污水处理电气自控设计（含污水处理站建筑物内部照明系统设计）；
4）污水处理站投资估算及其经济技术分析；
1.5设计依据
1）煤矿排水水质检测结果
2）国家污水排放相关标准
3）《煤炭工业水污染物排放标准》
4）饮用水卫生标准（GB5749-2006）
5）《GBJ14-87室外排水设计规范》
6）《GB5096-93环境噪声标准》
第二章工程概况
2.1项目背景
煤炭在我国能源结构中占70％以上，煤炭开采过程中会排放大量废水，若不经处理直接排放，势必对环境造成严重污染，同时造成水资源的大量浪费，无法实现循环经济的目标。
据统计我国40％的矿区严重缺水，已制约了煤炭生产的发展。
矿区多处于山区，水资源更为缺乏，地表水又多为间歇性河流，枯洪水季节流量相当悬殊，常年流量稀释能力差，排入河流的污水造成严重污染。
因此，开发、管理、利用好煤矿水资源，对煤炭工业可持续发展具有重要意义。
矿井污水经治理后综合利用，对矿区经济的发展起到至关重要的作用
随着政府支持力度的加大和企业意识的不断提高，很多企业对污染物排放治理力度不断加大，因此，坪上煤业有限责任公司提出将该矿达标处理后的《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T8920-2002及《矿井防尘洒水用水水质标准》GB50215-2005。
2.2设计原则
1）本设计严格执行环境保护的有关各项规定，保证矿井水处理后各项指标均达到设计要求；
2）立足国内，采用技术先进、经济可行的处理工艺，降低工程投资和处理成本；
3）根据煤矿企业特点，采用可靠的自动控制系统，便于管理，减少维修工作量；
4）设计中尽量利用设备和构筑物结合的方法，同时保证新建矿井水处理设施高效、节能，管理运行、维修方便；主要净化处理设施采用钢砼结构，确保使用寿命；
5）选择流程时尽可能减少运行费用，降低造价。
2.3设计规模
根据业主提供的资料，矿井正常涌水量为75m3/h，最大为150m3/h，确定污水处理量为：
150m3/h
2.4设计水质
设计进水水质
表2－1矿井污水水质指标单位mg/l
项目
数值
项目
数值
CODcr
SS
小于2000
色度
PH
6-9
NH3-N
-
浊度
-
设计出水水质
矿井污水出水指标单位mg/l
项目
数值
项目
数值
CODcr
≤50
SS
≤30
BOD5
≤10
PH
6～9
NH3-N
≤15
悬浮物粒径
≤0.3mm
第三章工程设计
3.1处理工艺确定原则
根据已经确定的条件和要求，在污水处理达到杂用水和防尘洒水用
水的总体方案确定中，需遵循以下的原则：
1）所选工艺必须技术先进、成熟，对水质变化的适应能力强，运行
稳定便于管理，能保证出水水质满足杂用水的水质标准；
2）采用先进、合理、可靠的处理工艺，在确保处理效果的前提下，
做到工艺流程简洁、操作简单、管理方便、占地小、投资省、运行费用低；
3）所选工艺要易于操作、运行灵活且便于管理，能根据水质的变化
对工艺的运行参数和操作进行适当的调整；
4）所选工艺及设备自动化程度要高，便于提高操作管理水平，降低
劳动强度；
3.2处理工艺的选择
矿井污水工艺的选择：
煤矿污水处理在上世纪80年代采用活性污泥法处理工艺的较多，由于污水中有机物含量太低，在运转过程中微生物得不到最低限度的营养物质，形不成沉降性能较好的活性污泥，运转不起来。
氧化沟水处理工艺，也存在同样的问题，由于营养物质低，形成的污泥沉降性能差，基本没有可以回流的污泥，致使氧化沟系统变成了附加曝气的带状平流沉淀池，达不到处理要求。
随着水处理技术的不断发展，目前煤矿废水主要应用加药混凝沉淀的水与泥分离技术，随之产生的一体化净化器是首选设备，目前在全国煤炭行业小型污水处理得以广泛的推广与应用，因此本方案最终决定，采用一体化净化器作为此次的主体工艺。
矿井污水：
采用调节沉淀+一体化净水器+精密过滤和消毒的核心工艺，详见工艺流程图。
3.3工艺特点
矿井污水工艺特点
1）本工艺通过高新技术，将直流混凝、重力分离、固液分离、直接过滤、虹吸反洗及污泥浓缩等过程有机融合为一体，在同一罐体内完成废水的多级净化，实现了在线式快速连续高效处理。
2）处理效率高（废水净化时间根据SS浓度不同一般只有20-30分钟，净化水可回用或排放）。
3）占地面积小（只有传统工艺的1/8-1/10，以单台处理10m3/h废水的设备为例，占地面积仅为9m2）。
4）污泥浓缩快（从设备底流排出的污泥易脱水、干化快，并且可适用于各种干化和自然干化池\场）。
5）工艺路线短，运行稳定可靠，管理操作简单（每班只需1人兼管，也可实行自控）。
。
6）投资费用低（比国外同类先进产品价格低70%）。
7）处理效果好，处理出水SS可达到3～15mg/L，COD去除率可达到40-99.9%。
经处理的水可以重复使用，实现“零排放”。
3.4工艺流程
矿井污水处理及回用工艺流程
3.5工艺流程说明
矿井污水
矿井污水经矿区内的管网或地下沟渠汇集到污水处理站，进入到调节池，在调节池中进行时间停留，调节待处理污水的水质和水量，调节池底面的部分煤渣通过行车式吸泥机抽吸至污泥池，调节池的出水由管道泵进入煤泥净化器之，在管道中通过加药系统对污水进行加药，投加混凝剂PAC和助凝剂PAM，起到加快污水的沉淀、絮凝的目的，加药后的水再进入到煤泥净化器中经沉淀、过滤等一系列处理后，汇集到中间水池，中间水池的水可达到国家排放标准，需要进一步深度处理的水再通过管道泵进入双亲可逆过滤器，过滤出水进入清水经二氧化氯发生器消毒，供防尘回用。
其中煤泥净化器和精密过滤器需定期进行反冲洗，反冲洗采用水反冲洗，水源来自清水池，反冲洗污水返回到调节池，与原污水混合，煤泥水净化器定期排泥，排放到污泥池，污泥池的污泥经螺杆泵进入带式压滤机，压干的污泥由汽车外运，压滤的滤液回流至调节池。
3.6工艺段功能说明
1）调节水池
矿井污水经矿区内管网或地下沟渠引至调节池。
由于污水水量和水质在不同时间内有较大的差异和变化，为使污水在后序设备中的正常稳定运行，特设调节池，把排进的高浓度低浓度水混合均匀，起到调节水量、稳定水质的目的，不受污水高峰流量和浓度的影响，确保后级处理系统的稳定可靠。
污水在调节池中进行水力停留，停留时间为矿井水2小时，进行污水处理前的调节。
调节池设立一应急旁通管路，检修爬梯等基本配套设施。
调节池的污水将由污水提升泵调节地送入后序处理设备。
调节池采用平流式结构，在池顶上安装有泵吸式吸泥机，通过液下吸渣泵将沉淀在池底的污泥抽吸到排泥槽进入污泥池，在泵吸泥机上安装有浮挡刮板，将调节池的表面的浮油刮进集油槽进入污泥池，刮油时通过调节堰门调节液面高度确保浮油容易进入浮油槽。
2）全自动煤泥净水器
BJ系列全自动煤泥净水器利用直流混凝、微絮凝造粒、动态把关过滤和压缩沉淀的原理，将污水净化中的混凝反应、重力沉降、动态过滤、污泥浓缩等处理技术有机组合集成在一起，在同一罐体内短时间（20-30分钟）完成污水的多级净化。
全自动煤泥净化器通过虹吸作用实现自动反洗过滤部分，反冲洗水源来自原水，反冲洗后的水并入调节池，继续进行再处理。
同时净化器定期排泥，泥水混合物排入到污泥池进行沉淀后进行压滤处理。
3）中间水池
经过污水处理系统处理后的水，汇集到中间水池，此时出水达到国家一级排放标准，可作为井下生产用水，以及地表绿化用水、消防用水等提供了可靠的保障。
4）污泥池
调节池的煤渣排至污泥池，同时全自动煤泥净水器定期排泥，排至污泥池，污泥池内煤泥水经过时间停留后，底部含泥量较高的煤泥可直接进行销售。
5）双亲可逆过滤器
在中间水池的池内设有水泵，将中间水池的水抽至双亲可逆过滤器，过滤器采用纤维作为滤料，过滤精度达到0.2mm，进水压力为0.25MPa，双亲可逆过滤器的出水进入至清水池，二氧化氯发生器产生的ClO2进入清水池作为消毒剂，出水可作为回用水，作为洗浴及杂用水。
过滤器的反洗采用清水作为反洗水源，反洗出水回流至调节池。
6）清水池
清水池作为精密过滤器的出水的贮水池，同时作为过滤器反洗的水源，一般设计为密封形式，以防灰尘或其它杂物的进入。
7）压滤机及其配套部分
煤泥净化器及调节沉淀池产生的污泥进入污泥池通过污泥螺杆泵抽至压滤机，压滤机采用带式，配套PAM加药装置，絮凝系统、皮带输送机等配套设施。
压出的干污泥由货车拉出污水处理场。
3.7单元设计
规 格
15.0m×6.0m×4.5m
有效容积
360m3
水力停留时间
大于2.4Hr
结构形式
钢筋砼，地下结构
占地面积
90m2
配置设备
污水提升泵100QW85-20-7.5,Q=85m3/h，H=20m，N=7.5kw3台
PBM-6000型行车式泵吸泥机（配两台液下排渣泵）
TY-600调节堰门（配手动启闭机）
1）调节沉淀池
2）一体化煤泥净化器
规 格
8000×3020×4100mm
结构形式
钢制+防腐（安装于地上）
占地面积
24.2m2
水力停留时间
80～90min
处理量
Q单=80m3/h
数 量
2台
安装配件
滤板、滤帽、滤料、斜板、管道静态混合器、PAC/PAM加药装置
3）中间水池
规 格
10.00×6.0×4.50m
有效容积
240m3
水力停留时间
1.6Hr
结构形式
钢筋砼，半地下结构
占地面积
160m2
安装配件
反洗水泵ISG80-160IB,流量86.4m3/h，扬程24米，功率11KW2台
4）双亲可逆过滤器
规 格
QLJ-2000
结构形式
钢制+防腐（安装于地上）
占地面积
3.14m2
过滤速度
30m/h
处理量
Q单=80m3/h
数 量
2台
安装配件
滤板、滤料、反洗搅拌装置、进出水阀门
5）污泥池
规 格
10.00×6.00×4.50m
有效容积
240m3
结构形式
钢筋砼，全地下结构
占地面积
60m2
配置设备
污泥螺杆泵G-702台
6）清水池
规 格
4.00×4.00×4.50m
有效容积
64m3
结构形式
钢筋砼，全地下结构
占地面积
16m2
配置设备
反洗水泵ISG80-160IB,流量86.4m3/h，扬程24米，功率11KW2台
7）带式压滤机
规 格
DY-1500
结构形式
钢制+防腐（安装于地上）
占地面积
10m2
处理量
15m3/h
数 量
1台
安装配件
反洗水泵、混合絮凝系统、空压机、皮带输送机、PAM加药装置
8）设备间及电柜室
规 格
20.00×8.00×6.00m
结构形式
轻钢结构或砖混结构
占地面积
160m2
配备设备
放置加药装置、净水器、双亲可逆过滤器、带式压滤机、电控柜、药剂库
3.7设备简介
1）行车式泵吸泥机
行车式泵吸泥机适用于污水处理厂沉淀池和排水沉淀池，用于排除沉积在池底的污泥。
本机排泥采用吸泥泵将沉淀在池底的污泥由吸泥管通过泵叶的作用排至池外的污泥槽中。
本机采用桁架结构、比传统机构重量大大减轻，且维护简单方便、运行费用低。
驱动结构采用摆线减速电机通过轴带动两边行走轮及工作桥。
在工作桥上设有二台吸泥泵，吸泥泵在行车运行的同时打开，将污泥吸出。
2）全自动煤泥净化器
BJ系列一体化煤泥净化器是我公司根据多年的工作经验研制开发的新型污水物化处理设备。
设备采用综合反应、沉淀和过滤三个净水工艺于一体，具有设备结构紧凑一体化，管理方便、占地少；工程基建量小、投产快、易组合配套，有利工程分期建设；可间断或连续运行。
性能稳定、处理效率高，工作无噪声。
混凝沉淀一体化净水设备利用直流混凝、微絮凝造粒、动态把关过滤和
压缩沉淀的原理，将污水净化中的混凝反应、离心分离、重力沉降等处理技术有机结合集成在一起，在同一罐内短时间（45－60分钟）完成污水的多级净化。
直流混凝原理：
混凝沉淀一体化净水设备不需要混凝反应池，是靠泵前负压和管道混合器将无机药液一并吸入，通过泵体混合和管道混合，并防止形成矾花或较大絮体。
完成直流混凝后的废水高速进入斜板沉淀，污泥由于自身重力作用下滑到锥形泥斗区浓缩，沉淀后的出水进入过滤层，尚有少量质量小的颗粒漂浮物随着净化水进入过滤区，过滤区内采用特殊结构、微小粒径的悬浮滤料被滤料截除，出水进入中间水池。
3）加药装置
JY型加药装置专供水处理系统中投加液态水质稳定剂之用，还可用于投加液体消杀剂、混凝剂和类似上述性能的水处理药剂。
加药装置配有一个内衬玻璃钢防腐层的药剂溶解槽，并配有一套电动搅拌机，一个PVC材质的药剂中间箱，一套投药装置、配管及钢制平台梯子等原件组成一个整体。
本设备具有结构紧凑、安装操作方便、性能稳定等特点。
且能耗小、耐腐蚀、低噪音。
普遍适用于给水工程中混凝剂、助凝剂、消毒剂的溶解、搅拌及投加；各种酸碱溶液的配置及投加；软化、脱盐水处理中再生液的配置及投加；循环冷却水水质稳定剂的配置及投加。
4）管式静态混合器
管式静态混合器具有快速高效，低能耗的管道螺旋混合。
对于两种介质的混合时间短，扩散效果达90％以上。
可节省药剂用量约20～30％。
而且结构简单占地面积小。
在给排水和环保工程中对投加各种混凝剂、助凝剂、臭氧、液氯及酸碱中和、气水混合等方面都非常有效。
对提高水处理效果，节省能源，具有重大的经济意义。
管道混合器一般为三节组成，每节混合器有一个180°扭曲的固定螺旋叶片，分左旋和右旋两种。
相邻两节中的螺旋叶片旋转方向相反，并相错90°。
为便于安装螺旋叶片，筒体做成两个半圆形，两端均用法兰连接，筒体缝隙之间用环氧树脂粘合，保证其密封要求。
混合器的螺旋叶片不动，仅是被混合的物料或介质的运动，流体通过它除产生降压外，它不用外部能源。
主要是流动分割、径向混合、反向旋转，两种介质不断激烈掺混扩散，达到混合目的。
5）双亲可逆过滤器
双亲可逆纤维球是采用高新技术使纤维分子结构发生变化，分子结构优
化重组，生成性能稳定的新的分子基团，从而达到双亲双疏的特性，即纤维球静态（过滤）时亲油疏水，而动态（反洗）时亲水疏油。
双亲可逆纤维作滤原，保持了原有纤维呈柔性、可压缩，孔隙率大、截污能力强；工作时滤层孔隙上疏松、下致密，符合理想滤层的孔隙分布；比重大于水，易反洗，材质优良，有较强的耐腐性和抗化学浸蚀的性能。
所以可将不易用沉淀去除的微小悬浮物截留，根据不同的水源水质，选择不同型号、性能的滤原可达到满意的所需效果；该设备适用于油田注水、油库清洗水、机械加工，更适合于矿井水微量含油含悬浮物的高精度过滤。
6）带式压滤机
该机广泛应用于污泥的机械脱水,具有连续生产、耗电少、处理量大和操
作维护方便等优点。
本机设计了入水区重力脱水装置,有较长的重力脱水区域,使自由水与污泥充分分离,然后进入预压辊、低压辊和高压辊的三级压力脱水系统，使污泥逐渐加压脱水。
本机的滤带涨紧系统，采用气动自动涨紧装置,纠偏装置是由高灵敏气动检测开关即时感应，并随时将偏离误差信号传给PLC自动控制,自动调整。
滤带运行速度为机械（变频）调速。
整机为框架开式结构，造型美观，结构合理、自动化程度高、运行可靠、维修方便。
框架表面采用了先进的热喷锌防腐处理技术；导向轴辊、压榨轴辊、预压、低压脱水辊采用优质不锈钢材质；高压脱水辊表面采用了静电喷涂技术进行表面强化处理；纠偏辊采用优质包胶处理。
机架两侧加装不锈钢挡水板；接水盘、前围板,、调整轴辊的螺杆、螺母、及所有紧固件均采用不锈钢材料。
可根据用户的要求确定整机材质。
7）二氧化氯发生器
XDX型ClO2发生器是以盐酸和氯酸钠溶液为原料，在一定温度及催化剂和负压的条件下，反应生成二氧化氯混合气体的一种新型消毒设备。
二氧化氯作为目前国际上公认的新一代强
力高效消毒剂，已被世界各国才采用，二氧化氯具有广泛、高效、快捷的杀菌效果，其杀菌能力在现有氯系消毒剂中效果非常明显。
二氧化氯发生器由原料供给系统、反应系统、温控系统、吸收系统和控制系统组成。
工作时，含氯无机盐与酸性化学剂被定量输送到反应系统内，在催化剂的作用下，反应生成ClO2和Cl2的混合气体，经过吸收系统吸收后形成具有一定ClO2浓度的消毒溶液，然后投加到待处理水中。
第四章电气设计
4.1设计范围
煤矿矿区内污水处理站电气设计。
4.2设计界限
本设计以南仙泉煤矿矿井水处理站内配电室低压电源进线电缆终端头为界。
终端头以下部分为本设计内容，终端头以上部分包括电缆进线及相应配电开关均由甲方相关部门确定。
4.3设计依据
（1）工艺结构等主体专业条件
（2）电气标准规范
《供配电系统设计规范》GB50052-95
《10kV及以下变电所设计规范》GB50053-94
《低压配电设计规范》GB50054-95
《电力工程电缆设计规范》（GB50217-94）
4.4供电系统
由上级变配电所就近提供两回路低压380V电源。
低压侧采用单母线不分段系统，两路进线电源一用一备，每路电源可带全部电气负荷。
两路进线开关采用分离线圈互锁，采用手动切换。
两路低压电源进线设电度计量，电流互感器及电度表。
4.5配电室设置
在配电中控室内设置低压配电柜，负责污水处理站内所有电气设备的控制。
4.6电气设备的控制
用电设备的控制采用两种方式：
手动控制及计算机远方自动控制，电机的手/自动转换设在现场控制箱上。
所有电机均在现场设置现场按钮箱。
所有潜污泵设置防渗漏等保护，电机保护器由设备厂家配套提供并协助安装及调试。
所有水泵设置低水位保护。
设备的转换开关自动位置信号、运行信号及故障信号均送PLC进行监测。
4.7管线敷设及电缆选择
动力电缆在配电中控室内采用电缆沟敷设，再穿镀锌钢管敷设至设备处，动力电缆选用YJV型交联聚乙烯绝缘电力电缆，控制电缆选用KVV型聚氯乙烯绝缘电缆。
所有电缆保护钢管、电缆桥架、接地线及接地极等均需热镀锌防腐处理。
4.8照明设计
对于配电室、控制室等构筑物内均采用荧光灯照明方式。
对于各设备间通常采用工厂配照型灯具。
照明线路均采用BV型铜芯聚氯乙烯绝缘电线，电线截面除特殊标注外，均采用2.5平方毫米。
在配电室需设置事故照明灯，正常情况下与其它照明灯同样工作，当发生事故停电时，事故照明灯具仍能工作一段时间，以保证事故情况下能正常工作。
4.9防雷与接地保护
厂区低压侧采用TN－S接地系统。
整个设备间屋顶设直击雷保护，利用建筑物内结构主筋做引下线。
防雷、强电、弱电共用接地极，接地电阻小于1欧姆。
构筑物内所有配电箱、电控箱、低压配电柜及钢筋混凝土架构以及金属门窗、水管、电缆外皮、钢管、接线盒及电缆桥架等，均需与接地系统相连，即做等电位联结。
4.10主要电气设备选型
MCC低压柜选用GGD式低压开关柜。
控制系统配套电控箱，应带全套配电及控制装置、运行指示灯、起停控制按钮、转换开关及故障报警指示灯等。
第五章工程投资估算及运行费用
5.1主要建构筑物
单价：
万元
序号
设备名称
规格型号
形式
结构
数量
备注
1
调节沉淀池
20×6×4.50m
半地下式
钢筋砼
1座
2
中间水池
10×6×4.50m
半地下式
钢筋砼
1座
4
污泥池
6×6×4.50m
半地下式
钢筋砼
1座
5
清水池
10×6×4.50m
半地下式
钢筋砼
1座
6
设备间及控制室
20×8×6m
地上式
砖砼
1座
7
设备基础
钢砼
5.2主要设备
序号
设备名称
规格型号
数量
备注
1
行车式泵吸泥机
PBM-6000，配2台液下排渣泵
1套
水下不锈钢
2
调节堰门
TY-600
1套
3
污水提升泵
100QW85-20-7.5
3台
二用一备
4
静态管道混合器
GJH-150
2套
5
全自动高效净水器
BJ-80
2套
6
全自动加药装置
JY-0.6/1.44-1
1套
7
中间提升泵
ISG80-160IB
3台
二用一备
8
双亲可逆过滤器
QLJ-2000
2台
9
反洗水泵
ISG80-160IB
2台
一用一备
10
进泥螺杆泵
G-70
2台
一用一备
11
带式压滤机
DY-1500
1台
12
PAM加药装置
三箱一体式，加药量2Kg/h
1台
13
水平皮带输送机
P-500，长度3米
1台
14
倾斜皮带输送机
P-500，长度4米
1台
15
反洗水泵
流量18方，扬程60米
1台
16
空压机
Z-0.36/7
1台
17
二氧化氯发生器
XDX-50
1套
18
PLC控制柜及电线
1套
19
系统管道、阀门
1套
第六章技术经济及环境效益分析
5.1计算污水处理规模
本方案确定的工程规模如下：
矿进废水处理量Q=150m3/h；
5.2运行负荷
本工程总装机容量为：
48.0kw，运行功率为：
25.0kw，计算负荷为：
15kw，具体数值请参见负荷统计表（表7-1）
序号
设备名称
设备数量
设备容量（kw）
总装
工作
单台
总装
工作
1
泵吸排泥机
1台
1台
3.1
3.1
间断
2
一级提升泵
3台
2台
7.5
22.5
15.0
3
中间提升泵
3台
2台
11.0
33.0
22.0
4
纤维球过滤器反洗电机
2台
2台
11.0
22.0
间断
5
反洗水泵
2台
1台
11.0
11.0
间断
6
带式压滤机全套
1台
1台
10.0
10.0
间断
7
加药装置
2台
2台
0.37
0.74
0.74
8
加药计量泵
4台
2台
0.37
1.48
0.74
9
二氧化氯发生器
1台
1台
1.50
1.50
1.50
5.3每天运行费用
①电费以0.6元/kw.h计算
计算负荷功率75kw，运行效率按60%计，
0.6×75×60%×24小时=648元/天
②人工费用
操作工8人，月工
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