矿井废水及生活污水方案.docx

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矿井废水及生活污水方案

附件：

1、工艺流程图

2、平面布置图

第一章总论1.1项目概况

1.1.1项目名称

项目名称：

XXXX煤业有限公司矿井废水及生活污水回用处理工程

1.1.2工程地点

工程地点：

XXXX煤业有限公司矿区内

1.1.3建设单位

建设单位：

XXXX煤业有限公司

1.1.4施工单位

施工单位：

北京北科欧远科技有限公司

1.2编制依据、原则

1.2.1编制依据

1）《城镇污水处理厂污染物排放标准》,（GB18918-2002）

2）《中华人民共和国环境保护法》,1998年12月26日颁布;

3）《中华人民共和国水污染防治法》,1984年5月11日公布;

4）《煤炭工业污染物排放标准》GB20426-2006;

5）《煤炭工业矿井设计规范》GB50215-2005;

6）《中华人民共和国水污染防治法实施细则》;

7）（86）国环字015号“建设项目环境保护管理办法”；

8）国环字002号“建设项目环境保护设计规定”；

9）业主提供的基础资料。

1.2.2编制原则

以解决XXXX煤业有限公司矿井废水、生活污水对水体污染为目的，对其矿井废水、生活污水进行治理倡导污水资源化，充分利用污水资源化技术，合理规划污水回用工程。

选择稳妥可靠，技术先进，经济合理，管理简单，运行灵活的污水、污泥处理工艺技术和设备。

同时考虑当地自然条件对污水处理的影响因素。

力求做到基建投资省，能耗和运行费用低，占地面积小。

根据财力、物力、合理安排工程进度。

1.3项目建设的必要性

由于煤炭的矿藏一般在地下含水层之下，在煤炭开采过程中，地下水流向井筒和采掘巷道汇集于水仓，形成矿井排水又称井下涌水。

井下涌水在流入井筒和巷道时未受到污染，此时为清洁水，但在开拓和采煤过程中，大量煤粉和岩石粉尘等悬浮杂质和微生物进入水中；在排水过程中，部分水中溶解性杂质被氧化，有的物质被析出，化学性质有所改变。

水是一种不可替代的自然资源，我国又是一个水资源并不丰富的国家。

因此，将矿井水排水作为第二水资源开发，提高水的循环利用率，促进矿区井下排水资源化，是发展煤炭工业与保护矿区环境及排放水体的最佳选择。

同时作为煤矿生活区未经处理的生活污水，对于该区发展旅游和生态环境建设极为不利，并且给周围的人民的生活和生产造成危害，同时污水的直接排放对当地及下游人民群众身体健康和饮水卫生也造成极大威胁。

工程实施后，对解决矿区及矿区附近村民用水有着重大的意义。

1.4设计原则

1）认真贯彻国家关于环境保护工作的方针和政策，符合国家的有关法律、规范、标准。

2）在城市总体规划，及矿区的总体规划的指导下，采取统一规划、分期实施的原则，使工程建设与矿区，城市发展相协调，既保护环境，又最大限度的发挥工程效益。

3）积极稳妥地采用国内外先进处理技术，选用高效节能的污水处理工艺，因地制宜地采用现代化技术，提高管理水平，做到投资省、运行费低、技术可靠、运行稳定。

4）优先采用集成度高的污水处理工艺，以便实现模块化设计，以利于污水处理站的分期建设和扩展。

5）妥善处理、处置污水处理过程中产生的栅渣、污泥，避免二次污染。

6）选择国内或国外先进、可靠、高效，运行管理方便，维修简便的排水专用设备和控制系统。

7）适当考虑周围地区的发展状况，在设计上留有余地。

1.5设计范围

提供生活污水处理工程设计、采购及施工，主要内容包括：

全部生产设施、辅助设施的设计、设备材料采购、施工、调试、联合试运转、人员培训、环保验收、工程移交、验收以及交付使用后的技术服务、保修等全部内容。

第二章设计水量及设计水质

2.1设计水量

2.1.1矿井废水设计水量

根据甲方提供资料，本设计确定矿井水处理规模为62m3/h。

2.1.2生活污水设计水量

根据甲方提供资料，本设计确定生活污水处理规模为20m3/h。

2.2设计出水水质

2.2.1矿井废水出水水质

根据甲方要求，本工程矿井废水处理后水质达到《煤炭工业矿井设计规范》（GB50215-2005）中的井下消防洒水用水水质标准，具体数值见下表：

出水水质标准一览表

项目

悬浮物粒径

悬浮物含量

PH值

总大肠菌群

粪大肠菌群

单位

mm

mg/L

/

/

/

数值

<0.3mm

≤30

6.5-8.5

每100mL水样中不得检出

每100mL水样中不得检出

2.2.2生活污水出水水质

生活污水经过处理后，达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）中绿化、道路洒水标准，生活污水出水水质见下表：

生活污水出水水质标准

项目

pH

BOD5

氨氮

备注

单位

/

mg/L

mg/L

数值

6—9

20

30

第三章处理工艺确定

3.1工艺选择的原则

工艺方案的选择对于废水处理厂的建设、确保处理厂的处理效果和降低运行费用发挥着极为重要的作用，因此需要结合设计规模、废水水质特性以及本项目的实际条件和要求，选择技术可行、经济合理的处理工艺技术，遵循的原则如下：

1）技术成熟可靠，对本废水处理厂的进水情况有很好的针对性，处理效果稳定，保证长期连续运行，出水水质稳定达标。

2）基建投资合理，运行费用低，运转方式灵活，以尽可能小的投入取得尽可能大的收益。

3）运行管理方便，并可根据进水水质波动情况调整运行方式和参数，最大限度地发挥处理构筑物的处理能力。

4）便于实现工艺过程的自控，提高管理水平，降低劳动强度和人工费用。

5）选定的设备先进、可靠、国产化程度高、成套性好。

3.2处理工艺确定

3.2.1矿井废水处理工艺确定

矿井水主要来源于地下水，地下水与煤、岩层接触发生一系列物理、化学和生化反应，伴随煤炭开采过程排出大量矿井水。

含悬浮物矿井水中主要包含煤粉、岩粉和粘土等，尤其是煤粉，粒径大小相差悬殊，比重一般只有1.5g/cm3,远远小于地表水系中泥砂颗粒物的比重。

因此含悬浮物矿井水具有悬浮物粒径差异大、比重轻、沉降速度慢等特点。

由于含悬浮物矿井水中煤粉的作用，尽管有时矿井水悬浮物不算很高，可黑色却十分明显，感观性状差。

含悬浮物矿井水中悬浮物的含量为几十至几百，少数超过1000mg/L。

不同的含悬浮物矿井水，由于悬浮物含量和煤屑占悬浮物的比例不同，使得CODcr差异较大，但CODcr是由于煤屑中碳分子的有机还原性所致，在水中十分稳定，它将随着悬浮物的去除而消失，故不需要进行生化处理。

针对上述水质特征，矿井废水处理的主要工艺采用一体化净水器处理工艺。

混凝是水处理工艺中十分重要的环节，选择混凝剂的原则是产生大、重、强的矾花，净水效果好，对水质没有不良影响，价格便宜，货源充足。

常用的混凝剂是铝盐和铁盐混凝剂。

过滤主要是针对水中的细小悬浮物进行去除的工艺流程，同时，在选配滤料得当的情况下，过滤还拥有去除铁锰等一些特殊功效。

介于矿井废水可生化性低，水中含悬浮物较高的特点本项目确定的处理思路为：

矿井水全部经过预处理、混凝、沉淀物化处理后，出水用于井下消防洒水和地面除尘用水。

3.2.2生活污水处理工艺确定

生活污水中的主要污染物为有机物，且B/C值大于0.3，生化性较好，利用生化处理工艺进行处理较为合理，本设计方案采用水解酸化+接触氧化主体工艺进行处理。

第四章工艺设计

4.1矿井废水

4.1.1处理工艺简述

矿井废水通过原水提升泵从矿井下降矿井废水提升至调节沉淀池，在调节沉淀池内进行两方面的作用，一方面通过调节沉淀池的调节作用，对矿井废水的水质和水量进行调节，达到水质稳定，保证后续处理工艺对水质和水量的运行要求，另一方面通过调节沉淀池的沉淀作用，对矿井废水中含有的悬浮颗粒物进行沉淀处理，达到初步沉淀的要求。

调节沉淀池的废水经废水提升泵提升至一体化净水器，主要程序为：

a、凝聚反应区:

经加药混合后的原水进入一体化净水器,首先进入装置底部的配水区,净水器的进水为底部配水区进水,穿孔管布水,确保设备布水均匀,并且每个微孔处水流以一定的流速喷出,使絮状污泥与原水中的细小矾花充分接触,前级混合后的原水在污泥的吸附作用下,进行彻底的混凝反应,通过剩余污泥的循环回流,进行絮凝反应,使进水与污泥具有更大的接触面积,提高污泥的凝聚效率,使原水中的小矾花凝聚成较大的矾花,为斜管沉降创造有利条件。

b、斜管沉淀区:

沉降区分为上下两部分,通过改变上下两层的斜管的孔径,提高水力梯度值,依据浅层沉淀理论,设置了斜管加速沉降,下部反应区快速形成的大颗粒状絮体,在两层斜管之间水流方向发生改变,将会增加小颗粒絮体间的接触机会,在流经上层斜管时,进一步提高出水水质。

形成的絮状体悬浮物在一层斜管区进行整流,一层斜管起均匀布水及导流作用,经充分反应后絮状水体沿二层斜管倾斜方向往上流动,进入沉降区内进行固液分离,沉积下来的污泥在重力及水流推力的作用下,沿斜管倾斜方向往下滑落。

c、污泥区:

斜管沉淀区沉淀的污泥通过水力的推流及自然沉降,部分经水力推动进入污泥区,部分污泥回流进入高浓度混合反应区,为保证污泥区排泥的彻底性,每套净水器污泥区由隔板分为2个小室,每个室均设有电动排泥系统及辅助排泥装置。

d、排泥系统:

每套净水器排泥系统由2套电动排泥阀及2套辅助排泥电磁阀组成,排泥管采用穿孔管结构,辅助排泥系统采用穿孔管型式,沿污泥区底部设置,用于排泥时污泥区的搅动,以利于污泥的彻底排净。

系统排泥按设定的时间程序进行,每周期每格污泥区排泥1-3min（排泥时间可调）,排泥从每套净水器的1室至3室逐个进行。

e、集水及滤池配水区:

在沉淀池的清水区采用可调式三角堰板集水,汇入集水槽,使系统集水均匀。

斜管区集水槽设有3套配水管,分别进入3个滤池内,每个滤池的进水配有进水手动调节阀,可对每个滤池进水流量进行手动调节及设定。

f、过滤系统:

经沉淀后的水体由配水槽通过配水管分配进入各个过滤室内,通过U形水封器配水,并由上而下通过滤料层,滤后水由滤池内的连通管在重力作用下至滤室顶部的清水室。

清水室出水通过重力自流进入后级净化水池。

g、滤池虹吸反冲洗系统:

每个滤室均配有1套虹吸反冲洗系统,过滤系统的反冲洗排水通过重力虹吸原理,通过设定的水头损失值形成虹吸,利用过滤室清水室内的洁净水及滤后水自动进行反冲洗,过滤层反冲洗水接至下水道进入厂区总排管网。

斜管沉淀区出水经滤料层过滤一定时间后,由于滤料层的运行阻力逐渐增大,虹吸上升管内水位逐渐升高,当水位上升至虹吸辅助管位置时,虹吸管内空气随着虹吸辅助管排水,形成负压,将虹吸管内空气不断带走,最终使虹吸上升管及虹吸下降管内的水位接通,即形成虹吸,过滤室上室清水在清水层的静压及真空吸引下迅速反冲洗,装置内清水按照正常运行路径反方向返回,当清水经过滤料层时即开始对滤料进行反冲洗,滤室的反洗强度通过排水管管口的锥形调节板来调整,设定反洗强度及反洗时间,每次反冲洗历时4～6分钟。

反洗强度为14-16L/m2.s。

h、在净水器进水母管上配有气水分离器,防止气水混合物进入净水器,在工艺中由于水中的微气泡将影响凝聚效果,水中溶解气体在压力下降的情况下将产生微气泡溢出水面,凝聚后的絮状体将在微气泡的作用下浮出沉淀区的水面,形成漂浮物,影响沉淀效果,使出水水质恶化,气水分离器设自动排气电磁阀,自动排气。

该净水器设备从反应、絮凝沉淀、集水、配水、过滤、体内反洗、排泥等一系列运行程序,均为全自动运行。

4.1.2工艺流程

本矿井废水处理方案流程如下图所示：

4.1.3主要构筑物规格及作用说明

1）调节沉淀池

规格：

15.0×6.0×5.0m

数量：

1座

结构：

钢砼

总容积：

450m3

有效容积：

340m3

水力停留时间：

5.5h

单元介绍：

调节沉淀池兼有沉淀和调节水量的功能，平流式沉淀池是矿井废水从池的一端流入，从另一端流出，水流在池内作水平运动，池平面形状呈长方形。

调节沉淀有进水区、沉淀区、出水区和污泥区四部分组成。

a、进水区

进水区的作用是使水流均匀分布在整个断面上，尽可能减少扰动，调节沉淀池进水区布水通过导流墙进行均匀布水。

b．沉淀区

如前所述，矿井废水通过导流墙后，均匀进入沉淀区后通过重力作用，使悬浮物进行沉淀处理。

c．出水区

调节沉淀池出水区采用穿孔墙稳定出水效果，同时通过穿孔墙的设置高度保证排泥井静水压头，保证排泥系统能够稳定运行。

d．污泥区

污泥区内设置排泥斗，对矿井废水中的悬浮颗粒物进行收集处理，采用水泵将污泥斗收集后的污泥打至污泥浓缩池进行浓缩处理。

2）阀门井

规格：

1.5×1.5×1.5m

数量：

1座

结构：

砖混

3）清水池

规格：

10.0×6.0×5.0m

数量：

1座

结构：

钢砼

总容积：

300m3

有效容积：

260m3

水力停留时间：

4.2h

单元介绍：

清水池用于贮存一体化净水器处理后的废水，同时进行消毒处理，便于后续回用。

4）污泥中转池

规格：

3.0×1.5×3.0m

数量：

1座

结构：

钢砼

总容积：

13.5m3

单元介绍：

污泥中转池用于贮存从一体化净水器排出的污泥，便于后续的处理。

5）污泥浓缩池

规格：

3.0×3.0×4.5m

数量：

1座

结构：

钢砼

总容积：

41m3

单元介绍：

污泥浓缩是降低污泥含水率、减少污泥体积的有效方法。

污泥浓缩主要减缩污泥的间隙水。

经浓缩后的污泥近似糊状，仍保持流动性，减少水处理构筑物排出的污泥的含水量，以缩小其体积的一种污泥处理方法。

6）螺杆泵井

规格：

3.0×1.8×2.0m

数量：

1座

结构：

砖混

7）一体化净水器基础

规格：

5.1×4.6×0.3

数量：

1座

结构：

钢砼

8）设备间

规格：

18.7×12.0×6.5m

数量：

1座

结构：

框架

9）值班室

规格：

3.0×3.0×3.5m

数量：

1座

结构：

砖混

10）消毒间

规格：

3.0×3.0×3.5m

数量：

1座

结构：

砖混

11）库房

规格：

3.0×2.5×3.5m

数量：

1座

结构：

砖混

4.1.4主要设备及材料

1）废水提升泵

数量：

2台（一用一备）

流量：

62m3/h

功率：

5.5KW

扬程：

15m

口径：

100mm

转速：

2900r/min

电压：

380V

2）污泥提升泵

数量：

4台（两用两备）

流量：

15m3/h

功率：

1.5KW

扬程：

15m

口径：

50mm

转速：

2900r/min

电压：

380V

3）管道混合器

数量：

2个

公称直径：

DN200

管外径：

212mm

长度：

1300mm

加药口：

DN15

材质：

不锈钢

4）絮凝剂加药装置

数量：

1套

搅拌罐容积：

1m3

泵流量：

0-100L/h

泵压力：

1.0Mpa

搅拌机功率：

0.55KW

出口管直径：

DN15

外形尺寸：

2000×1200×2000

5）助凝剂加药装置

数量：

1套

搅拌罐容积：

1m3

泵流量：

0-100L/h

泵压力：

1.0Mpa

搅拌机功率：

0.55KW

出口管直径：

DN15

外形尺寸：

2000×1200×2000

6）一体化净水器

数量：

1台

处理水量：

62m3/h

功率：

5.5KW

适用原水浊度：

≤2000mg/L

水温：

常温

净水出水浊度：

SS≤5mg/L

沉淀区设计表面负荷：

7～8m3/m2·h

滤池冲洗强度：

14～16L/S·m2（可调）

过滤区设计滤速：

8～10m/h

冲洗历时：

4～6min（可调）

总停留时间：

40～45min

进水压力：

≈0.06Mpa

7）消毒装置

数量：

1台

有效氯产量：

1000g/h

功率：

1.0KW

管径（动力水）：

DN32

压力（动力水）：

≥0.25Mpa

主机尺寸：

700×475×1140

设备重量：

100kg

8）螺杆泵

数量：

2台

流量：

5m3/h

功率：

2.2KW

扬程：

60m

最大排出压力：

0.6Mpa

进口口径：

50mm

出口口径：

40mm

9）板框压滤机

数量：

1套

过滤面积：

50m2

框内尺寸：

800×800

滤板数：

38块

滤框数：

39块

滤室容积：

748L

额定过滤压力：

0.4Mpa

10）刮泥机

数量：

1套

宽度：

6m

深度：

5m

刮行车速度：

1m/min

材质：

水下不锈钢、水上碳钢防腐

4.2生活污水

4.2.1处理工艺简述

厂区内部排放的生活污水通过排水管道进入格栅井，通过机械格栅对废水中含有的漂浮物及较大的悬浮物进行拦截去除，处理后的生活污水进入调节池进行水量和水质的调节，调节池内部布置大孔曝气管对污水进行搅拌，防止沉降现象，同时提升废水的生化性能。

调节池内的生活污水通过污水提升泵提升至水解酸化池，对污水中的难降解的大分子有机物进行降解，变成溶解性的小分子有机物，提升接触氧化池的氧化效果。

经过水解酸化池处理后的废水自流进入接触氧化池，通过接触氧化池填料上附着的微生物对污水中的有机物进行生物降解，达到去除有机物的效果。

接触氧化池的混合液进入竖流沉淀池进行固液分离处理，上清液流入中间水池，通过过滤器提升泵提升至高效过滤器进行过滤处理，处理后污水通过消毒后进入清水池进行回用。

4.2.2工艺流程

生活污水处理工程工艺流程如下：

工艺流程图

4.2.3主要构筑物规格及作用说明

1）格栅井

规格：

2.5×0.8×1.9m

数量：

1座

结构：

砖混

单元介绍：

格栅井内部通过安装人工格栅，对生活污水中含有的漂浮物及较大的悬浮物进行拦截去除，通过人工进行定期清理。

2）调节池

规格：

10.0×4.0×5.0m

数量：

1座

结构：

钢砼

总容积：

200m3

有效容积：

140m3

水力停留时间：

7.0h

单元介绍：

调节池用于对生活污水的水质和水量进行调节，使水质和水量调节均匀。

3）水解酸化池

规格：

8.0×5.0×5.0m

数量：

1座

结构：

钢砼

总容积：

200m3

有效容积：

140m3

水力停留时间：

7.0h

填料：

￠150弹性立体填料

填料高度：

3.0m

单元介绍：

水解酸化池利用水下布水方式进水，在缺氧条件下完成对有机污物的分解。

布水方式为穿管均匀布水，内设软性填料，软性填料以中心绳和软性纤维组成，具有处理废水浓度高、空隙可变、不易堵塞、重量轻、比表面积大、组装简便等优点。

其作用是将废水中的大分子有机物降解为小分子物质，提高废水的可生化性。

在大多数有机废水生化处理装置中，已成功地在好氧生化之前设置缺氧水解装置，其效果有如下几点：

⑴水解酸化可使有机悬浮物液化，使水解池兼有沉淀有机固体的作用。

⑵可将复杂的有机物转化为简单的有机物，将不易好氧生物降解的物质转化为易于好氧生物降解的物质，从而缩短好氧生化的过程，提高好氧生物处理的效果。

⑶水解酸化可消化好氧生化装置的剩余活性污泥，本身的剩余污泥量也少。

即使未能做到污泥平衡，也可使活性污泥经缺氧处理后达到卫生学的无害化，减少污泥处理量，并使污泥较易脱水。

⑷水解酸化过程不存在氧的溶解和扩散问题，可适应高浓度有机废水处理。

废水经缺氧分解后，可节约曝气电耗。

4）一级氧化池

规格：

7.0×5.0×5.0m

数量：

1座

结构：

钢砼

总容积：

175m3

填料有效容积：

120m3

水力停留时间：

6.0h

填料：

￠150弹性立体填料

填料高度：

3.0m

单元介绍：

生物接触氧化法是生物膜法的一种形式，产生于19世纪末，由于当时生物填料和构筑物的结构形式都有很大的局限性，于是很快失去了生命力。

本世纪70年代日本研究出了所谓的“管式接触氧化”净化法，在填料和供氧方式上有了较大突破。

随后国外又不断地研制与开发了各种性能良好的接触填料和氧化池型式，逐渐扩大了生物接触氧化工艺的应用范围。

在我国生物接触氧化法首先运用于城市生活污水的处理，并取得了良好的效果。

之后，逐渐在生活污水以及纺织印染、屠宰、粘胶纤维、造纸、石油化工、食品加工与酿造等工业废水的处理中推广应用。

实践证明，生物接触氧化法具有BOD负荷高，处理时间短，运行比较灵活，占地面积少，不产生污泥膨胀，维护管理方便等一系列优点。

接触氧化处理系统辅助装置：

⑴载体填料

选用载体填料必须考虑生物膜的附着性、填料的化学稳定性、比表面积、强度、空隙率等参数指标要好。

填料的形式有多种，目前国内常用的有：

蜂窝管式填料、软性填料、半软性填料、弹性立体填料等，其中蜂窝管式填料容易堵塞，软性纤维填料易于粘合，而弹性立体填料相对于其它填料有使用寿命长、充氧性能好、启动挂膜快、脱膜更新容易、耐高负荷冲击、处理效果显著、运行管理简便、不堵塞、不结团和价格低廉等优点，本工程填料采用弹性立体填料。

⑵曝气装置

目前，曝气充氧设备采用穿孔管、曝气头、水下曝气机、曝气器和变孔曝气软管等。

本设计采用曝气器进行曝气，具有产生气泡直径小，气泡扩散均匀，不会产生孔眼堵塞，耐腐蚀性强的优点。

5）二级氧化池

规格：

6.0×5.0×5.0m

数量：

1座

结构：

钢砼

总容积：

150m3

填料有效容积：

120m3

水力停留时间：

6.0h

填料：

￠150弹性立体填料

填料高度：

3.0m

单元介绍：

二级氧化池是对污水中的有机物进一步去处，达到处理效果。

6）竖流沉淀池

规格：

5.0×5.0×6.2m

数量：

1座

结构：

钢砼

表面水力负荷：

0.8m3/m2·h

出水堰负荷：

≤1.7L/s•m。

单元介绍：

竖流式沉淀池又称立式沉淀池，是池中污水竖向流动的沉淀池。

池体平面图形为圆形或方形，水由设在池中心的进水管自上而下进入池内（管中流速应小于30mm/s），管下设伞形挡板使废水在池中均匀分布后沿整个过水断面缓慢上升，悬浮物沉降进入池底锥形沉泥斗中，澄清水从池四周沿周边溢流堰流出。

竖流式沉淀池的优点是占地面积小，排泥容易，管理方便。

7）中间水池

规格：

5.0×2.0×6.2m

数量：

一座

结构：

钢砼

总容积：

62m3

有效容积：

50m3

水力停留时间：

2.5h

单元介绍：

中间水池用于对沉淀池处理后的污水进行储存，便于后续过滤设备的运行。

8）污泥池

规格：

3.0×3.0×4.0m

数量：

1座

结构：

钢砼

总容积：

36m3

单元介绍：

污泥池主要对竖流沉淀池排出的污泥进行浓缩处理，使浓缩后的污泥含水率降低。

9）清水池

规格：

10.0×4.0×5.0m

数量：

1座

结构：

钢砼

总容积：

200m3

有效容积：

160m3

水力停留时间：

8.0h

单元介绍：

清水池对高效过滤器设备处理后的生活污水进行存储，同时在清水池内进行消毒处理，便于后续回用。