山西汾西柳湾煤矿矿井水回收利用工程施工图设计.docx

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山西汾西柳湾煤矿矿井水回收利用工程施工图设计

山西汾西柳湾煤矿矿井水回收利用工程施工图设计

工艺设计总说明

一、设计依据

二、规模和水质标准

1、规模：

⑴柳湾矿井下排水由2座矿井中排出，1号井排水量1500m3/d，2号井排水量4000m3/d，全矿总计排水量5500m3/d。

⑵水处理站设计计算流量Q＝300m3/h，正常工作18.3h，全日最大处理能力7200m3/d。

处理站规模为7200m3/d。

⑶脱盐产品水流量300m3/h，全日正常工作17h，正常生产脱盐水3825m3/d。

最大脱盐水能力5400m3/d。

2、水质标准：

⑴矿井排水水质

1号井和2号井排水水质差别很大，见表2－1和表2－2所示。

（1号井排水为酸性水）。

两种水混合后计算混合水的水质情况见表2－3所示。

设计一混合水作为基础资料。

⑵脱盐产品水水质需满足GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》，现将水质指标开列如下，见表2－4，表2－5，表2－6。

三、水处理工艺流程

四、矿井水处理站水处理工艺设施

（一）矿井排水预处理系统工艺设施

1、1号井排水中和池：

设计流量Q＝70m3/h，以1号井井下排水泵排水量为准，水池容积150m3，约为2h的进水量。

中和池结构为钢筋混凝土，内壁贴耐酸瓷砖防腐，在井下排水管DN200上面，加设GJ-200型管道静态混合器，投加30％NaOH溶液104mg/L。

将1号井的排水PH值从3.1提高到PH＝8，中和后的出水自流入缓冲调节池。

为计量进水量和控制投药量，在进水管上设KTLDE-150型电磁流量计，在中和池出口处设在线PH计1台。

2、2号井井下排水管上加设KTLDE-300型电磁流量计，以记录进入处理站的水量。

3、混合缓冲调节池：

容积800m3，约为2h的总进水量。

1号井中和后的原水与2号井排入的矿井水，在池内混合均化，而后再由提升泵送到絮凝沉淀池处理。

该池可起到一定的调节作用，调节进水量与提升泵出水量之间的不平衡，以延长水处理站的连续工作时间。

由于进水有较多的悬浮物，故池底设重力排泥斗自流排泥入污泥池。

4、提升泵：

KQW150/220-11/4型，流量167m3/h，H＝14m，电动机11kW，3台，2用1备。

将调节池内的水均匀抽升送入絮凝血管沉淀池，出水管上装有在线浊度仪，连续测定出水的浊度，以控制投加PAC的加药量。

5、投药装置：

SJY-500型4套，其中2套投加聚合氯化铝（PAC）。

每台加药装置对1座沉淀池，便于调节加药量，且使2座沉淀池互相不干扰，加药量用转子流量计控制。

1套加药机投加NAOH，为1号井排水调整值，另1套加药机投加KMn04作为接触过滤除铁初锰的氧化剂。

6、管道静态混合器：

GJ-200型，DN200装在提升泵出口上，使药剂与沉淀池进水充分混合。

混合器设在沉淀过滤车间内。

7、絮凝斜管沉淀池：

沉淀池2座，每座设计水量150m3/h，总计300m3/h，全日最大处理能力7200m3/d，可以满足最大排水量之需。

反应采用穿孔旋流反应池，分成2座独立运行系统，每座分成6格，每格平面尺寸1.6m*1.6m，总停留时间20min。

斜管沉淀池也分成2座独立运行系统，每座平面尺寸3.5m*9.0m，内设聚丙烯蜂窝斜管，孔径φ35mm，斜长1000mm，倾角60°，清水区上升流速1.32mm/s，表面负荷5.0m3/m2·h。

排泥斗排泥入污泥池，出水为三角堰出流，出水堰前设有JYG300型DN300集油管，可将表面上残留的油污排除。

出水浑浊度＜20NTU。

沉淀池设在沉淀过滤车间内，单层厂房，防止冬季沉淀池冰冻。

8、相互冲洗滤池：

设计水量Q＝300m3/h，由絮凝沉淀池自流入滤池。

设3.0m*3.0m滤池8格1组，滤速4.17m/h。

由于需除铁除锰，故滤料采用φ0.5-2mm陶粒滤料，厚1000mm，下部为粗陶粒和卵石垫层。

小阻力平格栅配水系统。

相互冲洗滤池其阻力小，期终允许水头损失大，恒速过滤、恒速冲洗、调节灵活，无需专门的反冲洗水泵或水塔，节能、成套组装、施工方便，管理简单，全自动化运行。

滤池出水流入转输水池。

滤池反冲洗水流入反冲洗排水池。

滤池设在沉淀过滤车间内，防止冬季滤池冰冻。

9、转输水池：

600m3矩形钢筋混凝土池1座，存贮相互冲洗滤池的出水，供加压泵抽取进行深度脱盐处理。

10、污泥池：

平面尺寸8.1m*5.1m，有效容积150m3。

承接相互冲洗滤池的排水、混合缓冲调节池及絮凝沉淀池的排泥。

设WQR45-30-7.5型污泥泵，流量45m3/h，H＝30m，电动机7.5kW，2台，其中1用1备。

将污泥送入选煤厂，与选煤厂煤泥一并处理。

（二）深度处理脱盐系统工艺设施

1、规模：

脱盐车间处理水量5100m3/d，可制成脱盐水3825m3/d，浓水排放1275m3/d，计算流量225m3/h，正常日工作17h，最大产水能力5400m3/d，满足矿井生产生活用水的需要。

2、工艺设施：

所有深度处理设施均放在脱盐车间内，脱盐车间的地平及墙面均贴瓷砖，以防腐和保持车间洁净。

⑴加压泵：

KQW150/320-22/4型，Q＝160m3/h，H＝32m，1480r/min，电机22kW，3台，其中2用1备，抽取转输水池的水加压送入瓷砂过滤器。

特大卵石

粒径＞100mm

厚100mm

大瓷球

φ50-32mm

厚100mm

中瓷球

φ32-16mm

厚100mm

瓷球

φ16-8mm

厚50mm

小瓷球

φ8-4mm

厚50mm

粗瓷砂

φ4-2mm

厚50mm

总厚450mm

瓷砂滤料

φ0.5-2mm

厚1000mm（第一次装填1100mm）

⑵瓷砂过滤器：

YL-2600型，D＝2600mm，6台，同时使用，内装φ＝0.5-2mm瓷砂滤料，厚1000mm，下部有φ50-4.0mm的瓷球作垫层，厚450mm，滤速9.43m/h，由于瓷砂表面有很多微孔，具有优良的吸附能力，代替石英砂作为各种给水处理的过滤材料，特别适用于反渗透装置的直接过滤预处理工艺，出水浊度1NTU，SDI＜3。

滤料的垫层组成由下至上为：

小阻力平格栅配水系统，进水设有挡水板，防止水流直冲滤层，反冲洗用水洗，水洗强度6～8L/s·m2即115～153m3/h，膨胀高度10％；反洗时间5～10min，期终允许水头损失5m，反洗供水由反洗泵满足，反洗泵KQW150/235-15/4型，Q＝129m3/h，H＝18.5m，电机15kW，2台，其中1用1备。

反洗水管上设有KTLDE-200型电磁流量计，控制反洗水量。

瓷砂过滤器出水直接送入反渗透装置的5μm过滤器。

⑶反渗透装置：

RO-75型，Q＝75m3/h，3台，同时使用，每日工作17.6h。

单台反渗透装置包括：

5μm保安过滤器：

ML-700型，过水能力100m3/h，1台

高压泵：

CR90-6型，Q＝100m3/h，H＝122m，电机45kW，380V，1台

膜元件：

超低压反渗透膜ESPA1型，50支，抗污染纳滤膜ESNA1-LF2型，25支

压力容器：

WAVE-300P-8-1R2R-H-5-WH型，材质为玻璃钢，15支

电动慢开门：

700G-41型，DN125，1台

电动排水门：

702Z-41型，DN80，1台

仪表操作箱：

1套

管道阀门及滑架：

1套

阻垢剂加药装置：

1套

清洗装置：

1套

包括：

溶药箱5m31台

清洗泵：

KQWH100-160型，Q＝100m3/h，H＝32m，电机15kW，380V，1台

5μm过滤器：

ML-700型，1台

管道阀门及流量计：

1套

反渗透控制设备：

1套

反渗透装置RO-75型单台产水量75m3/h，进水量100m3/h，浓水排放量25m3/h，回收率75％，膜元件为海德能公司生产的超低压反渗透膜ESPA1型和抗污染纳滤膜ESNA1-LF型组合安装，其渗透量大，压力小，脱盐率高，可以满足苦咸水一次淡化的要求。

每套膜元件75支组合安装，每根压力容器内5个膜元件，每套设备15根压力容器，10-5制排列，一级两段脱盐，系统脱盐率92.73％。

由于原水含盐量较高，硬度大，为防止在浓水端有CaCO3,BaSO4,SrSO4或CaSO4等沉淀，设计投加高效新型阻垢剂。

处理后的浓水入浓水池，作为矿井灌浆灭火、矸石山灭火及选煤厂生产补充用水。

反渗透装置运行3个月～4个月左右须将膜元件清洗一次，去除可能附着在膜面上的有机物、细菌以及一部分矿物盐类结晶，清洗剂视不同需要可采用4％－10％的EDTA溶液、PH＝12的NaOH溶液、PH＝2的HCL溶液以及用NaHSO3及非氧化性杀菌剂异噻唑啉酮的衍生物等，以消除污垢及生物粘泥。

⑷清水池：

1000m3矩形清水池1座，存储反渗透的产品水供矿井生产生活用水。

为了清洁和防腐需要，池内壁池底均贴瓷砖。

⑸消毒：

采用以CL2和CLO2为主的复合消毒剂发生器ZH-300型2台，产气量300g/h，电源柜KZDF-300/12型，300A，12V。

消毒器正常1台工作，投氯量按1mg/L设计，在细菌高发期也可2台同时使用，维持清水池内余氯量≥0.3mg/L即可。

⑹浓水池：

150m3钢筋混凝土水池1座，存储反渗透产生的浓水。

⑺浓水泵：

KQW100/285-45/2型，Q＝108m3/h，H＝94m，电机45kW，2台，其中1用1备，将浓水池中之水送到灌浆灭火场地及选煤厂等处。

⑻消毒液动力泵：

KQW50/170-3/2型，Q＝12.5m3/h，H＝34m，电机3kW，2台，其中1用1备，供给消毒器动力水，作为负压抽送的动力源。

⑼清水泵：

KQW150/285-18.5/4型，Q＝120m3/h，H＝26m，电机18.5kW，3台，其中2用1备，将清水池中的脱盐水送入旧矸石山上的1000m3饮用水储水池，可供全矿井用水。

⑽反洗排水池：

有效容积100m3，承接瓷砂过滤器的反洗排水和反渗透装置的反洗排水。

设WQR25-14-2.2A型，Q＝25m3/h，H＝14m，电机2.2kW，2台，其中1用1备，将水抽到混合缓冲调节池中再处理。

五、集中控制要求

（一）预处理部分

1、矿井排水管上设有电磁流量计，当井下水泵开始排水工作时，流量计显示管道中的流量，同时发出报警信号，告知工作人员，此时水处理站应该开始工作。

2、现场安装在线浊度仪显示此时进水的浊度值或悬浮物浓度，工作人员以流量大小和浊度高低开启投加PAC的加药泵，并调整加药量的大小（此部分采用手动调节）。

1号井中和池用在线PH计，调整投加NaOH的加药量。

3、井下水泵停止工作，流量计读数为0，此时可自动关闭NaOH加药泵，中和池则停止工作。

4、调节水池水位显示及控制：

显示仪表用数字显示调节水池水位高低。

水位控制节点控制提升泵，具体操作程序为：

调节水池水深1.5m时开启1台提升泵；高水位水深3.5m时再开启2台提升泵；低水位水深0.2m时停2台提升泵。

5、提升泵流量控制及显示：

提升泵启动后以沉淀池出水三角堰计量流量的大小，以此数据用人工调节絮凝池投加PAC的量。

当提升泵全部停止工作时，可自动停PAC加药泵。

6、滤池自动控制：

每格滤池达到高水位时，电动闸门开启，滤池反冲洗6min后电动闸门关闭。

7、转输水池水位显示及控制：

显示仪表用数字显示转输水池水位高低。

告知加压泵是否可以启动，不参加控制。

低水位水深0.2m时，停2台加压水泵。

8、加药装置及消毒器设备本身自带控制设备，不参与集中控制。

9、污泥池自动控制：

当污泥池高水位，自动开污泥泵，将水送入选煤厂处理；当污泥池低水位时，自动停污泥泵。

（二）深度脱盐水处理部分

1、加压泵启动：

当转输水池水深＞1.5m时，告知可以具备启动条件（单并一定启动）。

如需RO进行工作时，必须先由人工启动待正常运行后方可开启反渗透装置。

2、反渗透装置为全自动运行。

测量压力、流量、进出水含盐量、PH值、水温等，采用成套PLC控制装置控制，相关传感器等一并成套。

但反渗透装置的运行状态应反应到控制室内。

3、清水池水位显示及控制：

显示仪表用数字显示清水池水位高低。

清水池溢流水位报警并提示立即停运反渗透装置。

清水池水深1.5m时开启1台清水泵；高水位时再开启2台提升泵；低水位水深0.2m时停2台清水泵。

4、浓水池水位显示及控制：

显示仪表用数字显示浓水池水位，浓水池高水位时，开浓水泵，将水送到灌浆场地及选煤厂；浓水池低水位时，停浓水泵。

5、反洗排水池水位显示及控制：

显示仪表用数字显示反洗排水池水位，反洗排水池高水位时，开反洗排水泵，将水送到混合缓冲调节池；当反洗排水池低水位时，停反洗排水泵。

六、施工安装及质量验收

1、本图尺寸以毫米计，标高以米计，系相对标高，处理站场地平整标高998.50m定为±0.00m。

管道标高均指管中心标高。

2、工艺管道

⑴管材

钢管：

普通焊接钢管采用法兰及焊接连接，小直径管可使用钢零件或锻铁零件螺纹连接。

喷塑复合钢管采用卡箍或法兰连接，采用法兰连接时，法兰盘在焊接后亦需作喷塑处理。

工程塑料管ABS：

采用ABS胶粘接，与管件阀门相连接处用ABS法兰连接，钢管与ABS管相接处用法兰或螺纹连接。

不锈钢管：

材质为1Cr18Ni9Ti，不锈钢焊条氩弧焊接，不锈钢需用等离子切割。

排水铸铁管：

承插口石棉水泥砂浆接管

排水钢筋混凝土管：

平口，水泥砂浆抹带接管

排水塑料管：

材质UPVC，PVC胶粘接

⑵油漆防腐

不锈钢设备及管道可不做防腐处理，为了面漆颜色区别，管外表面涂面漆两道防腐。

碳钢设备的外表面涂红丹底漆一遍，绿色面漆两遍防腐。

钢管及支架等钢件，明装部分涂红丹底漆一遍，环氧树脂漆两遍防腐。

埋地部分沥青底漆一遍，黑色沥青漆两遍防腐。

明装的ABS管在室外或池外部分，为防止紫外线曝晒使其老化，外表面用金属箔不干胶带包裹，而后用彩色不干胶条粘上，以示区分不同用途的管道。

⑶面漆颜色

给水管：

绿色（指工艺管道），生活给水管涂银粉。

脱盐水管：

天蓝色

污水管：

深兰色

污泥管：

黑色

投药管：

在ABS管上粘橙色不干胶条带，不锈钢管涂橙色。

消毒液管：

在ABS管上粘红色不干胶条带，不锈钢管涂红色

⑷管道保温：

室外明露管道，采用聚氨脂泡沫塑料瓦块保温，厚度3cm，外包玻璃布，而后再刷环氧树脂保护层。

⑸管道支架：

特殊支架本套图纸中均绘制了大样图，一般支架均用国标03S402图，施工时按国家标准图要求选取和加工。

⑹管道的试压：

管道安装完毕后需作水压试验，水压试验时应排除管道内的空气，灌满清水对管道进行浸润，浸润时间钢管不小于1天。

试验压力：

钢管为工作压力加0.5MPa，但不得小于1MPa。

ABS管为工作压力加0.2MPa。

铸铁管：

当试验压力＜1MPa时，为工作压力的2倍，当试验压力＞1MPa时，为工作压力加0.5MPa。

⑺场地排水管道闭水试验：

闭水试验在回填土之前进行，将管道充满水，经24h再试验，试验的水位为检查井的井口标高，漏水量的试验时间不小于30min，DN300管道允许漏水量1.167L/h·m，经4h不漏水为合格，记录在试验时间内保持注水高度所补充的水量，不应超过预先试验的数值。

其余管道试压均按《给排水管道施工及验收规范》执行。

3、所有土建工程在施工中必须与工艺图进行校对，特别是设备基础留洞及工艺管道留洞位置，并按工艺图尺寸标高，将预埋套管安装在池壁内，与土建工程同时施工，不允许事后打洞，以免漏水。

4、土建工程完毕后，必须进行水池的冲水试验，将池充满水，检查是否有渗漏，及时修补。

冲水试验需在抹面之前，充水三次，每次充水1/3水深，每次充水结束稳定2天，观察和测试渗漏情况，扣除管道的渗漏因素，24h渗漏率应小于1/1000。

根据观察到的渗漏，视具体情况修补。

5、所有设备均由施工单位负责就位安装，生产厂家只负责设备内部的管道安装。

所有与施工设备相连接的管道，均由施工单位安装。

6、水泵基础在土建施工中顶面预留30～50mm找平层，待将水泵安装就位用垫铁调平后，再用细石混凝土和1：

2水泥砂浆抹平。

预留地脚螺栓孔必须在设备到货后，校核螺孔尺寸并安装就位后用细石混凝土二次封填。

膨胀螺栓在安装时打入基础，不可事先预留。

7、支架位置图中绘入了相对位置，未注尺寸，目的是允许在施工中根据具体情况适当调整。

8、排水检查井均选用国标图。

9、各单位工程的特殊施工要求，见施工图各分册的说明。

10、由于处理站场地较小，因此本设计的室外管道大部分标注了定位尺寸，一部分只给出了管道的走向，系统图及材料表中给出了零件及管材，在实际操作时可根据具体情况调整。

11、滤床的装填采购运输均由施工单位办理，设计予以指导施工。

12、为了便于中和除铁曝气，混合缓冲调节池目前按露天设置，如经过冬季运行出现冰冻现象，则需补加保温棚建筑。

13、未尽事项在施工中酌情处理。

七、运行管理

1、本工程分矿井水处理工段和深度处理工段两个部分，全厂运行操作均集中在水处理车间内，污泥提升有信号传到水处理车间即可。

2、在设备安装完毕后，需进行单机试验，水泵必须连续运行72h，并记录其运行情况。

3、单机运行合格后，方可进行系统试运行，首先将系统充满清水，在清水情况下，运行所有的系统和设备，待将跑冒滴漏以及各种不正常情况相应处理后，才能引入井下排水进行试运转。

4、斜管必须绑扎在底部支架上，防止其漂浮。

另外斜管应向进水方向倾斜，不可反向。

5、斜管下部在运行一段时间后，将形成悬浮泥渣层，原水必须穿过泥渣层后再进入斜管，因此将极大地增强处理效果。

从池顶面应能看清斜管，尽量使出水为10NTU，以此调整加药量，出水浊度不允许超过20NTU，以免加大滤池负荷。

运行中要保持泥渣层的稳定，排泥不可过多，避免将悬浮泥渣层排空。

另外也不可使泥面过高，不要发生翻池现象，一旦发现某处有云状泥渣升出斜管顶面，必须立即打开此处的排泥管进行排泥。

一般每班排泥一次，但由于排泥斗容积小，每根排泥管排泥时间约1min左右。

6、滤床的铺设

⑴滤池的承托层组成为：

由下而上

在最底部用＞100mm的特大卵石由人工紧密排列铺设一层，防止在反冲洗时冲动，保证滤床不塌陷，而后按下述方式铺设。

特大卵石粒径＞100mm厚100mm

大卵石粒径φ64-32mm厚100mm

粗陶粒粒径φ32-16mm厚100mm

大陶粒粒径φ16-8mm厚50mm

中陶粒粒径φ8-4mm厚50mm

小陶粒粒径φ4-2mm厚50mm

总厚450mm

卵石应尽量选用三相尺寸较均匀者，不允许装入片状或角状砾石。

卵石应冲洗干净，不含泥土和草根。

⑵滤料采用单层陶粒滤料，粒径0.5-2.0mm，厚1000mm，滤料应符合下述标准，其视密度1.0-1.19g/cm3，孔隙率55％，不含泥土、云母和有机杂质。

滤料的水浸出液应不含有毒物质，盐酸可溶率不应大于2.83％，小于0.5mm粒径的不应大于3％，上限粒径不应大于2mm，滤料第一次应装填1100mm，在冲洗时会将小颗粒滤料冲出，以保证滤床有足够的厚度。

7、冲洗滤料调整冲洗强度，首先将调节用方形闸门开启100mm，而后徐徐转到手轮使闸门上升，观察出水堰板上的水头高度，使其值为80mm左右，此时固定手轮位置不再转动，反洗水量已达到设计要求。

每格滤池需冲洗2-3次，方可达到使用要求。

在冲洗时应观察陶粒的膨胀情况，如膨胀高度过大，陶粒已冲入反洗排水槽中，表示反洗强度过大，应将调节闸门关小，使陶粒不冲出为止，记录此时出水堰板的水头高度，今后按次冲洗流量运行。

8、滤池第一次充水启动必须由底部集水区进水，此时开启池顶进水分配渠端部专用的初次进水闸板，即可将原水从集水区流入池内，使水面缓慢平稳上升，在水位由下往上增高的同时，将滤池及承托层内的空气赶出，待水位已高出反洗排水槽顶面时，即可关闭初次进水闸板，而由该格滤池的进水闸板门进水。

9、调节进水闸板门，使每格滤池的进水量相等。

调好后即可锁定，不再变动，待到检修该格滤池时再关闭。

10、由于水处理站自动化程度高，更需加强管理和进行各项数据监测，每日应有化验和正规的报表，化验项目包括进水和出水的水质化验分析，目的是能达到充分的水量、足够的水压、合格的水质、经济的成本，以满足用户对供水的需要。

11、运行记录内容：

水泵的水量、水压、电流、电压、停开时间

加药间：

投药量、每天配药量、消耗原材料、耗电量

沉淀池：

排泥时间、排泥历时、次数、流量计的瞬时流量

滤池：

冲洗周期、堰板上水头高度

水池：

水位

反渗透装置：

流量、水压、PH值、TDS

12、化验记录内容

⑴水源水质全分析：

第1年每月1次，作为运行调整数据的依据和深入了解全年水质变化的规律，第2年以后每季度化验1次。

⑵原水和出水：

PH值、总硬度，每天1次。

⑶沉淀池进口、出口、滤池出口的浊度每小时1次。

⑷清水池出口余氯每小时1次

⑸出厂水每季度送卫生防疫站化验验证1次。

13、原始记录主要有值班记录、设备维修记录和工作日志，统计报表则是在原始记录的基础上汇编而成，可分为日统计、月统计、年统计，又可分为运行、设备、化验、财务报表等。

14、运行维修值班人员在填写值班记录、维修记录和工作日志时，一定要及时、准确、完整、真实、清晰地将值班事项记录下来，统计报表则要定时、系统、准确、精练地反映水处理站运行管理的关键信息。

仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。

Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.

NurfürdenpersönlichenfürStudien,Forschung,zukommerziellenZweckenverwendetwerden.

Pourl'étudeetlarechercheuniquementàdesfinspersonnelles;pasàdesfinscommerciales.

 толькодлялюдей,которыеиспользуютсядляобучения,исследованийинедолжныиспользоватьсявкоммерческихцелях. 

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