夏店煤矿水处理方案磁分离技术.docx

1、夏店煤矿水处理方案 磁分离技术平煤集团夏店煤矿矿井水井下处理地面回用工程初步方案公司：电话：传真：地址:邮编：第一章 总论1.1概述1.1.1项目名称项目名称：平煤集团夏店煤矿600m3/h矿井水处理工程1.1.2项目性质项目建设性质：新建1.1.3项目地点项目建设地点：夏店煤矿-560水平中央水仓前端1.1.4建设单位及概况建设单位：平煤集团夏店煤矿1.1.5编制单位概况 北京中力信达环保工程有限公司，以高效水处理工艺为核心，专注于水处理技术的开发与应用，在全国率先将磁分离一体化水处理成套工艺及设备应用于煤矿井下。该工艺具有净化效率高、占地少、运行成本低、自动化程度高、安全可靠等显著优势。目

2、前在煤矿行业得到大规模应用。截止目前，在线运行成套工程设备的水处理量超过60万吨/天，具有广阔的应用前景。1.1.6编制单位编制单位：北京中力信达环保工程有限公司 1.2设计依据1）业主提供及现场收集的水质、水量、布置场地等相关资料；2）煤矿安全规程（2011版）；3）爆炸性环境 第1部分：设备通用要求GB 3836.1-2010；4）爆炸性环境 第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备GB 3836.2-2010；5）爆炸性环境 第3部分：由增安型“e”保护的设备GB 3836.3-20106)爆炸性环境 第4部分：由本质安全型“i”保护的设备GB 3836.4-20107）供配电系统设计规范G

3、B50052-95；8）煤矿井下消防洒水设计规范GB50384-2006；9）煤炭工业给水排水设计规范MT/T5014-96；10）室外给水设计规范GB50013-2006；11）室外排水设计规范GB50014-2006；12）工业企业噪声控制设计规范GBJ 87-85。13)煤炭工业污染物排放标准GB20426-20061.3设计原则1）根据企业的生产工艺、节能减排以及未来发展规划。提出的方案既要工艺先进、技术可靠、操作简单、便于管理；又要经济合理、节省占地、节约能源，降低运行费用，具备较好的经济效益和社会、环境、安全效益。2）项目应符合我国法律法规和可持续发展的要求。回收资源，降低能耗、资

4、源综合利用为重要的设计指标。3）项目应符合地区发展规划，充分考虑环保节能及资源综合利用。4）采用现代化技术手段，做到技术可靠，运行稳定。5）设备质量满足煤矿安全规程及相关技术规范要求。6）整体工艺设备保证适应煤矿条件的需求防腐耐磨，易故障设备应尽量采用标准化部件，设计方案要满足易更换检修。1.4工程范围设计范围包括工艺、矿建设计、设备制安、电气、管道、控制、照明设计、仪表及其它相关工程。工程分界线为：污水原水、生产用水等介质的节点在井下矿井水处理系统边界外1米，矿方负责提供动力电源，动力线接至总馈电开关，排水至井下矿井水处理系统界区边线外一米处止，界面之外的进出水渠道、超越排水渠道由业主负责建

5、设。并且负责工程范围内辅助设施的建设，主要包括：矿建所需预埋件、池（渠）盖板、爬梯、走道、平台、栏杆等。甲方负责到货设备、材料的存放管理，吊装及下井运输。甲方负责工程范围内的通风系统以及瓦斯防治系统的设计和实施。本工程不包括井下巷道及构筑物矿建工程、井下硐室照明及安装期间的临时照明。1.5处理系统性能参数以及设计结论序号项目（仅井下水处理）技术参数1.设计处理能力（m3/d）144002.回用水处理能力（m3/d）38403.水处理装置装机功率（kW）110.77kW4.水处理装置运行功率（kW）72.97kW5.预计排泥含水率（%）93%6.磁粉年补充量（吨）367.PAC年消耗量（吨）12

6、98.PAM年消耗量（吨）7.79.消毒过滤用药第二章 工艺技术方案2.1废水来源及设计规模2.1.1废水来源该工程矿井水主要来源于地下水，包括采掘生产废水及岩体裂隙水等。其特性取决于成煤的地质环境和煤系地层的矿物化学成分。矿井水流经采煤工作面和巷道时，因受人为活动影响，煤岩粉和一些有机物质进入水中。矿区矿井水中含有以煤岩粉为主的悬浮物，以及可溶的无机盐类，有机污染物较少，多呈灰褐色，感观性差。2.1.2设计规模根据矿方提供的水量数据，本着设计留有余量的原则，确定本工程设计水量为：600m3/h，24小时连续运行，日处理水量为14400m3。2.2废水水质及排放标准2.2.1废水水质指标表2-

7、1 废水进水水质表编 号项目单位指标值备注1pH值/6.09.02SSmg/L20002.2.2废水排放标准根据矿区排水及综合利用水质要求，本次工程处理后废水达到且优于国家煤炭工业污染排放标准GB204262006中新建项目的标准值。 国家煤炭工业污染物排放标准GB204262006中的水质标准编号污染物质排放标准单位1PH692SS 50mg/l3CODCr50mg/l 4 石油类5mg/l5总铁6mg/l6总锰4mg/l表2-2 设计出水水质指标表编 号项目单位指标值备注1 pH值/6.09.02 SSmg/L203CODCrmg/l50 4 石油类mg/l55总铁mg/l66总锰mg/l

8、42.3处理方法的选择2.3.1水处理工艺选择1）根据进出水水质指标可知，本项目主要的目的在于去除水中的悬浮物，以及COD、铁锰等污染物。2）我国矿井水净化处理技术起始于上世纪70年代未，已有四十多年的历史。目前用于日处理能力在几万吨以下的处理地表江河、湖泊水的净化处理构筑物，在煤矿矿井水处理工艺中大部分被采用，如预沉调节池、混凝反应沉淀池（或澄清池）、滤池等。矿井水净化处理后通常用作工业用水、生活用水的回用水源，或者达标排放。目前，已投入使用的净化处理技术主要有：沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀过滤（混凝澄清过滤）等，均采用重力沉降原理对水体的悬浮物进行分离，其主要缺点是占地面积很大，水力停留时间较

9、长，底泥（煤泥）含水率高、体积大，对场地、池容的要求很大。近年来，随着水处理技术的不断进步，出现了絮凝斜板沉淀和高效迷宫斜板沉淀等水处理净化工艺，其仍然还是重力沉降的一种形式，没有从根本上解决占地省、水力停留时间长以及底泥的高含水率、综合投资大、运行费用高、维护困难等问题。磁分离水处理技术是目前应用于矿井水处理的一种新工艺，其净化原理是通过投加磁种介质与微磁絮凝药剂，使水体中的悬浮物和磁种凝聚在一起，形成具有磁性的“矾花”之后，依靠永磁材料所产生的高强磁场，在强磁场力的作用下对赋磁性絮团进行快速分离。磁力是重力的数百倍，因此磁分离水处理技术因其分离速度快，大大地缩短了水力停留时间，为工程设施占

10、地面积的缩小提供了技术保障。3)磁分离水处理技术的特点及优势采用永磁磁钢，构造分离磁场，技术稳定成熟目前井下在线运行设备达26套，日处理能力60万吨。在设备的布磁、聚磁组合、微磁絮凝、脱磁、分散等工艺技术上实现了突破，设备不断改进与完善，已达到国际领先水平，国内首家，技术稳定而成熟。磁分离时间短，占地面积小聚磁组合磁盘表面产生的磁力是重力的640倍以上，能快速地捕捉到微磁性絮团，从而可以采用一体化、短流程的设备集成，使整个水处理净化过程的时间大大缩短，来水自混凝反应池进至磁盘机出水的时间为36min，大大优于传统的沉淀法。与传统处理方法相比，设备分离时间短，相应的设备占地仅为传统工艺的30%。

11、与传统工艺比运行成本低磁分离依靠强磁力进行吸附和分离，不需要大量的药剂使水体中的悬浮物形成大的絮团，而仅需微絮凝。与常规的混凝沉降系统比较，可大大节约系统的药剂使用量（仅为常规水处理加药量的1/31/2），节省药剂费用，同时设备总装机功率低，电耗少，设备运行稳定使用寿命长，维修费用低，综合运行成本为传统工艺的1/2。出渣污泥浓度高磁分离磁鼓分离出的污泥含泥率大于70000mg/L，含水率小于93%（普通沉淀污泥含水率为98%-99%），可不经过浓缩直接进入脱水设备，大大节省污泥浓缩池占地和污泥脱水设备选型时的大小。经过常规的压滤脱水后，污泥含水率小于45%，成泥饼状，便于装卸外运。表2-3 磁

12、分离水处理技术与传统沉淀工艺比较表序号项目单位混凝+磁分离混凝+斜板沉淀磁分离与斜板沉淀的比较1处理水量m3/d960096002占地面积m22401600占地节省85%3水力停留时间min366090时间缩短为1/104药剂添加量PACmg/L30120药量减少60%PAMmg/L25药量减少60%5运行成本元/吨水0.190.40节省运行费52%6出水悬浮物浓度mg/L2020相同7污泥(煤泥)浓度mg/L7000040000污泥浓度提高75%8施工周期d90210缩短施工周期70%9耐冲击负荷能力-一般一般10自动化程度-自动化程度高自动化程度低11日常维护-维护量小运行维护较复杂 2.

13、3.2污泥处理工艺选择因磁分离机分离出来的泥渣含固量较高(70000mg/L)，污泥含水率小于93%，可不经过浓缩而直接进入板框压滤机进行脱水处理。本工程选用板框压滤机进行脱水，污泥经脱水可使污泥含水率降至45%左右。泥饼干化后便于转移和运输。2.4矿井水处理工艺方案设计2.4.1工艺流程图2.4.2工艺流程说明井下部分： 矿井水经巷道内沟渠集水后，汇总至进水渠内，在进水端渠内设置机械格栅，去除来水中生活垃圾及漂浮物，自流进入预沉池，水中大颗粒及大比重物质在预沉池中沉积下来，预沉池设潜水渣浆泵，沉淀物定期排入污泥池，再由污泥泵送至压滤机脱水，干泥外运。经过预沉处理的水自流进入磁分离混凝系统，混

14、凝系统通过投加磁种和混凝剂（PAC和PAM），使悬浮物在较短时间内（约36min）形成以磁种为载体的“微磁性絮团”。经过混凝之后的水再自流进入磁分离机进行固液分离净化，磁分离机通过磁吸附打捞，使出水水质达到设计出水指标后，自流进入中央水仓，再由中央泵房系统提升至地面调节池，进入后续处理系统。磁分离机分离出的煤泥，由磁分离机自身的卸渣装置刮下进入磁分离磁鼓；在磁鼓的高速分散区将磁种和非磁性悬浮物分散，磁鼓对磁种进行吸附回收，回收磁种由泵打入前端的混凝投加系统循环使用；非磁性污泥排入污泥池，和预沉池污泥一起由泵打入板框压滤机进行脱水，脱水后的泥饼通过井下矿车外运。地面部分： 磁分离系统出水由中央泵

15、房系统提升至地面调节池，矿井正常排水量为14400m3/d，其中3840m3/d （160m3/h）的矿井排水进行深度处理，由调节池进入石英砂、活性炭过滤系统，再经过二氧化氯消毒后进入清水池再利用，实现矿井水资源化利用，用于矿井井下防尘洒水、地面生产生活用水、地面消防用水、选煤厂轴封冷却补等，其余不需要深度处理的矿井水由调节池供黄泥灌浆用水、选煤厂循环水池补水，富余的矿井排水由调节池转输至夏店水库。2.4.3主要构筑物设计参数A.格栅渠1）构筑物功能去除来水中的生活垃圾及漂浮物，充分保障后续处理单元安全稳定运行。2）构筑物设计参数构造：钢筋混凝土结构；构筑物数量：1座；单座构筑物尺寸：（长宽深

16、）2.50.80.6mB.预沉池1）构筑物功能主要用于去除水中的较大颗粒物质，采用潜水渣浆泵将沉积在污泥斗的污泥排至污泥池。2）构筑物设计参数构造：钢筋混凝土结构；构筑物数量：1座；单座有效容积：132.5m3；单座构筑物尺寸：（长宽深）12m2.3m4.8m。C.混凝反应池1）构筑物功能混凝系统是微磁絮凝反应设施，池内PAC、PAM及磁种充分混合反应，形成微絮凝体，充分的微磁絮凝反应，为磁分离机的吸附分离提供了保证。2）构筑物设计参数构造：钢筋混凝土结构；构筑物数量：1座；快速混合池1格，内部尺寸1.61.62.2m，有效容积5.6m3；级反应池1格， 内部尺寸2.42.33.3m，有效容积

17、18.2m3；级反应池1格， 内部尺寸2.42.33.3m，有效容积18.2m3；D.中转池1）构筑物功能暂存非磁性污泥。2）构筑物设计参数构造：钢筋混凝土结构；构筑物数量：1座；单座有效容积：7.5m3；构筑物尺寸：（长宽深）21.52.5mE.污泥池1）构筑物功能贮存磁分离磁鼓机分离出的污泥及预沉池定期排放的污泥。2）构筑物设计参数构造：钢筋混凝土结构；构筑物数量：1座；有效容积：48.3 m3；构筑物尺寸：（长宽深）62.33.5m2.4.4主要设备技术参数表表2-4主要工艺设备技术数据表序号名称技术规格单位数量备注一机械格栅台1设备材质：不锈钢电机额定电压：660v 50Hz额定功率:

18、1.5kw绝缘等级:F级防护等级：IP55二排泥泵设备型号：ZJQ50-21-11台43用1备型式：潜水渣浆泵流量：50m3/h扬程：21m电机额定功率：11.0kW绝缘等级：F级额定电压：660V 50Hz防护等级：IPX8防爆等级: ExdI三混凝系统设备型号HHN14400套1混合搅拌器搅拌器形式：桨叶式功率：5.5kW搅拌器材质：不锈钢一级反应搅拌器搅拌器形式：框架式功率：2.2kW搅拌器材质：不锈钢二级反应搅拌器搅拌器形式：框架式功率：1.5kW搅拌器材质：不锈钢配套电机额定电压：660V 50Hz防爆等级: ExdI 防护等级：IP55绝缘等级：F级四磁分离系统4.1磁分离机设备型

19、号：CSMD-14400台1处理水量：14400m3/d配套电机主机额定电压：380/660V 50Hz辅机额定电压：660V 50Hz主电机：2.2KW辅电机：4kW防爆等级：ExdI防护等级：IP55绝缘等级：F级4.2磁分离磁鼓机设备型号：HCG-14400台1处理量:与CSMD-14400配套配套电机磁辊电机：0.55kW 660V 50HZ高速分散用电机：5.5kW 660V 50HZ磁种搅拌电机：5.5kW 660V 50HZ绝缘等级：F级防爆等级：ExdI防护等级：IP554.3磁种投加泵型号：IHP50台21用1备型式：软管泵流量：5.0m3/h扬程：1.0Mpa转速：50r/

20、min材质软管：橡胶外壳：碳钢配套电机额定电压：660V 50Hz功率：4kW绝缘等级：F级防爆等级: ExdI 防护等级：IP55五污泥系统5.1板框压滤机台1型号：XMZ180/1250-U型式：板框压滤机滤板尺寸：1250mm1250mm65mm滤板材质：增强聚丙烯控制方式：PLC控制过滤压力：0.6MPa油缸压力：16MPa进泥含水率：95%出泥含水率：65%过滤周期：1 h电机额定电压：660V 50Hz额定功率：4.0kW防护等级：IP55防爆等级：Exd I控制方式：与污泥泵联动控制运行方式：间歇运行5.2中转泵台21用1备设备型号：ZJQ50-21-11流量：50m3/h扬程：

21、21m转速：1480r/min配套电机额定电压：660V 50Hz额定功率：11.0kW防护等级：IP55防爆等级：Exd绝缘等级：F级5.3污泥泵台21用1备型号： BQS30-60-15/N流量：30m3/h扬程：60m输送介质：含固率5%的污泥配套电机额定电压：660V 50Hz额定功率：11kW绝缘等级：F级防护等级：IP55防爆等级：Exd六加药系统6.1PAC加药装置HJY-14400套 12箱2泵溶液箱外形尺寸： 3.42.42.5m台21用1备配制浓度：10%配制周期：8h箱体材质：碳钢防腐搅拌器材质：不锈钢304计量泵型式：机械隔膜计量泵台21用1备型号：GM0170PQ1M

22、NN(米顿罗)流量：0450Lh泵头材质：PVC隔膜材质：PTFE电机计量泵功率：0.25kw搅拌机功率：1.5kw额定电压：660V 50Hz防爆等级: ExdI防护等级：IP55绝缘等级：F级6.2PAM制备投加装置JYH-2500套 1外形尺寸：3.61.61.5m配置浓度：0.15%制备能力：946L/hPAM搅拌器搅拌器功率：0.37kW台2箱体材质：不锈钢304搅拌器材质：不锈钢304干粉投加机功率：0.18kW台1PAM加药计量泵型式：机械隔膜计量泵台21用1备型号：GB600PQ1MNN(米顿罗)计量泵投加能力：0946L/h泵头材质：PVC隔膜材质：PTFE单台计量泵电机功率

23、：0.55kW电机额定电压：660V 50Hz防爆等级: ExdI防护等级：IP55七管道、管件、阀门等套 1电气、自动设备材料部分八电气控制箱矿用隔爆型真空智能馈电开关KBZ-400/660V台1外形尺寸：600500600mm材质：Q235碳钢额定电压：660V 50Hz防爆等级: Exd I 防护等级：IP55设备重量：200Kg形式：快开矿用隔爆兼本质安全型可编程控制箱KXJ660（AP1-4）、KXJ127（AP0）台4+1外形尺寸：8201050725mm外形尺寸：740395435mm材质：Q235碳钢额定电压：660V/127V 50Hz防爆等级: ExdibI 防护等级：IP55设备重量：400kg形式：快开17现场仪器仪表电磁阀DF4/6-1个、流量计GLC250/500-1套、液位计GUCS10-3支等，其它根据现场配备套全套18安装材料动力电缆MYP-0.38/0.66-3*4(6、25、35、50)+1*4(6、16、16、25)、控制电缆KVVP-450/750-4*1、接地极（0.6平）、接地扁铁（40*4/25*4）、电缆桥架XQJ-P-01-15-4、支线挂