1、某地产集团铁新煤矿矿井水处理某地产集团铁新煤矿矿井水处理 保利集团铁新煤矿矿井水处理工程设计方案说 明 书山西省运都市协力水处理技术 二零一一年一月五日 保利集团铁新煤矿矿井水处理工程设计方案说 明 书编制人：工 艺: 时登春 尚志磊 薛晓奇 王聪慧设 备: 郭勤典 王自红土 建: 范大红预 算: 王梅桂审核人: 尚转院审批人: 杨 峰1 .概述1.1 工程概况保利铁新煤矿是中国保利集团公司下属企业，地处漂亮的山西灵石县两渡镇汾河之畔、巍巍吕梁山麓，矿井面积9.6平方公里，煤种为炼焦煤，原煤年生产能力60万吨，通过3年的改扩建现已投产，以后可扩建成年产120万吨的煤矿。该矿在原煤开采过程中，产
2、生和排放大量的矿井废水，矿井废水要紧由开采过程中地下地质性涌滲水到巷道为安全生产而排出的自然地下水和井下采煤生产过程中洒水、降尘、灭火灌浆、消防及液压设备冷却产生的含煤尘废水，随着企业的进展，矿井水的排放量还将不断增多。矿井废排放量受矿区水文地质条件的阻碍较大，各地相差悬殊，季节不同也差别较大；由于部分煤尘与岩尘以胶体分散状态存在于水中，使矿井废水呈灰黑色，同时还受到人类废弃物的污染，细菌数量普遍超标。同时在采煤过程中，不但破坏煤层原有的地质条件，而且还提供了大量的氧气和水，在这种条件下，煤层或顶板底板中的硫铁矿及有机硫通过生物的、化学的作用而形成硫酸和金属离子，使矿井废水中含有Fe2+、Fe
3、3+、Al3+、Zn2+、Mn2+、Cu2+等金属离子和矿井废水酸化，造成排水PH超标；综上分析：矿井废水中污染物的要紧污染成分是SS、PH、CODcr、石油类和部分金属、非金属元素，这些废水排放到环境，对农业、土地、森林等资源造成不同程度的破坏。针对矿井废水的污染问题，目前该矿采纳井下沉淀池沉淀、井上调剂、混凝沉淀过滤技术和工艺对其进行处理，但由于现有设施存在处理能力小、设备老化等缘故，造成处理成效低，不能满足矿井废水排放的需要，加之国家环保形势的进展、污水排放的要求越来越高，致使环保问题成了阻碍企业生存和进展的重要课题。对此贵矿领导高度重视，本着立党为公、造福于民的总旨，坚持经济建设和环境
4、建设和谐进展的理念，决定对现有污水处理设施进行扩容改造，实现矿井废水的达标排放。 受贵矿托付我们在和企业领导及技术人员进行讨论的同时，对汾西矿业集团河东矿和贺西矿、山西潞安能源开发股份公司常村矿、郑州煤炭工业总公司米村矿、双鸭山矿务局集贤矿等单位采煤技术、排污状况、治理情形等考察调研的基础上，依照建设方提供的水量和处理要求，借鉴国内外成熟、稳固的废水处理技术，专门是煤矿矿井水处理技术，结合我们多年环保工程设计施工的体会，本着保证处理后出水稳固达标排放和投资省、便于操作、治理爱护简单的总那么，我公司通过充分的治理技术调查、工艺路线论证，严谨的治理成效分析、投资和运行费用的比较后，提出了如下生产废
5、水处理的技术方案，不妥之处，敬请指正。1.2 设计原那么1.2.1认真贯彻执行国家关于环境爱护的方针政策,遵守国家有关法规、规范、标准；确保出水指标达到国家及地点有关污染物排放标准。1.2.2依照废水水质和处理要求,选择技术成熟、工艺完善、处理成效好、运行稳固的处理方法和技术，在确保整套工艺长期稳固运行和满足处理要求的前提下, 力求做到减占地少、投资少、运行费用低、操作便利、治理爱护容易。1.2.3整套工艺结构紧凑、布置合理，各处理构筑物尽量共用池壁，减少土建筑价，降低工程投资。1.2.4处理系统的布置尽量利用水工构筑物的位置高差，使污水在重力流的作用下进入后续处理单元，减少泵的提升，达到节约
6、投资和能耗、降低运行成本的目的。1.2.5考虑生产排放废水水质水量的不稳固性、对污水处理设施冲击性强这一特点,在工艺设计和运行上留有一定的调剂余地和灵活性,以适应水质水量的变化。1.2.6配套设备的选择科学合理，既遵循高效节能的原那么，又确保设备在最正确工况点运行，延长设备的使用寿命，减少损坏几率，降低运行和爱护费用。1.2.7污水处理设施能够适应当地的气候、气象条件。1.2.8废水处理站平面和高程布置要求紧凑、合理、美观,实现功能分区,方便运行治理。1.2.9在工程设计和设备选型中,充分运用节能减排技术,降低能耗,实现低碳绿色处理工艺。1.2.10废水处理站的建筑风格和生产车间的建筑风格和谐
7、统一，但布局分明、错落有致。1.2.11依现有布局为基础，采纳添平补齐和新增要紧处理备相结合的方法，提高设备处理成效和工艺处理能力。1.3 设计依据1.3.1 企业提供的相关数据、资料和同类产品煤矿采掘技术、工艺考察，排污状况、治理情形调研及企业废水样监测分析报告。1.3.2 相关的法律法规、方针政策：中华人民共和国环境爱护法；中华人民共和国水污染防治法；建设项目环境爱护治理条例环境工程技术规范制定导那么建设项目环境爱护设计规定国务院关于环境爱护假设干问题的决定中国环境爱护技术政策工程建设项目设计文件编制深度规定关于防治水污染技术政策的规定关于进一步加强水污染防治工作的通知晋政办涵202010
8、号煤炭工业污染物排放标准编制说明2005年国家、山西省、晋中市有关环保法规、制度等；1.3.3 设计标准和规范污水综合排放标准GB 8978-1996室外排水设计规范GB 500142006给水排水工程构筑物结构设计规范GB 50069-2002给水排水工程管道结构设计规范GB 503322002泵站设计规范GB/T 50265-97电气设计规程规范GBJ 54-83采暖通风与空气调剂设计规范GB 50019-2003混凝土结构设计规范GB 500102002建筑地基基础设计规范GB 500072002砌体结构设计规范GB 500032001煤炭工业污染物排放标准GB20426-2006 都市
9、污水处理厂运行、爱护及其安全规程CJJ60-94 水处理设备制造技术条件ZBJ98003-87污水混凝与絮凝处理工艺技术规范征求意见稿污水过滤处理工艺技术规范征求意见稿环境工程设计手册修订版污水排入都市下水道水质标准CJ3082-1999国家计委、建设部关于公布工程勘察设计收费治理规定的通知计价格200210号工程勘察设计收费治理规定1.3.4其它参考资料：环境工程手册(水污染防治卷) 张自杰主编化工环境爱护设计手册(化工部环境爱护设计技术中心站编)化工出版社出版三废处理工程技术手册(废水卷) 北京市环境科学研究院主编水处理工程手册唐受印、戴友之主编环保设备设计手册(水污染操纵设备) 周兴求等
10、编水工业工程设计手册废水处理及再用聂梅生总主编水工业工程设计手册水工业工程设备聂梅生总主编给排水设计手册专用机械李金根、姚永宁主编环境工程技术经济和造价治理周律编全国市政工程投资估算编制方法2007环保设备材料手册王绍文、杨景玲主编1.4 设计范畴1.4.1 污水处理及污泥处理工艺流程设计；1.4.2 污水及污泥处理土建工程设计和施工；1.4.3 标准设备的选型和安装，非标设备的设计、制造和安装；1.4.4 污水处理工程界区外1米内的污水管线、污泥管线和给水管线的设计、电器线路设计及通风设计。1.5 设计指标1.5.1 设计规模煤炭开采生产过程中，矿井废水的产生和排放量受煤矿所在地域不同而差别
11、专门大，据有关部门统计：我国北方矿区平均吨煤涌水量为3.8m3；而我国南方矿区因受气候条件、地理环境等阻碍，矿井涌水量大，平均吨煤涌水量为10m3左右；西北矿井水涌水较少，吨煤涌水量大部分在1.6m3以下。依照工厂提供的资料：该矿每天从井下沉淀池抽排水约4-5次，每次约2小时候，累计产生和排放矿井废水量约为1600-2000m3/d。目前两台一体化净水器处理能力约1000余m3/d，处理能力明显不能满足生产需要，同时考虑到随着企业生产规模扩大，原煤产量的提高，产生和排放矿井废水量也将增加的情形，贵矿提出新增100m3/H的污水处理设施一套，因此本设计规模按新增2400m3/d，按24小时运行方
12、式考虑，即新增处理能力为100m3/h。1.5.2 设计进水水质从矿井废水产生的缘故可知：矿井废水既具有地下水特点，又具有受到人为污染的特点。矿井废水特性取决于成煤的地质环境和煤系低层的矿物化学成分，其中井田水文地质条件及充水因素关于矿井开采过程矿井废水的水质、水量起产生重要的阻碍。依照企业提供的资料和对企业现有调剂池取水样分析，并结合同类煤矿矿井废水排放情形得知：该矿井废水具有以含煤粉和岩粉为要紧悬浮物、可溶性盐和有机物较少、重金属离子含量低、不属于酸性矿井废水的特点，是一种较为清洁的工业废水。现将类似矿井废水和贵矿矿井废水的水质指标及设计进水水质列表如下：项 目PH总铁 mg/L总锰 mg
13、/LSS mg/LCODcr mg/L其它矿井废水6-80.5-6.50.4-5.0280-5003-70本矿废水调剂池 6.00.0940.0112602.99设计进水水质6-80.1-1.00.011-0.33003-101.5.3设计出水水质依照国家环保法规、政策和工厂的要求，确定：设计出水水质达到煤炭工业污染物排放标准GB20426-2006表2中的现有生产线污染物排放标准，即：。CODcrmg/LSSmg/L石油类mg/L总铁mg/L总锰mg/LPH污水排放标准7070107.04.06-92 .工艺的选择与确定2.1工艺选择的原那么2.1.1以去除废水中悬浮物为主、兼顾其它污染物的
14、去除。2.1.2尽可能采纳节能技术和产品，提高工程的经济效益。2.1.3投资省、运行费用低，具有经济可行性。2.1.4应杜绝或明显减少污染物的产生,不造成二次污染。2.1.5技术成熟、工艺可靠、运行稳固、方法得当，具有技术可行性、灵活性和先进性。2.1.6选用的处理工艺和设备污染物去除率高、环境效益明显。2.1.7治理简单、操作方便、爱护容易。2.2 工艺选择通过对铁新煤矿有限煤矿矿井废水调剂池水质取样分析可知：1.该矿井废水PH在中性，且总铁浓度只有0.094mg/L，属非酸性矿井水；2.对比煤炭工业污染物排放标准要求，废水中总铁、总锰、COD、PH不仅不超标，而且浓度较低，说明废水受人为污
15、染较轻，属低浓度工业废水；3.废水中SS浓度较高,而且严峻超过国家废水排放要求,因此悬浮物SS是要紧污染物,也是本处理设施的要紧操纵指标；(4).矿井废水中SS要紧由煤粉、岩粉组成，其含量较不稳固，不仅同一矿区各矿矿井水浓度差异较大，而且同一矿井不同时期排水浓度差异也专门大，这就需要污水处理系统要有足够调剂功能，才能保证处理设施的稳固运行和良好的处理成效；5.矿井水流经采煤工作面和巷道时，受到人为的阻碍，有部分有机物掺入水体中，另外矿井水中SS的要紧成份是煤粉，能被重铬酸钾等强氧化剂所氧化，因此，显示有相对较高的CODcr。综上所述，本工程设计的主导思想是去除废水中SS和CODcr为要紧操纵指
16、标。关于含有两个指标的废水, 专门是煤矿矿井废水,目前常用的处理方法和技术具有以下几种:2.2.1混合反应斜管沉淀处理技术含悬浮物矿井水由井下沉淀池沉淀后用高压泵提升至地面进入调剂池，进行水质、水量调整后，出水泵入穿孔旋流反应池，在进池渠道中先后投加混凝剂和絮凝剂，完成药剂混合、絮剂反应过程后，出水经配水槽流入斜管沉淀池内进行矾花沉降处理，泥水分离后的上清液进入清水池排放。穿孔旋流反应池及斜管沉淀池内底泥重力排入污泥池，经浓缩后，上清液回调剂池处理，污泥通过污泥泵打入矿内压滤系统进行集中处理。如图21所示。采纳混合反应斜管沉淀处理工艺净化含悬浮物矿井水，能有效去除水体中悬浮物，出水浊度小于10
17、NTU。该工艺适合于低浓度悬浮物矿井水的净化处理。但该工艺存在土建工程投资相对较高，混合强度不便于操纵，出水水质难以稳固，目前在处理矿井水方面已较少使用。2.2.2旋流反应斜管沉淀无阀过滤处理技术含悬浮物矿井水由井下沉淀池沉淀后用高压泵提升至地面进入调剂池，进行水质、水量调剂后，出水泵入多级旋流反应池，在入池图21 混合反应斜管沉淀处理工艺流程图图22 旋流反应斜管沉淀无阀过滤处理工艺流程图前先后投加混凝剂和絮凝剂，进行药剂混合、絮剂反应后，出水经配水槽流入斜管沉淀池内进行泥水分离，上清液进入无阀滤池，将沉淀池内细小的不易沉降的矾花通过过滤加以去除，过滤后的清水排入清水池，实现排放或回用。穿孔
18、旋流反应池及斜管沉淀池内底泥重力排入污泥池，经浓缩后的上清液和无阀滤池反冲洗水回调剂池循环处理，污泥通过污泥泵打入矿内压滤系统进行集中处理。工艺流程见图22。目前，该工艺已在多个煤矿进行过工程应用，有较好的处理成效，其中包括安徽等煤矿含悬浮物矿井水处理等。出水水质SS小于100mg/L，可有效去除矿井水中的悬浮物，使出水浊度小于5NTU，专门情形不大于10NTU。但该工艺存在占地面积较大，耐冲击负荷能力不够强，水质受到一定的阻碍。2.2.3水力循环澄清重力式无阀过滤处理技术该工艺采纳混凝沉淀、过滤工艺来净化处理含悬浮物矿井水。矿井水由井下由井下沉淀池沉淀后用高压泵提升至调剂池，使矿井水得以贮存
19、和均化，经水质、水量调剂后的矿井水在泵前加入混凝剂、泵后加入絮凝剂，再进入水力循环澄清池，经混合、絮凝反应、沉淀后，出水自流进入重力式无阀滤池，过滤后的出水保持在浊度3度以下，专门情形下不超过5度；出水进入清水池。矿井水预沉调剂池及水力澄清池泥斗中污泥定时排至煤泥池，浓缩后用煤泥提升泵送至矿压滤系统处理。工艺流程见图23。本工艺是目前煤矿处理含悬浮物矿井水中比较成熟的净化处理工艺，能有效去除矿井水中的悬浮物和胶体，并能有效去除矿井水中油类物质。目前，该处理技术已在安徽、山东、上海、山西等省市的矿区得到实际的应用。图23 水力循环澄清重力式无阀过滤处理工艺流程图通过上述分析可知：混凝、沉淀、过滤
20、是处理非酸性矿井废水的常用处理方法，其区别只有药剂与废水混合的方式、沉淀池沉淀水力条和过滤池的类型；目前，该矿矿井水处理也是采纳这种处理方法和技术，只只是采纳将沉淀、过滤两工序组装为一体的处理装置，该装置具有占地面积小、工艺流程简单、施工和安装周期短、操作方便等优点，但由于处理规模小、加药装置老化、加药泵能力低等缘故造成处理成效差，不能满足排放要求；围绕提高混凝反应成效、改善沉淀条件、增强筛滤机能这一主体，结合该矿现有的污水处理条件，提出如下思路：1新增两套加药装置，满足新增污水处理设备加药的需要，并兼顾现有污水处理系统投药；(2)新增一套处理能力为100吨/H的集混凝反应、沉淀、过滤为一体的
21、污水处理设备，满足该矿废水量大的需要；3对现有调剂池进行改造，增加原水和絮凝剂的混合反应功能，改变目前在调剂池内直截了当投药反应成效不行的现状，使调剂池起到预沉淀，达到提高去除SS的目的。4现有的混凝、沉淀、过滤为一体的两台设备是否需要改造待贵矿将该设备的内部结构、运行情形、反冲洗成效等详细资料告知后再定。2.3 工艺流程 PAC 自来水 PAM 反冲洗废水 储器 达标排放 反冲洗 图1 工艺流程示意图2.4 工艺流程说明矿井废水在井下沉淀后经高压泵送到调剂池反应区，与加入的絮凝剂、助凝剂在反应区内充分反应后，自流进入预沉淀调剂区，在此对废水中的SS进行初步沉淀去除，并去除部分COD，同时完成
22、废水收集和对水质水量调剂过程，预沉淀产生的污泥要紧是煤泥经桥式刮泥机刮吸送入污泥浓缩池浓缩后，与后序处理工序产生的污泥一并处理；调剂预沉淀池出水用泵送入新增的HD一体化净水器对其进一步处理，在净水器内废水依次进入两个大小不等涡流反应器，在此废水与加入的絮凝剂、助凝剂经不同强度涡流搅拌作用，完成混凝反应、吸附架桥、电中和、压缩双电层等过程，然后流入斜板沉淀区，斜板沉淀是依照浅层沉淀理论，通过设置斜板填料，达到提高沉淀成效和减少占地面积的目的，经斜板沉淀后，废水中大部分SS、COD得到去除，斜板沉淀区产生的污泥自流进入污泥浓缩池和其它工序来的污泥一并浓缩处理；沉淀分离的废水最后自流进入过滤区，通过
23、筛滤和吸附作用对沉淀池中未能完全沉淀的1m以上的悬浮物质、胶体颗粒进一步分离，降低其COD、SS等指标，确保出水达标排放。来自预沉淀调剂池和净水器沉淀区的污泥经污泥浓缩池浓缩后，用泵提升送至污泥脱水机，通过脱水进一步降低污泥的含水率，泥饼外运销售，防止二次污染。需要说明的是：1原先污水处理系统不变，只是对其进水泵、进水管道、加药管道进行改造；2由于贵矿没有提供现有的污泥浓缩池尺寸、压滤机处理能力等，本方案按其能满足新增和原先污水处理的需要，假如届时不能满足再增加设计和预算。2.5污染物去除成效分析 依照对同类煤矿企业矿井废水处理情形的调研和我们的工程实践体会,对确定的污水处理工艺各个工序对废水
24、中各种污染物去除成效做如下分析:废水处理予期成效分析表： 工艺段进出水SSCOD总铁总锰预沉淀调剂工序进水mg/L300101.00.3出水mg/L18080.90.27去除率%40201010净水器斜板沉淀工序进水mg/L18080.90.27出水mg/L5440.540.18去除率%70504040净水器过滤工序进水mg/L5440.540.18出水mg/L273.60.490.16去除率%50101010最终出水浓度mg/L 273.60.490.16国家排放标准mg/L70707.04.03 .工艺特点3.1 HDJS一体化净水器HD一体化净水器是一个集混凝反应、沉淀、过滤为一体的内做
25、防腐处理的钢制设备，它是我公司在消化吸取法国得利满高密度沉淀池技术的基础上，结合工程的现有条件车间厂房高度不够，并将无阀滤池技术熔为一体组装而成的。在化学混凝沉淀的水处理技术进展过程中，围绕加药后混合反应程度、沉淀的固液分离成效这两个主题，从反应搅拌强度、停留时刻、加药顺序、絮体形成条件和大小、沉淀进、出水流态、固液分离机理等方面进行了广泛研究，形成了专门多成熟技术和理论，HD一体化净水器确实是将这些理论具体应用到工程实践中，并取得了专门好的成效。在一体化净水器的反应区，依据絮凝剂和助凝剂与废水混合、反应所需的搅拌强度、混合时刻的不同，采纳立体几何理论和流体力学原理，设立两个大小不同的涡流反应
26、器，通过形成两个不同的混合反应条件，优化和强化了混凝反应条件，实现了混凝反应的高效率。在一体化净水器的沉淀区，依照浅层沉淀理论，通过选用全塑型蜂窝斜管组成的上向流斜板沉淀池，水力负荷是一般沉淀池的5-10倍，因此占地面积小，同时由于颗粒沉淀历程缩短，达到了提高悬浮物去除率的目的。另外选用多斗静压排泥方式，不仅减少了工程造价，更要紧的是幸免了因刮泥机在水中腐蚀造成的爱护工作量和运行成本的上升。在一体化净水器的过滤区，采纳石英砂和ABS颗粒组成的非平均双层滤料滤池形式，改变过去单一采纳石英砂过滤存在的截污能力小设备荷载重、反冲洗需要水量大和动力高的缺陷。具有以下优点：1对含SS浓度变化大的废水适应
27、性强、处理成效好、费用低。2占地面积小，基建投资少；且操作简单、运行稳固、易于治理和爱护。3技术成熟、应用范畴广，在各种废水处理中都有专门多成熟的案例。4属物化处理单元，不象生物处理单元那样，处理成效受环境条件阻碍那么大。5安装方便、施工周期短，不受季节阻碍。3.2自动化程度高，操作治理简便污水提升泵、过滤池反冲洗泵、各种电磁阀门均采纳电控柜集中操纵，在操纵柜设置自动和手动两档，既方便操作，又减轻了工人劳动强度。4.主体设计设计说明：污水处理站的废水来自该矿现有井下的排排水，处理后的水送至现有清水池，按现有排放去向排放。4.1废水预沉淀调剂池数 量：一座结构形式：半地下式 钢混结构性 质：对现
28、有调剂池改造内 容：1.在进水側设置反应区，配套迷宫式反应器1套，型号：HDMG-6.0；2.在出水側设立净水区: 配套滗水器1套，型号：HDSQ-6.0；3.更换现有三台水泵。型号：80WL-20，扬程：15m，功率：11KW，流量：100 m3/H；480电磁阀6个；80碟阀3个5刮泥机轨道改造6设置内側安全栏杆4.2 HDJS一体化净水器数 量：一台结构形式： 钢结构 材质：Q235外形尺寸： 10.5m5.5m5.0m要紧参数：处理量：100 m3/H；型号：HDJ-100；SS去除率80%;COD去除率50%;要紧设备：全塑料斜蜂窝管：36 m3，材质：聚氯乙烯塑料硬片，规格：70X
29、0.8；布水器：2套，型号:HDB-2300；布水器：2套，型号:HDB-2000；滗水器：2套，型号:HDSQ-6.0；滤料:石英砂: 10 m3，ABS：4 m3;50电磁阀：4个；反冲洗水泵：2台，型号：100WL-C，扬程：18m，功率：15KW，流量：150 m3/H；100电磁阀：4个；栏杆、楼梯、平台等；4.3 加药装置数 量：2台结构形式：钢制内做防腐处理规 格：HDY系列要紧参数：加药装置：1套，型号：HDY-600，功率：1.1KW；加药装置：1套型号：HDY-300，功率：0.75KW；要紧设备：加药计量泵：1台，型号：J-630/0.1-1.3，流量：630L/H，功率
30、：1.5KW，压力：1.3MPa；加药计量泵：1台，型号：J-320/0.1-2.5，流量：320L/H，功率：0.75KW，压力：1.0MPa；25电磁阀：6个；4.4 HDJS一体化净水器基础改造数 量：一座结构形式：半地下式 钢混结构性 质：对现有闲置的水池改造内 容：1.拆除现有水池栏杆约32米； 2将现有水池四周池壁降低2米，约拆除混凝土20 m3 3池顶加盖，外形尺寸：11.0mX6.0mX0.5m; 4改造后池内做泥斗3个。 5新增泥浆泵：2台，型号：2PN，扬程：23m，功率：11KW，流量：30 m3/H；100电磁阀：5个；4.5 综合间值班室、压滤机房数 量：一座 性 质：利用现有的。但值班室需增加电控柜一台，视场地而定。5 .电气设计5.1 设计依据1低压配电装置及线路设计规范GB50054-952
