礦井水處理處理

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礦井水處理工程設計方案

說明書

XX省XXX水處理技術有限公司

二零一一年一月五日

保利集團鐵新煤礦有限公司礦井水處理工程方案設計說明書

目錄

1.概述31.1工程概況31.2設計原則41.3設計依據(jù)61.4設計范圍81.5設計指標82.工藝的選擇與確定112.1工藝選擇的原則112.2工藝選擇112.3工藝流程162.4工藝流程說明172.5污染物去除效果分析183.工藝特點193.1HDJS一體化凈水器193.2自動化程度高，操作管理簡便204.主體設計214.1廢水預沉淀調理池214.2HDJS一體化凈水器214.3加藥裝置224.4HDJS一體化凈水器基礎改造224.5綜合間（值班室、壓濾機房）235.電氣設計245.1設計依據(jù)245.2設計范圍245.3供電電源要求245.4電器控制245.5用電負荷表256.其他設計266.1結構設計266.2給水設計266.3排水設計266.4采暖通風設計276.5消防、衛(wèi)生設計276.6安全設計277.主要建（構）筑物及設備287.1主要建（構）筑物一覽表287.2主要設備一覽表28

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8.管理運行及工程進度308.1管理運行308.2勞動定員308.3工程進度計劃309.工程投資預算329.1編制依據(jù)329.2工程投資預算表329.3工程總投資3410.工程經濟評價3510.1分析依據(jù)3510.2運行費用分析3510.3主要經濟指標3611.工程說明3712．售后服務3812.1質量保證3812.2售后服務38

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1.概述

1.1工程概況

XXX有限公司是中國保利集團公司下屬企業(yè)，地處美麗的XX靈石縣兩渡鎮(zhèn)汾河之畔、巍巍呂梁山麓，礦井面積9.6平方公里，煤種為煉焦煤，原煤年生產能力60萬噸，經過3年的改擴建現(xiàn)已投產，未來可擴建成年產120萬噸的煤礦。

該礦在原煤開采過程中，產生和排放大量的礦井廢水，礦井廢水主要由開采過程中地下地質性涌滲水到巷道為安全生產而排出的自然地下水和井下采煤生產過程中灑水、降塵、滅火灌漿、消防及液壓設備冷卻產生的含煤塵廢水，隨著企業(yè)的發(fā)展，礦井水的排放量還將不斷增多。礦井廢排放量受礦區(qū)水文地質條件的影響較大，各地相差懸殊，季節(jié)不同也區(qū)別較大；由于部分煤塵與巖塵以膠體分散狀態(tài)存在于水中，使礦井廢水呈灰黑色，同時還受到人類廢棄物的污染，細菌數(shù)量普遍超標。同時在采煤過程中，不但破壞煤層原有的地質條件，而且還提供了大量的氧氣和水，在這種條件下，煤層或頂板底板中的硫鐵礦及有機硫經過生物的、化學的作用而形成硫酸和金屬離子，使礦井廢水中含有Fe2+、Fe3+、Al3+、Zn2+、Mn2+、Cu2+等金屬離子和礦井廢水酸化，造成排水PH超標；綜上分析：礦井廢水中污染物的主要污染成分是SS、PH、CODcr、石油類和部分金屬、非金屬元素，這些廢水排放到環(huán)境，對農業(yè)、土地、森林等資源造成不同程度的破壞。針對礦井廢水的污染問題，目前該礦采用井下沉淀池沉淀、

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3.8m3；而我國南方礦區(qū)因受氣候條件、地理環(huán)境等影響，礦井涌水量大，平均噸煤涌水量為10m3左右；西北礦井水涌水較少，噸煤涌水量大部分在1.6m3以下。根據(jù)工廠提供的資料：該礦每天從井下沉淀池抽排水約4-5次，每次約2小時候，累計產生和排放礦井廢水量約為1600-2000m3/d。目前兩臺一體化凈水器處理能力約1000余m3/d，處理能力明顯不能滿足生產需要，同時考慮到隨著企業(yè)生產規(guī)模擴大，原煤產量的提高，產生和排放礦井廢水量也將增加的狀況，貴礦提出新增100m3/H的污水處理設施一套，因此本設計規(guī)模按新增2400m3/d，按24小時運行方式考慮，即新增處理能力為100m3/h。1.5.2設計進水水質

從礦井廢水產生的原因可知：礦井廢水既具有地下水特征，又具有受到人為污染的特點。礦井廢水特性取決于成煤的地質環(huán)境和煤系低層的礦物化學成分，其中井田水文地質條件及充水因素對于礦井開采過程礦井廢水的水質、水量起產生重要的影響。根據(jù)企業(yè)提供的資料和對企業(yè)現(xiàn)有調理池取水樣分析，并結合同類煤礦礦井廢水排放狀況得知：該礦井廢水具有以含煤粉和巖粉為主要懸浮物、可溶性鹽和有機物較少、重金屬離子含量低、不屬于酸性礦井廢水的特點，是一種較為清潔的工業(yè)廢水?，F(xiàn)將類似礦井廢水和貴礦礦井廢水的水質指標及設計進水水質列表如下：

項目其它礦井廢水本礦廢水調理池設計進水水質PH6-86.06-8總鐵mg/L0.5-6.50.0940.1-1.0總錳mg/L0.4-5.00.0110.011-0.3SSmg/L280-500260300CODcrmg/L3-702.993-109

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1.5.3設計出水水質

根據(jù)國家環(huán)保法規(guī)、政策和工廠的要求，確定：設計出水水質達到《煤炭工業(yè)污染物排放標準》（GB20426-2023）表2中的“現(xiàn)有生產線污染物排放標準〞，即：。

CODcrmg/L污水排放標準70SSmg/L70石油類mg/L10總鐵mg/L7.0總錳mg/L4.06-9PH

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2.工藝的選擇與確定

2.1工藝選擇的原則

2.1.1以去除廢水中懸浮物為主、兼顧其它污染物的去除。2.1.2盡可能采用節(jié)能技術和產品，提高工程的經濟效益。2.1.3投資省、運行費用低，具有經濟可行性。

2.1.4應杜絕或明顯減少污染物的產生,不造成二次污染。

2.1.5技術成熟、工藝可靠、運行穩(wěn)定、方法得當，具有技術可行性、靈活性和先進性。

2.1.6選用的處理工藝和設備污染物去除率高、環(huán)境效益明顯。2.1.7管理簡單、操作便利、維護簡單。

2.2工藝選擇

通過對鐵新煤礦有限煤礦礦井廢水調理池水質取樣分析可知：（1）.該礦井廢水PH在中性，且總鐵濃度只有0.094mg/L，屬非酸性礦井水；（2）.對照煤炭工業(yè)污染物排放標準要求，廢水中總鐵、總錳、COD、PH不僅不超標，而且濃度較低，說明廢水受人為污染較輕，屬低濃度工業(yè)廢水；（3）.廢水中SS濃度較高,而且嚴重超過國家廢水排放要求,因此懸浮物（SS）是主要污染物,也是本處理設施的主要控制指標；(4).礦井廢水中SS主要由煤粉、巖粉組成，其含量較不穩(wěn)定，不僅同一礦區(qū)各礦礦井水濃度差異較大，而且同一礦井不同時期排水濃度差異也很大，這就需要污水處理系統(tǒng)要有足夠調理功能，才能保證處理設施

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的穩(wěn)定運行和良好的處理效果；（5）.礦井水流經采煤工作面和巷道時，受到人為的影響，有部分有機物摻入水體中，另外礦井水中SS的主要成份是煤粉，能被重鉻酸鉀等強氧化劑所氧化，因此，顯示有相對較高的CODcr。

綜上所述，本工程設計的主導思想是去除廢水中SS和CODcr為主要控制指標。對于含有兩個指標的廢水,特別是煤礦礦井廢水,目前常用的處理方法和技術具有以下幾種:2.2.1混合反應－斜管沉淀處理技術

含懸浮物礦井水由井下沉淀池沉淀后用高壓泵提升至地面進入調理池，進行水質、水量調整后，出水泵入穿孔旋流反應池，在進池渠道中先后投加混凝劑和絮凝劑，完成藥劑混合、絮劑反應過程后，出水經配水槽流入斜管沉淀池內進行礬花沉降處理，泥水分開后的上清液進入清水池排放。穿孔旋流反應池及斜管沉淀池內底泥重力排入污泥池，經濃縮后，上清液回調理池處理，污泥通過污泥泵打入礦內壓濾系統(tǒng)進行集中處理。如圖2－1所示。

采用混合反應－斜管沉淀處理工藝凈化含懸浮物礦井水，能有效去除水體中懸浮物，出水濁度小于10NTU。該工藝適合于低濃度懸浮物礦井水的凈化處理。但該工藝存在土建工程投資相對較高，混合強度不便于控制，出水水質難以穩(wěn)定，目前在處理礦井水方面已較少使用。2.2.2旋流反應－斜管沉淀－無閥過濾處理技術

含懸浮物礦井水由井下沉淀池沉淀后用高壓泵提升至地面進入調理池，進行水質、水量調理后，出水泵入多級旋流反應池，在入池

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懸浮物礦井水調理池提升泵藥劑穿孔旋流反應池斜管沉淀池污泥池清水池污泥泵排放集中處理圖2－1混合反應－斜管沉淀處理工藝流程圖

懸浮物礦井水調理池提升泵藥劑多級旋流反應池斜管沉淀池污泥池無閥濾池污泥泵清水池集中處理

圖2－2旋流反應－斜管沉淀－無閥過濾處理工藝流程圖

排放

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前先后投加混凝劑和絮凝劑，進行藥劑混合、絮劑反應后，出水經配水槽流入斜管沉淀池內進行泥水分開，上清液進入無閥濾池，將沉淀池內細小的不易沉降的礬花通過過濾加以去除，過濾后的清水排入清水池，實現(xiàn)排放或回用。穿孔旋流反應池及斜管沉淀池內底泥重力排入污泥池，經濃縮后的上清液和無閥濾池反沖洗水回調理池循環(huán)處理，污泥通過污泥泵打入礦內壓濾系統(tǒng)進行集中處理。工藝流程見圖2－2。

目前，該工藝已在多個煤礦進行過工程應用，有較好的處理效果，其中包括安徽等煤礦含懸浮物礦井水處理等。出水水質SS小于100mg/L，可有效去除礦井水中的懸浮物，使出水濁度小于5NTU，特別狀況不大于10NTU。但該工藝存在占地面積較大，耐沖擊負荷能力不夠強，水質受到一定的影響。

2.2.3水力循環(huán)澄清－重力式無閥過濾處理技術

該工藝采用混凝沉淀、過濾工藝來凈化處理含懸浮物礦井水。礦井水由井下由井下沉淀池沉淀后用高壓泵提升至調理池，使礦井水得以貯存和均化，經水質、水量調理后的礦井水在泵前參與混凝劑、泵后參與絮凝劑，再進入水力循環(huán)澄清池，經混合、絮凝反應、沉淀后，出水自流進入重力式無閥濾池，過濾后的出水保持在濁度3度以下，特別狀況下不超過5度；出水進入清水池。礦井水預沉調理池及水力澄清池泥斗中污泥定時排至煤泥池，濃縮后用煤泥提升泵送至礦壓濾系統(tǒng)處理。工藝流程見圖2－3。

本工藝是目前煤礦處理含懸浮物礦井水中比較成熟的凈化處理工藝，能有效去除礦井水中的懸浮物和膠體，并能有效去除礦井水中油

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類物質。目前，該處理技術已在安徽、山東、上海、XX等省市的礦區(qū)得到實際的應用。

懸浮物礦井水調理池吸水井混凝劑提升泵絮凝劑水力循環(huán)澄清池重力式無閥濾池煤泥池清水池煤泥提升泵排放或回用集中處理

圖2－3水力循環(huán)澄清－重力式無閥過濾處理工藝流程圖通過上述分析可知：混凝、沉淀、過濾是處理非酸性礦井廢水的常用處理方法，其區(qū)別只有藥劑與廢水混合的方式、沉淀池沉淀水力條和過濾池的類型；目前，該礦礦井水處理也是采用這種處理方法和技術，只不過采用將沉淀、過濾兩工序組裝為一體的處理裝置，該裝置具有占地面積小、工藝流程簡單、施工和安裝周期短、操作便利等優(yōu)點，但由于處理規(guī)模小、加藥裝置老化、加藥泵能力低等原因造成處理效果差，不能滿足排放要求；圍繞提高混凝反應效果、改善沉淀條件、加強篩濾機能這一主體，結合該礦現(xiàn)有的污水處理條件，提出如下思路：（1）新增兩套加藥裝置，滿足新增污水處理設備加藥的需

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要，并兼顧現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)投藥；(2)新增一套處理能力為100噸/H的集混凝反應、沉淀、過濾為一體的污水處理設備，滿足該礦廢水量大的需要；（3）對現(xiàn)有調理池進行改造，增加原水和絮凝劑的混合反應功能，改變目前在調理池內直接投藥反應效果不好的現(xiàn)狀，使調理池起到預沉淀，達到提高去除SS的目的。（4）現(xiàn)有的混凝、沉淀、過濾為一體的兩臺設備是否需要改造待貴礦將該設備的內部結構、運行狀況、反沖洗效果等詳細資料告知后再定。

2.3工藝流程

PAC自來水PAM加藥設備1加藥設備2反沖洗廢水儲器調理池HDJS一體化清水池達標排放礦井廢水凈水器反沖洗壓濾機污泥濃縮池干泥外運銷售

圖1工藝流程示意圖

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2.4工藝流程說明

礦井廢水在井下沉淀后經高壓泵送到調理池反應區(qū)，與參與的絮凝劑、助凝劑在反應區(qū)內充分反應后，自流進入預沉淀調理區(qū)，在此對廢水中的SS進行初步沉淀去除，并去除部分COD，同時完成廢水收集和對水質水量調理過程，預沉淀產生的污泥（主要是煤泥）經橋式刮泥機刮吸送入污泥濃縮池濃縮后，與后序處理工序產生的污泥一并處理；調理預沉淀池出水用泵送入新增的HD一體化凈水器對其進一步處理，在凈水器內廢水依次進入兩個大小不等渦流反應器，在此廢水與參與的絮凝劑、助凝劑經不同強度渦流攪拌作用，完成混凝反應、吸附架橋、電中和、壓縮雙電層等過程，然后流入斜板沉淀區(qū)，斜板沉淀是根據(jù)淺層沉淀理論，通過設置斜板填料，達到提高沉淀效果和減少占地面積的目的，經斜板沉淀后，廢水中大部分SS、COD得到去除，斜板沉淀區(qū)產生的污泥自流進入污泥濃縮池和其它工序來的污泥一并濃縮處理；沉淀分開的廢水最終自流進入過濾區(qū)，通過篩濾和吸附作用對沉淀池中未能完全沉淀的1μm以上的懸浮物質、膠體顆粒進一步分開，降低其COD、SS等指標，確保出水達標排放。

來自預沉淀調理池和凈水器沉淀區(qū)的污泥經污泥濃縮池濃縮后，用泵提升送至污泥脫水機，通過脫水進一步降低污泥的含水率，泥餅外運銷售，防止二次污染。

需要說明的是：（1）原來污水處理系統(tǒng)不變，只是對其進水泵、進水管道、加藥管道進行改造；（2）由于貴礦沒有提供現(xiàn)有的污泥濃縮池尺寸、壓濾機處理能力等，本方案按其能滿足新增和原來污水處

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理的需要，假使屆時不能滿足再增加設計和預算。

2.5污染物去除效果分析

根據(jù)對同類煤礦企業(yè)礦井廢水處理狀況的調研和我們的工程實

踐經驗,對確定的污水處理工藝各個工序對廢水中各種污染物去除效果做如下分析:

廢水處理予期效果分析表：

工藝段預沉淀調理工序進出水進水mg/L出水mg/L去除率%進水mg/L出水mg/L去除率%進水mg/L出水mg/L去除率%mg/LSSCOD300101808402018085447050544273.650103.6277070總鐵1.00.9100.90.54400.540.49100.497.0總錳0.30.27100.270.18400.180.16100.164.0凈水器斜板沉淀工序凈水器過濾工序最終出水濃度國家排放標準mg/L

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5.電氣設計

5.1設計依據(jù)

（1）《低壓配電裝置及線路設計規(guī)范》GB50054-95（2）《工業(yè)企業(yè)照明設計標準》GB50034-92（3）《通用用電設備配電規(guī)范》GBJ50055-93

（4）《電器裝置安裝工程爆炸和火災危險環(huán)境電氣裝置施工及驗收規(guī)范》GB50257－96

5.2設計范圍

污水處理站內泵、加藥裝置、電磁閥等設備的電控設計與選型，設計范圍內的電纜敷設等。進站電力電纜的敷設、變壓器的配置等利用原有的，如需增容視具體狀況而定。

5.3供電電源要求

全站配電采用樹干式與放射式相結合的方式。廠方提供供電電源一路：380V/220V，50Hz。配電系統(tǒng)采用三相五線制單相三線制。

5.4電器控制

電控箱的供電線路由總配電室引入并接地，接地電阻符合標準要求。新增工藝的設備配有電控設備一套，各電器設備可根據(jù)需要進行手動或自動控制。該控制系統(tǒng)設有失壓保護，避免停電后突然來電時電動機的自起動，并設有發(fā)生意外時的急停開關及異常狀況下的故障

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報警。

5.5用電負荷表

序號12345678設備名稱反沖洗水泵污水泵污泥泵加藥裝置1加藥裝置2計量泵計量泵合計總臺數(shù)(臺/套)232111111工作臺數(shù)(臺/套)232111111設備容量(kw)總容量2233221.10.751.50.7580工作容量2233221.10.751.50.7580說明：備用荷載按20KW考慮，建議進站電纜荷載按100kw選取載流截面。

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6.其他設計

6.1結構設計

6.1.1地基與基礎

本工程屬于技術改造項目，HDJS-100一體化凈水器基礎和調理池改造都是在原有水池基礎上進行，但由于擬改造水池無基礎處理資料，本設計方案暫按原有水池基礎能夠滿足設計條件考慮，待合同簽訂后進行工程設計時，將依據(jù)貴礦提供原有水池基礎狀況作相應的調整。6.1.2抗震設計

工程設計考慮地震基本烈度為6度，一體化凈水器基礎和調理池屬丙類建筑，建筑場地類別為II類場地。采用現(xiàn)澆鋼混結構形式，按《室外給水排水和燃氣熱力工程抗震設計規(guī)范》（GB50032-2023）要求進行抗震設計。

6.2給水設計

污水處理站的給水主要是溶藥用水、地坪沖洗水、衛(wèi)生用水等；由原來供水管網供給，本方案不再設計。

6.3排水設計

污水處理站內排出的沖地坪水和雨水工廠設置雨水管網收集后排至站外排水溝；處理出水經清水池從原有的外排管道排至站外排水溝。

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6.4采暖通風設計

調理池工房、凈水器工房、壓濾機