矿井水处理处理

XXX有限公司

矿井水处理工程设计方案

说 明 书

山西省XXX水处理技术有限公司

二零一一年一月五日

保利集团铁新煤矿有限公司矿井水处理工程方案设计说明书

目 录

1 .概述 .......................................................................................................................................................... 3 1.1 工程概况 ........................................................................................................................................... 3 1.2 设计原则 ........................................................................................................................................... 4 1.3 设计依据 ........................................................................................................................................... 6 1.4 设计范围 ........................................................................................................................................... 8 1.5 设计指标 ........................................................................................................................................... 8 2 .工艺的选择与确定 ................................................................................................................................ 11 2.1工艺选择的原则 .............................................................................................................................. 11 2.2 工艺选择 ......................................................................................................................................... 11 2.3 工艺流程 ......................................................................................................................................... 16 2.4 工艺流程说明 ................................................................................................................................. 17 2.5污染物去除效果分析 ...................................................................................................................... 18 3 .工艺特点 ................................................................................................................................................ 19 3.1 HDJS一体化净水器........................................................................................................................ 19 3.2自动化程度高，操作管理简便 ...................................................................................................... 20 4.主体设计 ................................................................................................................................................. 21 4.1废水预沉淀调节池 .......................................................................................................................... 21 4.2 HDJS一体化净水器........................................................................................................................ 21 4.3 加药装置 ......................................................................................................................................... 22 4.4 HDJS一体化净水器基础改造 ........................................................................................................ 22 4.5 综合间（值班室、压滤机房） ..................................................................................................... 23 5 .电气设计 ................................................................................................................................................ 24 5.1 设计依据 ......................................................................................................................................... 24 5.2 设计范围 ......................................................................................................................................... 24 5.3 供电电源要求 ................................................................................................................................. 24 5.4 电器控制 ......................................................................................................................................... 24 5.5 用电负荷表 ..................................................................................................................................... 25 6 .其他设计 ................................................................................................................................................ 26 6.1 结构设计 ......................................................................................................................................... 26 6.2 给水设计 ......................................................................................................................................... 26 6.3 排水设计 ......................................................................................................................................... 26 6.4 采暖通风设计 ................................................................................................................................. 27 6.5 消防、卫生设计 ............................................................................................................................. 27 6.6 安全设计 ......................................................................................................................................... 27 7 .主要建（构）筑物及设备 .................................................................................................................... 28 7.1 主要建（构）筑物一览表 ............................................................................................................. 28 7.2 主要设备一览表 ............................................................................................................................. 28

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8 .管理运行及工程进度 ............................................................................................................................ 30 8.1 管理运行 ......................................................................................................................................... 30 8.2 劳动定员 ......................................................................................................................................... 30 8.3 工程进度计划 ................................................................................................................................. 30 9 .工程投资预算 ........................................................................................................................................ 32 9.1 编制依据 ......................................................................................................................................... 32 9.2工程投资预算表 .............................................................................................................................. 32 9.3工程总投资 ...................................................................................................................................... 34 10 .工程经济评价 ...................................................................................................................................... 35 10.1 分析依据 ....................................................................................................................................... 35 10.2 运行费用分析 ............................................................................................................................... 35 10.3 主要经济指标 ............................................................................................................................... 36 11. 工程说明 ............................................................................................................................................. 37 12．售后服务 ............................................................................................................................................ 38 12.1质量保证 ........................................................................................................................................ 38 12.2售后服务 ........................................................................................................................................ 38

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1 .概述

1.1 工程概况

XXX有限公司是中国保利集团公司下属企业，地处美丽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，经过3年的改扩建现已投产，未来可扩建成年产120万吨的煤矿。

该矿在原煤开采过程中，产生和排放大量的矿井废水，矿井废水主要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，随着企业的发展，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影响较大，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经过生物的、化学的作用而形成硫酸和金属离子，使矿井废水中含有Fe2+ 、Fe3+、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主要污染成分是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，目前该矿采用井下沉淀池沉淀、

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3.8m3；而我国南方矿区因受气候条件、地理环境等影响，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。根据工厂提供的资料：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况，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

从矿井废水产生的原因可知：矿井废水既具有地下水特征，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对于矿井开采过程矿井废水的水质、水量起产生重要的影响。根据企业提供的资料和对企业现有调节池取水样分析，并结合同类煤矿矿井废水排放情况得知：该矿井废水具有以含煤粉和岩粉为主要悬浮物、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 其它矿井废水 本矿废水调节池 设计进水水质 PH 6-8 6.0 6-8 总铁 mg/L 0.5-6.5 0.094 0.1-1.0 总锰 mg/L 0.4-5.0 0.011 0.011-0.3 SS mg/L 280-500 260 300 CODcr mg/L 3-70 2.99 3-10 9

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1.5.3设计出水水质

根据国家环保法规、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：。

CODcr mg/L 污水排放标准 70 SS mg/L 70 石油类mg/L 10 总铁 mg/L 7.0 总锰 mg/L 4.0 6-9 PH

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2 .工艺的选择与确定

2.1工艺选择的原则

2.1.1以去除废水中悬浮物为主、兼顾其它污染物的去除。 2.1.2尽可能采用节能技术和产品，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、运行稳定、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管理简单、操作方便、维护容易。

2.2 工艺选择

通过对铁新煤矿有限煤矿矿井废水调节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）.对照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，说明废水受人为污染较轻，属低浓度工业废水；（3）.废水中SS浓度较高,而且严重超过国家废水排放要求,因此悬浮物（SS）是主要污染物,也是本处理设施的主要控制指标；(4).矿井废水中SS主要由煤粉、岩粉组成，其含量较不稳定，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很大，这就需要污水处理系统要有足够调节功能，才能保证处理设施

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的稳定运行和良好的处理效果；（5）.矿井水流经采煤工作面和巷道时，受到人为的影响，有部分有机物掺入水体中，另外矿井水中SS的主要成份是煤粉，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为主要控制指标。对于含有两个指标的废水, 尤其是煤矿矿井废水,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节池，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，上清液回调节池处理，污泥通过污泥泵打入矿内压滤系统进行集中处理。如图2－1所示。

采用混合反应－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10NTU。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，混合强度不便于控制，出水水质难以稳定，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节池，进行水质、水量调节后，出水泵入多级旋流反应池，在入池

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悬浮物矿井水 调节池 提升泵 药剂 穿孔旋流反应池 斜管沉淀池 污泥池 清水池 污泥泵 排放 集中处理 图2－1 混合反应－斜管沉淀处理工艺流程图

悬浮物矿井水 调节池 提升泵 药剂 多级旋流反应池 斜管沉淀池 污泥池 无阀滤池 污泥泵 清水池 集中处理

图2－2 旋流反应－斜管沉淀－无阀过滤处理工艺流程图

排放

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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节池循环处理，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2－2。

目前，该工艺已在多个煤矿进行过工程应用，有较好的处理效果，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，特殊情况不大于10NTU。但该工艺存在占地面积较大，耐冲击负荷能力不够强，水质受到一定的影响。

2.2.3水力循环澄清－重力式无阀过滤处理技术

该工艺采用混凝沉淀、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节池，使矿井水得以贮存和均化，经水质、水量调节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，特殊情况下不超过5度；出水进入清水池。矿井水预沉调节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2－3。

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

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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。

悬浮物矿井水 调节池 吸水井 混凝剂 提升泵 絮凝剂 水力循环澄清池 重力式无阀滤池 煤泥池 清水池 煤泥提升泵 排放或回用 集中处理

图2－3 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用这种处理方法和技术，只不过采用将沉淀、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、加药泵能力低等原因造成处理效果差，不能满足排放要求；围绕提高混凝反应效果、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

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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、过滤为一体的污水处理设备，满足该矿废水量大的需要；（3）对现有调节池进行改造，增加原水和絮凝剂的混合反应功能，改变目前在调节池内直接投药反应效果不好的现状，使调节池起到预沉淀，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、运行情况、反冲洗效果等详细资料告知后再定。

2.3 工艺流程

PAC 自来水 PAM 加药设备1 加药设备2 反冲洗废水 储器 调节池 HDJS 一体化 清水池 达标排放 矿井废水 净水器 反冲洗 压滤机 污泥浓缩池 干泥外运销 售

图1 工艺流程示意图

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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节池反应区，与加入的絮凝剂、助凝剂在反应区内充分反应后，自流进入预沉淀调节区，在此对废水中的SS进行初步沉淀去除，并去除部分COD，同时完成废水收集和对水质水量调节过程，预沉淀产生的污泥（主要是煤泥）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；调节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，斜板沉淀是根据浅层沉淀理论，通过设置斜板填料，达到提高沉淀效果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，通过筛滤和吸附作用对沉淀池中未能完全沉淀的1μm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。

来自预沉淀调节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）原来污水处理系统不变，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来污水处

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理的需要，如果届时不能满足再增加设计和预算。

2.5污染物去除效果分析

根据对同类煤矿企业矿井废水处理情况的调研和我们的工程实

践经验,对确定的污水处理工艺各个工序对废水中各种污染物去除效果做如下分析:

废水处理予期效果分析表：

工艺段 预沉淀调节工序 进出水 进水mg/L 出水mg/L 去除率% 进水mg/L 出水mg/L 去除率% 进水mg/L 出水mg/L 去除率% mg/L SS COD 300 10 180 8 40 20 180 8 54 4 70 50 54 4 27 3.6 50 10 3.6 27 70 70 总铁 1.0 0.9 10 0.9 0.54 40 0.54 0.49 10 0.49 7.0 总锰 0.3 0.27 10 0.27 0.18 40 0.18 0.16 10 0.16 4.0 净水器斜板沉淀工序 净水器过滤工序 最终出水浓度 国家排放标准 mg/L

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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》GB50054-95 （2）《工业企业照明设计标准》GB50034-92 （3）《通用用电设备配电规范》GBJ50055-93

（4）《电器装置安装工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范》GB50257－96

5.2 设计范围

污水处理站内泵、加药装置、电磁阀等设备的电控设计与选型，设计范围内的电缆敷设等。进站电力电缆的敷设、变压器的配置等利用原有的，如需增容视具体情况而定。

5.3 供电电源要求

全站配电采用树干式与放射式相结合的方式。厂方提供供电电源一路：380V/220V，50Hz。配电系统采用三相五线制单相三线制。

5.4 电器控制

电控箱的供电线路由总配电室引入并接地，接地电阻符合标准要求。新增工艺的设备配有电控设备一套，各电器设备可根据需要进行手动或自动控制。该控制系统设有失压保护，避免停电后突然来电时电动机的自起动，并设有发生意外时的急停开关及异常情况下的故障

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报警。

5.5 用电负荷表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 设备名称 反冲洗水泵 污水泵 污泥泵 加药装置1 加药装置2 计量泵 计量泵 合计 总台数 (台/套) 2 3 2 1 1 1 1 11 工作台数 (台/套) 2 3 2 1 1 1 1 11 设备容量(kw) 总容量 22 33 22 1.1 0.75 1. 5 0.75 80 工作容量 22 33 22 1.1 0.75 1.5 0.75 80 说明：备用荷载按20KW考虑，建议进站电缆荷载按100kw选取载流截面。

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6 .其他设计

6.1 结构设计

6.1.1地基与基础

本工程属于技术改造项目，HDJS-100一体化净水器基础和调节池改造都是在原有水池基础上进行，但由于拟改造水池无基础处理资料，本设计方案暂按原有水池基础能够满足设计条件考虑，待合同签订后进行工程设计时，将依据贵矿提供原有水池基础情况作相应的调整。 6.1.2抗震设计

工程设计考虑地震基本烈度为6度，一体化净水器基础和调节池属丙类建筑，建筑场地类别为II类场地。采用现浇钢混结构形式，按《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》（GB50032-2003）要求进行抗震设计。

6.2 给水设计

污水处理站的给水主要是溶药用水、地坪冲洗水、卫生用水等；由原来供水管网供给，本方案不再设计。

6.3 排水设计

污水处理站内排出的冲地坪水和雨水工厂设置雨水管网收集后排至站外排水沟；处理出水经清水池从原有的外排管道排至站外排水沟。

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6.4 采暖通风设计

调节池工房、净水器工房、压滤机工房、值班间等各室虽无通风采暖设施，但车间高大、自然通风条件好、且已使用多年，本次设计不考虑，如需要，待与贵矿商定供暖通风方式后再定。

6.5 消防、卫生设计

（1）贵矿原有消防、卫生设施和条件能够满足技术改造需要，本设计不再增加；

（2）新增的净水器属静态运行设备，无噪声污染；新增几台水泵，在选型时都选用低噪、节能型，同时安装时采用减震技术、防止震动产生的噪音，同时水泵、压滤机都安装在室内，减少对大气环境的噪声控制；值班室是独立房间，与运转设备隔离，能够满足国家对车间噪声控制的要求。

(3)絮凝剂、助凝剂属化工产品，使用过程中必需注意身体健康，操作人员应穿戴好劳动保护用品。

6.6 安全设计

（1）构筑物均设有护栏； （2）不安全处用明显标记标明；

（3）检修或查看运行情况应有相应的防护措施。

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7 .主要建（构）筑物及设备

7.1 主要建（构）筑物一览表

主要建（构）筑物

序号 名称 内容 备注 1 废水调节池改造 2 HDJS一体化净水器基础 1．进、出水側设置隔墙 2．拓宽县有污水泵穿墙孔 3．制造安装迷宫反应器、滗水器、栏杆钢混、钢预埋件 制件 4．拆除现有水泵基础 5．新建污水泵基础 1．将现有水池从上到下拆除2米 2．池低增设三个泥斗 3．池顶加盖 钢混 4．设立污泥排放穿墙孔 5．新建污泥泵、反洗水泵基础 7.2 主要设备一览表

主要设备器材

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 名 称 迷宫式反应器 滗水器 水泵 电磁阀 碟阀 全塑料斜蜂窝管 滤料 滤料 电磁阀 电磁阀 反冲洗水泵 主要参数 HDMG-6.0 HDSQ-6.0 80WL-20 80 80 ∮70X0.8 石英砂 ABS 50 100 100WL-C 数 量 1 1 3 6 3 36 10 4 4 4 2 单 位 套 套 台 个 个 m3 m3 m3 个 个 台 28

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