煤矿矿井水处理方案设计

煤矿矿井水处理改造工程技术方案

一、工程概况

项目名称：煤矿矿井水处理改造工程

项目规模：3500m3/d

项目地址：

主管单位：

矿井设计生产能力为15万t/a，该煤矿废水主要来自于矿井排水，井下排水量正常涌水量为125m3/h，最大涌水量达146 m3/h，由于该煤矿地下为紫红色、灰白色铝质岩层，局部为紫红色、褐色矿层，该矿井排水含有黄褐色铁矿颗粒和铝矿颗粒，颜色呈黄褐色。目前煤矿废水处理系统仅有三个沉淀池，处理系统不能满足新的环保要求，为保护环境，治理污染，现拟对原有设施升级改造，使废水经处理后实现达标排放。

二、废水的特点

煤矿矿井排水呈黄褐色，感官性差，水中的主要污染物为悬浮物（SS）和铁，是典型的无机废水。悬浮物的主要是煤屑、岩粉、粘土等细小颗粒物，尤其是煤粉，其含量为几十到几百毫克/升，特点是悬浮物粒度小、比重轻、沉降速度慢。

三、设计依据及原则

3.1 设计原则

1.《污水综合排放标准》（GB78-1996）

2.《建筑给水排水设计规范》(GBJ50015-2003)

3.《室外排水设计规范》(GB50014-2006)

4.《煤炭工业矿井设计规范》（GB50215-2005）

5.《煤炭工业污染物排放标准》（GB20426-2006）

6.《污水综合排放标准》(GB78-1996)

7.《建筑给水排水设计规范》(GBJ50015-2003)

8.《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）

9.《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-1993）

10．《自动化仪表工程施工及验收规范》（GB50093-2002）

11．煤矿提供的水质、水量参数

3.2设计原则

1）认真贯彻国家关于环境保护工作的方针和，符合国家相关法规、规范、技术标准，实现废水综合处置与回用的目标，为环境的可持续发展做出贡献。

2）符合城市规划、消防、环保、安全等有关城市建设各方面的要求；充分考察同类水处理的综合技术，在保证社会效益和环境效益的前提下，实现安全处理，不造成二次污染。

3）依据工程实际，因地制宜，采用工艺成熟可靠，力求技术先进，确保处置设备和设施安全可靠运行，技术可行，经济合理。

4）严格执行国家有关工程建设规范，使构（建）筑物达到适用、经济、安全的目标，节约占地，美化环境，力求总体设计布局合理。

四、设计处理能力、进水水质和出水水质

4.1设计处理能力

煤矿井下排水量正常涌水量为125m3/h，最大涌水量达146 m3/h，本处理系统以最大涌水量设计，处理规模为3500m3/d。

4.2设计进水水质

 表4-1 主要污染物浓度       单位：mg/L（pH除外）

应甲方及地方环保要求，废水出水水质应达到当地环保要求，出水水质执煤行《煤炭工业污染物排放标准》（GB2046-2006）排放准。

表4-2  处理出水水质标准要求   单位：mg/L（pH除外）

5.1工艺方案选择

煤矿矿井排水呈黄褐色，感官性差，水中的主要污染物为悬浮物（SS）和铁，是典型的无机废水，一般采用沉淀的方法去除。目前国内常用的处理技术主要有：沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀过滤等。沉淀池一般采用絮凝沉淀和自然重力沉淀。

絮凝沉淀

在水中加入絮凝剂（电介质），当水中的电介质对于胶体双电层所起的作用足以使水中两个胶体颗粒相互碰撞时的相互吸引力克服掉彼此间的斥力和扩散能量时，两个胶体将结合在一起，出现絮凝现象。水中原来比较小的颗粒，通过絮凝形成大的颗粒，便于沉淀。悬浮物在水中沉淀经过四个过程：自由沉淀、絮凝沉淀、区域沉淀、压缩沉淀。最后达到固体含量比较高的污泥，排出池外。

重力沉淀

与絮凝沉淀相比，不投加絮凝剂，利用水中颗粒物质与水的比重差，自然沉淀分离。

按照水流在池内的流态不同，沉淀分为：平流沉淀、竖流沉淀、辐流沉淀。

平流式：沉淀效果好，耐冲击负荷与温度变化，施工简单，造价较低。

竖流式：排泥方便，管理简单，占地面积少。但池深大，施工困难，对冲击负荷与温度变化适应能力差，造价高，池径不宜过大，否则布水不均。

辐流式：机械排泥，运行效果较好，管理较方便，排泥设备已定型。但排泥设备复杂，对施工质量要求高。适于地下水位较高地区和大中型污水处理厂。

根据煤矿矿井水特点及处理后的水质要求，由于悬浮物粒度小、比重轻、沉降速度慢靠自然重力沉淀去除很困难，必须借助混凝剂。本方案选用平流式沉淀池，采用混凝沉淀的处理方法，即可实现对矿井水悬浮物的去除。

总铁的去除

废水中的总铁通常以二价离子溶解状态存在，目前广泛采用接触氧化法来除铁，此方法是对废水曝气充氧，让矿井水与氧气充分接触，利用氧化方法将水中低价铁离子（二价铁）氧化成高价铁离子（三价铁）而迅速沉淀的过程。本方案采用在混凝池充氧曝气的方式去处铁离子，充氧还可以起到搅拌的作用。

5.2污泥处理

混凝沉淀产生的污泥经污泥泵抽吸至污泥池内，经脱水机压滤成泥饼后外运至填埋场，污泥脱水通常采用的有带式压滤机、板框压滤机、叠螺脱水机等。其中带式压滤机属于连续性工作装置，处理量较大，一般用于大型大型污水处理厂，自来水厂等，其缺点为：污泥含水率较高，耗能较大，维护保养较难；板框压滤机属于间接性工作装置，处理量较带式机小，一般用于工厂污泥脱水。

结合本工程特点，本方案选用板框压滤机。

5.3 工艺流程

原水自流进入混合池，在混合池里投加絮凝剂和助凝剂，在曝气搅拌作用下，废水充分混合反应后进入沉淀池，在混合池中反应生成的絮凝体沉入池底，上清液达标排放，沉淀池的污泥由刮吸泥机排入污泥池，污泥经泵送入板框压滤机脱水后外运。

工艺流程图

5.4 工艺特点

（1）采用混凝+沉淀工艺处理效果好。

（2）尽量利用原有设施，以最少的投资实现出水达标。

（3）工艺成熟稳定、运行管理方便，对操作人员要求较低。

六、工程设计

6.1 混合池 (利用原有改造)

尺寸：  15×7.0×1.5m

数量:   一座

池体改造： 新增隔墙

新增设备：加药装置（含搅拌） 2套

          离心风机    1台

6.2 混凝沉淀池(利用原有改造)

尺寸：  15×7.0×1.5m

数量:   一座

新增设备：刮吸泥机 1台

池体改造：池底铺混凝土，增加排泥槽、池壁顶部增加刮吸泥机轨道

6.3 污泥池

尺寸：   15×7.0×1.5m

数量:     一座

新增设备：污泥螺杆泵 2台（1用1备）

          板框压滤机 1台

          加药装置（含搅拌）1套

七、工程内容

1、主要构筑物情况

表7.1 主要构筑物一览表

表7.2  主要新增设备一览表

现有污水设施改造主要包括各构筑物土建改造、设备管道等。

8.1土建工程投资

土建部分尽量利旧，投资主要涉及池体新增隔墙池底铺混凝土找平、池壁防水、池壁顶部找平并铺设轨道，土建部分费用由业主承担。

8.2 设备工程投资

表8.1  新增设备投资情况一览表

表8.2  其他费用一览表

总投资（不含土建）=设备投资+其他费用=62.5万元

九、生产组织及劳动定员

9.1生产组织

煤业有限公司多年来已形成比较完善的管理机构，能满足工厂生产、经营、管理的需要。

9.2 劳动定员

本项目建成后仅需3人（其中2人可以兼职）即可保证废水治理工程正常运转。废水处理厂的人员由该厂统一调配，但必须具有高中以上文化程度，尤其技术人员，应具备相应的污水处理专业知识。

9.3 人员培训

废水处理工程技术性较强，所有人员必须经过严格技术培训和安全知识培训，达到标准并持证上岗。人员培训有以下几种方式：

（1）参与安装调试，在安装调试过程中进行培训。

（2）职工自学。

十、成本分析

运行费用由人工费、电费、药剂费组成,本成本分析为理论计算值，仅供实际运行中参考。

10.1人工费

本套设备自动化程度较高，每班仅需1人，人员工资平均按1000元/月计，则吨水费用为：

1000×3÷35000÷30=0.0286元

10.2电费

设备实际运行功率约为10KW，电价以0.60元计，则吨水电费为：

10×24×0.60÷3500=0.04元

10.3药剂费

本废水处理系统使用药剂主要有絮凝剂和助凝剂，折合吨水费用为0.17元。

10.4吨水费用

平均吨水处理成本为：0.0286+0.04+0.17≈0.24元

十一、工程实施进度计划表

日期

      2.视业主单位的具体情况，可适当调整工程进度。

污水处理工程项目业绩