煤礦污水處理工程設(shè)計(jì)方案
一,、項(xiàng)目概況
1.項(xiàng)目背景
某煤礦成立于1958年,，現(xiàn)有職工3，000多人,，年產(chǎn)無(wú)煙煤130多萬(wàn)噸,，日排放污水5,，000m3。
根據(jù)國(guó)家環(huán)境保護(hù)法規(guī)及有關(guān)規(guī)定,，必須對(duì)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水,、污水進(jìn)行處理并實(shí)施達(dá)標(biāo)排放。
2.污水排放量及排放規(guī)律
該礦所排放的污水主要來源于采煤廢水,，全礦采用三班制生產(chǎn),，每天抽水量合計(jì)約為5，000m3/d,。
3.污水水質(zhì)狀況
根據(jù)該企業(yè)提供的當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門水質(zhì)監(jiān)測(cè)報(bào)告,，指標(biāo)如下：
污染項(xiàng)目 CODcr（mg/L） SS（mg/L） pH值
數(shù)值 171－294 266－286 2.71－4.33
4.煤礦污水特點(diǎn)概述
煤礦礦井排水的特點(diǎn)是水量大。同時(shí)由于該礦礦床中含有游離二氧化碳,、游離硫酸,，同時(shí)礦床中的硫化物、腐殖質(zhì)等無(wú)機(jī)物,、有機(jī)物與富含氧的水發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng),，使該礦床所排污水形成了酸性水，pH值為2.7－4.3,。由于礦床中的裂隙水往下流的過程中把煤層中的細(xì)小顆粒帶走,，所以廢水中往往含有懸浮狀態(tài)的礦物和煤粒。同時(shí),，礦井排水又受到開采過程中的人為污染,。該煤礦所排污水水量較大，呈酸性,，其污染程度較一般工業(yè)廢水輕,，這為其以后回用提供了條件。
二,、污水處理站設(shè)計(jì)技術(shù)方案
1. 設(shè)計(jì)處理規(guī)模
設(shè)計(jì)處理能力：Q=5,，000m3/d。污水處理站按三班制運(yùn)行設(shè)計(jì),，平均處理水量為210m3/h,。
2.設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)
污染項(xiàng)目 CODcr（mg/L） SS（mg/L） pH值
數(shù)值 400 400 2.7
3.污水處理采用的排放標(biāo)準(zhǔn)
采用GB8978－1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中表4的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
污染項(xiàng)目 CODcr（mg/L） SS（mg/L） pH值
數(shù)值 100 70 6－9
4. 設(shè)計(jì)原則
本方案設(shè)計(jì)主要從以下幾個(gè)方面來考慮：
4.1認(rèn)真執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)法律法規(guī),、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定,，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的治理方案,。
4.2 總的治理原則是：因水而宜,，分而治之，終端處理。
4.3在采用先進(jìn)水處理工藝,、確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放的同時(shí),，力求簡(jiǎn)單實(shí)用，提高系統(tǒng)的自動(dòng)化程度,，以方便管理,。
4.4 所選用的工藝設(shè)施具有技術(shù)的成熟性、運(yùn)行的安全性和水質(zhì)的穩(wěn)定性,，在降低一次性投入的同時(shí),，運(yùn)行成本要低，并具有可持續(xù)發(fā)展性,。
4.5 污水處理站的維修方便,。
5.污水處理
該礦廢水屬于酸性水質(zhì)。對(duì)酸性廢水的治理是首先采用中和處理,。常用的方法有：酸,、堿廢水相互中和，投藥中和和過濾中和法等,。用酸,、堿廢水相互中和法本礦不具備條件。過濾中和法不適用本礦的污水,。所以,，采取“投藥中和法”為最佳治理方案。投藥中和法是應(yīng)用廣泛的一種中和方法,。最常用的堿性藥劑是石灰,，有時(shí)也選用苛性鈉，碳酸納等,。由于石灰就地取材，價(jià)格便宜,，故采用石灰作中和劑,。投加石灰中和分干投和濕投兩種。對(duì)酸性廢水的中和處理,，干投法設(shè)備簡(jiǎn)單,，但反應(yīng)不易徹底，而且較慢,，其投加量為理論值的1.4~1.5倍,。濕投法設(shè)備較多，但反應(yīng)迅速,，投加量為理論值的1.05~1.1倍,。綜合考慮，我們采用的是濕投法。本工藝法處理所產(chǎn)生的污泥,，用于本礦的鍋爐燃燒,，而污泥中存有大量的煤粉和一些石灰，其中石灰在鍋爐燃燒中能起到固硫作用,，減少對(duì)大氣的污染,。一舉兩得?？紤]到該礦所排放的廢水,，在枯水期和雨季水質(zhì)較差，如果僅采用一級(jí)沉淀,，難以達(dá)標(biāo),。如果采用二級(jí)沉淀，不僅占地面積大,，投資也大,。權(quán)衡利弊，決定采用：“中和處理＋沉淀＋混凝氣浮”的工藝對(duì)該廢水進(jìn)行處理,。同時(shí),，對(duì)整個(gè)氣浮池系統(tǒng)安裝了避風(fēng)、避雨裝置,，即使在惡劣的氣象條件下,，當(dāng)一級(jí)沉淀達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，經(jīng)過氣浮裝置處理的廢水仍能達(dá)到國(guó)家所規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn),。同時(shí)也為廢水處理后回用創(chuàng)造了條件,。為了提高氣浮效率，降低運(yùn)行成本,，在絮凝劑和助凝劑的選擇和用量上我們用該礦所提供的廢水做了條件實(shí)驗(yàn),，選擇了最佳的絮凝劑和助凝劑，并確定了最佳的投藥量,。
6.污泥處理
污水處理中的污泥處理和處置技術(shù)在我國(guó)還剛剛起步,，在全國(guó)現(xiàn)有污水處理設(shè)施中有污泥穩(wěn)定處理設(shè)施的還不到1/4，處理工藝和配套設(shè)備較為完善的還不到1/10能夠正常運(yùn)行的為數(shù)不多,，污泥直接排放造成的二次污染必須予以高度重視,。我國(guó)傳統(tǒng)的污泥處理和處置存在基建投資大、負(fù)荷低,、安全性要求高,、運(yùn)行管理難度大、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)缺乏等問題,，所以造成設(shè)備閑置,，浪費(fèi)極大,。我國(guó)存在大量小型污水處理廠,，其污泥絕大部分未能得到妥善處置,，污泥處置已經(jīng)成為污水處理站設(shè)計(jì),、運(yùn)行中必須優(yōu)先考慮的重要環(huán)節(jié),。污泥處理和處置不僅是我國(guó)而且是世界面臨的技術(shù)挑戰(zhàn),。關(guān)于污泥脫水的方法,，一般有自然干化（干化場(chǎng)）、機(jī)械脫水,、污泥烘干及焚燒等,。結(jié)合本礦特點(diǎn)本方案采用先進(jìn)的機(jī)械脫水法,。
7. 污水處理工藝流程圖
8.工藝流程說明
根據(jù)該污水呈酸性的特點(diǎn),，首先對(duì)該污水進(jìn)行中和處理，使pH值達(dá)中性左右,，然后進(jìn)入輻流式沉淀池自然沉降，使CODcr,、SS初步去除,，然后再通過淺層超效氣浮池進(jìn)行混凝氣浮處理,，最終出水清澈透明,，完全可優(yōu)于國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn),。
沉淀池污泥和氣浮池化學(xué)絮凝污泥經(jīng)污泥池收集后經(jīng)污泥濃縮池濃縮進(jìn)入帶式壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾至含水率為70％左右,，然后摻入煤中燃燒或運(yùn)出廠外填埋,。
9.本工藝流程中采用的特色技術(shù)
9.1,、物化混凝段采用國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的KROFTA淺層超效氣浮凈水器,。該設(shè)備不同于傳統(tǒng)的氣浮設(shè)備,，它是將傳統(tǒng)氣浮采用的“動(dòng)態(tài)進(jìn)水，動(dòng)態(tài)出水”改變成“靜態(tài)進(jìn)水，靜態(tài)出水”,，成功地應(yīng)用了“零速度原理”和“淺池理論”,，集凝聚氣浮,、撇渣,、沉淀,、刮泥于一體,，是一種高效的水質(zhì)凈化設(shè)備。其優(yōu)點(diǎn)是：
（1） 應(yīng)用“淺池理論”設(shè)計(jì),，有效水深只有550cm是傳統(tǒng)氣浮的五分之一,，使設(shè)備占用空間大大減小。由于對(duì)進(jìn)出水的巧妙隔離,，使懸浮物,、油脂的分離不受上升和下降流速的影響，氣浮分離時(shí)間只有3min,，是傳統(tǒng)氣浮的十分之一,。
（2） 微細(xì)氣泡與絮粒的粘附發(fā)生在整個(gè)氣浮分離過程，沒有氣浮死區(qū),。
（3） 用螺旋泥斗清渣,，在任一時(shí)刻消除的浮渣都是池內(nèi)浮起時(shí)間最長(zhǎng)的浮渣，也就是說固液分離最徹底,，而且浮渣是瞬時(shí)清除，隔離排出,，對(duì)水體幾乎沒有擾動(dòng),。
（4） 采用旋轉(zhuǎn)布水,、集水,、撇渣和穩(wěn)流裝置新結(jié)構(gòu),，控制池內(nèi)紊流現(xiàn)象,，反應(yīng)區(qū)、分離區(qū),、清水區(qū)始終保持穩(wěn)定。
9.2在中和反應(yīng)工藝中,，采用連續(xù)式全自動(dòng)石灰乳制備投加系統(tǒng)，自動(dòng)化程度高，大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,。
9.3應(yīng)用了我們自己研制的節(jié)能型高效靜態(tài)混凝反應(yīng)器。使用該裝置能控制最好的混合形式,、反應(yīng)方式和反應(yīng)時(shí)間,，藥水混合效果好，反應(yīng)較徹底,，能充分發(fā)揮藥劑的作用,，降低加藥量,，使運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)一步降低,。同時(shí)無(wú)需另加動(dòng)力設(shè)備,。
9.4絮凝劑和助凝劑的投加全部由隔膜計(jì)量泵控制，可大大節(jié)省藥劑用量。
9.5針對(duì)物化混凝處理而專門設(shè)計(jì)的投加藥系統(tǒng)，可嚴(yán)格控制藥劑的水解度,、溶解時(shí)間，大大提高投藥效果,。
9.6 pH值的控制采用國(guó)際上先進(jìn)的pH值在線監(jiān)測(cè);中和劑的投加采用自動(dòng)控制,。
9.7 上污泵的開停由液位控制器控制，液位上限和下限可自動(dòng)報(bào)警,。加藥計(jì)量泵和上污泵為同步控制,。
9.8 污泥處理采用了目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的機(jī)械脫水方式，用帶式壓濾機(jī)進(jìn)行脫水,，脫水后污泥直接外運(yùn),。
10. 污水處理效果預(yù)測(cè)
該污水的治理重點(diǎn)放在處理水中的CODcr和pH值的調(diào)整上，在處理CODcr的同時(shí),，水中的SS也得到一定的凈化,，現(xiàn)將各單元處理CODcr及SS的效率情況，列表計(jì)算如下：
處理單元 項(xiàng)目 主要污染物
CODcr（mg/L） pH值 SS（mg/L）
中和反應(yīng)池 進(jìn)水 400 2.7 400
出水 400 7.5 400
去除率（％） 00
輻流式沉淀池 進(jìn)水 400 7.5 400
出水 280 7.5 320
去除率（％） 30~20
淺層超效氣浮池 進(jìn)水 280 7.5 320
出水 84 7.0 16
去除率（％） 70~95
從上表可以看出,，處理后水質(zhì)完全優(yōu)于國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978－1996中的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，且留有相當(dāng)大的余地,。如果該處理后水白白排放掉實(shí)在可惜,，經(jīng)消毒處理后完全可回用于企業(yè)辦公樓，住宅樓沖廁,，沖地坪和澆花草用,。如再加一級(jí)過濾工序，處理后水可達(dá)到飲用水的標(biāo)準(zhǔn),。
11. 主要構(gòu)筑物概述
11.1 調(diào)節(jié)池
主要功能：均化水質(zhì),，調(diào)節(jié)水量。根據(jù)該礦排水規(guī)律,，調(diào)節(jié)池必須有4個(gè)小時(shí)的儲(chǔ)水調(diào)節(jié)能力,，才能保障污水處理穩(wěn)定運(yùn)行。
11.2 中和反應(yīng)池
主要功能：進(jìn)行酸堿中和,，調(diào)整廢水的pH值,。
11.3 輻流式沉淀池
主要功能：去除靠重力自然沉降的懸浮物.
采用園形鋼砼結(jié)構(gòu)，選用設(shè)有中心傳動(dòng)刮泥機(jī)的輻流式沉淀池,。
11.4 淺層超效氣浮池
主要功能：通過加藥絮凝,，去除廢水中大部分CODcr和懸浮物，使處理水達(dá)標(biāo)排放,。
采用淺層超效氣浮裝置,。該裝置是一種高效的水質(zhì)凈化設(shè)備，其水力停留時(shí)間僅為傳統(tǒng)氣浮的十分之一,。
配套設(shè)備有：溶氣罐,，空壓機(jī)，回流泵，減速機(jī)等,。
采用園形鋼砼結(jié)構(gòu),，二座。
11.5 污泥池
主要功能：貯存輻流式沉淀池定期排放的污泥和淺層超效氣浮池產(chǎn)生的化學(xué)絮凝污泥,。
方形鋼砼結(jié)構(gòu),，地下式。
11.6 污泥濃縮池
主要功能：對(duì)污泥進(jìn)行濃縮,，減少污泥體積,，為污泥壓濾創(chuàng)造條件.。
采用園形鋼砼結(jié)構(gòu),。上設(shè)中心傳動(dòng)刮泥（濃縮）機(jī),。
11.7 壓濾機(jī)房
單層磚木結(jié)構(gòu)。
11.8 配藥加藥間
單層磚木結(jié)構(gòu),。
11.9 石灰乳制備,、投加及石灰倉(cāng)庫(kù)
單層磚木結(jié)構(gòu)，建筑面積42m2,。
11.10 操作人員值班室和配電房
單層磚木結(jié)構(gòu),，分成兩間，建筑面積42m2,。
11.11全自動(dòng)石灰乳制備系統(tǒng)
整套系統(tǒng)由：干粉投加器,、Y型過濾器、溶液連續(xù)制備系統(tǒng),、計(jì)量泵,、脈動(dòng)阻尼器、變頻器,、電動(dòng)沖程控制器和PLC控制柜等組成,。
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