煤矿井下废水达标排放处理方案.docx
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煤矿井下废水达标排放处理方案
1.工程概况
工程名称为煤矿井下废水达标排放处理设计,工程规模为600m3/d。
本次编制的内容为该污水处理工程的施工设计方案,处理能力600m3/d的污水处理站一座。
污水处理采用预处理加混凝沉淀工艺,污泥处理采用直接机械浓缩脱水处理工艺,污水处理站占地1500m2。
2.设计依据和设计资料
·《室外排水设计规范》(GBJl4-2006)
·《给水排水工程结构设计规范》(GBJ69-84)
·《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)
·《污水综合排放标准》(GB8978-1996)
·《给水排水标准规范实施手册》
3.设计原则
1)、满足环境保护的各项国家有关法规、规范及标准,污水处理达标后达到国家《污水综合排放标准》中的一级排放标准;
2)、选择技术先进、处理效果好、运行稳定、可靠、操作管理简单、节能、占地面积小、工程投资省和运行费用低的工艺;
3)、充分考虑二次污染防治,噪声低,基本无异味,以免影响周围环境;
4)、污水处理系统自动化程度高运行,经常性运行费用低,总投资省;
5)、污水处理系统使用寿命长,设备运行可靠;
6)、污泥产生量少,并能保证污泥有可靠的出路。
4.污水水量、水质和排放标准
根据建设单位提供的资料,该煤矿的井下废水水源单一,有机物污染浓度较低,平均排水量为:
25m3/h(600T/d),出水水质要求达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的一级排放标准,污水的进水水质以及所要达到的排放水质标准如表3-1。
表3-1污水进水水质和排放水质标准
CODcr(mg/l)
SS(mg/l)
PH
污水进水水质
150
270
6-9
污水综合排放标准
100
70
6-9
5.工艺
5.1设计规模
煤矿井下废水达标排放处理工程简称处理站,根据煤矿现状确定处理站的设计规模为600m3/d。
平均流量:
Q平=600m³/d=25m³/h
总变化系数:
KZ=2.24
最大流量:
Qmax=Q平KZ=56m³/h
5.2污水处理工艺的选择
本设计工艺主要是处理矿坑废水,其水质特点是色度较深,COD较低,如果采用预处理加混凝沉淀和过滤处理法,不仅可以去除色度,还可以去除一定量的COD,处理后的水能够达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)规定的一级排放标准。
所以,不用再采用生物处理方法。
混凝沉淀的基本原理是在废水中投加混凝剂,在废水中形成胶团,与废水中的胶体物质发生电中和,形成絮凝沉降。
混凝沉淀不但可以去除废水中细小的悬浮物,而且可以去除色度、油份、微生物、氮和磷等富营养物质、重金属及有机物等。
5.3污水处理流程
根据所选的污水处理方案,确定出污水处理流程如图5-1所示:
图5-1污水处理流程图
采用混凝沉淀法为核心构筑物的污水处理工艺流程,如图5-1所示,煤矿矿坑废水经原有排水管道汇集后,首先进入粗格栅,经粗格栅拦截水中大块漂浮物后,由潜污泵提升至细格栅,进一步去除污水中细小悬浮物,经细格栅处理过的废水直接流入调节池进行水质水量的调节,以保证后续处理构筑物及处理设备的稳定运行,内设提升泵,由时间继电器控制启泵,用来将调节池里的水提到混凝池里,混凝沉淀池设一座,采用澄清池,澄清池是能够同时实现混凝剂与原水的混合、反应、澄清合成一体的设施,具有效率高,而尺寸小的优点。
混凝沉淀池通过搅拌、加药、絮凝和沉淀过程可以去除水中细小的悬浮物和胶体污染物质。
经混凝沉淀池处理之后的水再经过砂滤器进行过滤,达到要求出水标准,可以直接就近排放到受纳水体。
设置一个污泥池,经混凝沉淀产生的污泥含水率为99.2%,排到污泥池后,利用污泥泵将污泥运输到污泥浓缩脱水间,经机械浓缩脱水机脱水后形成含水率小于80%的泥饼,用卡车外运,通过做农用肥料或填埋等方法将泥饼最终处置。
5.4处理构筑物及设备的技术参数
5.4.1粗格栅及提升泵站
来自煤矿井下的废水,先经粗格栅去除较大的漂浮物后,再进入提升泵站,经泵提升后去细格栅井。
格栅井设置粗格栅两台,一用一备。
采用回转式机械格栅,格栅前后安装启闭机,以便检修和清污。
格栅为间断运行,其开停可由以下两种条件控制:
格栅前后液位差、定时运行。
栅渣排至螺旋输送机,经螺旋压榨机脱水后外运。
为了减少泵站的占地面积和土建造价,设计中提升泵采用无堵塞潜污泵,选用三台,两用一备;潜污泵采用自动耦合机构以便安装、检修和更换,提升泵可根据吸水井液位的变化自动开停。
(1)构筑物
1粗格栅
设计流量:
Qmax=56m³/h
Q平=25m³/h
功能:
去除污水中较大的漂浮物,以保证污水提升系统的正常运行。
类型:
地下钢筋混凝土结构,直壁平行渠道。
平面尺寸:
L×B=8.9m×2.2m
栅渠有效宽度:
B=500mm
栅渠数:
2条
2提升泵站
设计流量:
Qmax=56m³/h
Q平=25m³/h
功能:
提升污水,满足污水处理高程要求。
类型:
地下式钢筋混凝土结构
数量:
1座
平面尺寸:
L×B=3.9m×5.1m(提升泵站与粗格栅合建,污水提升后去细格栅间)
(2)主要设备
1粗格栅
a.粗格栅
设备类型:
回转式
设备数量:
2台,一备一用
主要设计参数:
单台设计流量Qmax=56m³/h
Q平=25m³/h
栅条间隙b=20mm
格栅有效宽度B=500mm
栅前水深h=1000mm
栅前流速
过栅流速
格栅倾角
水头损失
控制方式:
根据格栅前后液位差或定时由PLC自动控制格栅运行,同时可采用手动控制。
主要材质:
不锈钢
b.螺旋输送机
设备类型:
无轴螺旋输送机
设备数量:
1套
设计能力:
1m3/h
主要材质:
螺旋叶片、输送机壳及盖板为不锈钢耐磨衬条(或盖板)为耐磨工程塑料
控制方式:
与格栅连接,由PLC自动控制,顺序开停。
c.螺旋压榨机
设备类型:
螺旋压榨机
设备数量:
1套
设计能力:
1m3/h
主要材质:
不锈钢
②提升泵
设备类型:
200QW30—22—5.5型潜污泵
设备数量:
3台(两用一备)
设备参数(单台):
流量:
Qmax=30m³/h
Q平=13.4m³/h
扬程:
22m
电机功率:
5.5kW
控制方式:
根据细格栅吸水池液位由PLC自动控制水泵开停,根据累计运行时间自动轮换,同时可采用手动控制。
主要材质:
灰铸铁
5.4.2细格栅
来自煤矿井下的废水经粗格栅去除大的漂浮物,再经污水提升泵提升后,进入细格栅间进一步去除污水中细小漂浮物,在细格栅间配置两台回转式格栅除污机,栅渣经螺旋输送机送至格栅一侧,由螺旋压榨机脱水后与污泥一起运到垃圾填埋场。
同样细格栅设计为两格,一用一备。
(1)构筑物
细格栅渠
设计流量:
Qmax=56m³/h
Q平=25m³/h
功能:
进一步去除污水中细小漂浮物,保证后续处理系统的正常运行。
类型:
地上钢筋混凝土结构,直壁平行渠道。
平面尺寸:
L×B=9.2m×4.05m
栅渠有效宽度:
B=500mm
栅渠数:
2条
(2)主要设备
细格栅
a.细格栅
设备类型:
回转式
设备数量:
2台
主要设计参数:
单台设计流量Qmax=56m³/h
Q平=25m³/h
栅条间隙b=8mm
格栅有效宽度B=500mm
栅前水深h=900mm
栅前流速
过栅流速
格栅倾角
水头损失
控制方式:
根据格栅前后液位差或定时有PLC自动控制格栅运行,同时可采用手动控制。
主要材质:
不锈钢
b.螺旋输送机
设备类型:
无轴螺旋输送机
设备数量:
1套
设计能力:
1m3/h
主要材质:
螺旋叶片、输送机壳及盖板为不锈钢耐磨衬条(或盖板)为耐磨工程塑料
控制方式:
与格栅连接,由PLC自动控制,顺序开停。
c.螺旋压榨机
设备类型:
螺旋压榨机
设备数量:
1套
设计能力:
1m3/h
主要材质:
不锈钢
5.4.3调节池
为了使后续处理稳定运行,针对间歇排放污水的特点,设置一个水质水量调节池,调节池的调节时间为10小时,池内设液位控制系统。
安放潜水泵的调节池设有四道液位控制:
—中位:
启动两台泵
—高位:
报警,启动备用泵
—中低位:
关闭备用泵
—低位:
报警,关闭泵
(1)构筑物
调节池
设计流量:
Q平=25m³/h
设备数量:
3台(两用一备)
功能:
调解水质水量
类型:
钢筋混凝土结构。
数量:
1座
有效调节容积:
220m3
调节池尺寸:
L×B×H=10.3m×6.5m×4.5m
阀门井
功能:
检修阀门
类型:
钢筋混凝土结构。
数量:
1座
平面尺寸:
L×B=1.5m×3.4m
(2)主要设备
污水泵
设备类型:
100QW30—22—5.5型潜污泵
设备参数(单台):
流量:
Qmax=30m³/h
Q平=13.4m³/h
扬程:
22m
电机功率:
5.5kW
控制方式:
根据调节池里的液位由PLC自动控制水泵开停,根据累计运行时间自动轮换,同时可采用手动控制。
主要材质:
灰铸铁
5.4.4砂滤器
设计流量:
Qmax=56m³/h
Q平=25m³/h
功能:
进一步去除水中的污染物
型号:
CSF-50型外循环连续砂滤器
数量:
1套
处理能力:
46-57m3/h
安装尺寸:
Φ2700mm×6500mm
5.4.5混凝沉淀池
混凝沉淀池设置一座,采用澄清池,澄清池是能够同时实现混凝剂与原水的混合、反应、澄清合成一体的构筑物,具有效率高,而尺寸小的优点。
在澄清池中,沉泥被提升起来并使之处于均匀分布的悬浮状态,在池中形成高浓度的稳定活性泥渣层,该层悬浮物浓度约在3~10g/L。
原水在澄清池中由下向上流动,泥渣层由于重力作用可在上升水流中处于动态平衡状态。
当原水通过活性污泥层时,利用接触絮凝原理,原水中的悬浮物便被活性污泥渣层阻留下来,使水获得澄清,清水在澄清池上部被收集。
混凝沉淀池除了包括澄清沉淀分离部分外还包括投药、混合、反应几个部分。
投药
投药分干法和湿法两种。
干法是把药剂直接投放到被处理的水中。
其
优点是占地少,缺点是对药剂的粒度要求较高,投配量较难控制,对机械
设备的要求较高,同时劳动条件也差。
用得较多的是湿法,即先把药剂配制成一定浓度的溶液,再投入被处理的水中,投药设备包括投加和计量两部分。
通常采用的设备有:
耐酸水泵、真空泵及空气压缩机等;常用的设备有:
计量泵、浮杯式计量器、转子流量计、电磁流量计等。
本工艺采用湿式计量泵投加方式,设备用耐酸型计量水泵。
混合
药剂投入废水中后发生水解反应并产生异电荷胶体,与水中胶体和悬浮物体接触,形成小的矾花,这一过程就是混合,大约在10~30秒内完成,一般不超过2min。
对混合的要求是快速而均匀,快速是因为混凝剂在水中发生的反应速率很快,需要尽量造成急速搅动以生产大量的细小胶体,并不要求产生大的颗粒;均匀是为了使化学反应能在废水中各部分得到均衡发展。
常用的混合种类有水泵混合、管式混合和机械混合三类,本工艺采用管式混合。
反应
混合完全后,水中产生细小絮体,但还未达到能自然沉降的粒度,反应设备的任务就是使细小的絮体逐渐成大的絮体。
反应设备有一定的停留时间和适当的搅拌强度,让小絮体能相互碰撞,并防止产生大的絮体沉淀。
但如搅拌强度太大,则会使生成的絮体破碎。
所以沿着水流方向搅拌强度越来越小,反应时间一般为20~30min。
(1)构筑物
设计流量:
Qmax=56m³/h
Q平=25m³/h
功能:
利用絮凝沉淀的原理去除污水中的污染物质,达
到预期的水质净化目标。
类型:
钢筋混凝土结构
数量:
1座
尺寸:
混凝沉淀池有效容积:
V'=61m3
混凝沉淀池直径:
D=5.6m
混凝沉淀池直壁高度:
H4=1.6m
混凝沉淀池圆台高度:
H5=5.6m
混凝沉淀池圆台底部直径:
DT=2.4m
混凝沉淀池球冠高度:
H6=1.0m
水力停留时间:
1.5h
(2)主要设备
a.搅拌机
设备型号:
JJ-60CJ/T32-91
设备数量:
1台
设计参数:
处理水量:
60m3/h
叶轮直径:
1.2m
电动机功率:
0.75kW
控制方式:
由PLC控制调节电动机的转动
b.投药设备
计量泵
设备类型:
JW-JM-60/0.4型计量泵
设备数量:
1台
设计参数:
流量:
Qmax=56m³/h
Q平=25m³/h
最大压力:
0.4MPa
进出管径:
10mm
电机功率:
0.25kW
控制方式:
变频调节和手动调节
主要材质:
不锈钢
c.混合设备
管式静态混合器
设备类型:
CDSL-100/200型管式静态混合器
设备数量:
1台
适用流量:
56-110m3/h
公称直径:
200mm
5.4.6污泥池
从沉淀池排出的污泥含水率为99.2%,设置污泥池的目的是接受混凝沉淀池的排泥,对后续污泥处理进行量和质的调节。
污泥池设有液位控制系统。
当液位达到高位时,系统关闭进泥管阀门,液位为低位时,污水泵自动停止运行。
(1)构筑物
污泥池
功能:
收集混凝沉淀池的排泥
类型:
钢筋混凝土结构。
数量:
1座
尺寸:
L×B×H=3.0m×3.0m×3.5m
阀门井
功能:
检修阀门
类型:
钢筋混凝土结构。
数量:
1座
平面尺寸:
L×B=1.2m×3.0m
(2)主要设备
污泥泵
设备类型:
150QW100—15—11型潜污泵
设备数量:
2台(一用一备)
控制方式:
PLC自动控制水泵开停,同时可采用手动控制。
主要材质:
不锈钢
设备参数(单台):
流量:
Qmax=100m³/h
Q平=45m³/h
扬程:
15m
电机功率:
11kW
5.4.7污泥浓缩脱水间
由污泥池来的污泥含水率高达99.2%,每天15m3左右,为流体状。
为了减小污泥的体积,便于污泥运输,本方案选用带式浓缩脱水一体机进行污泥脱水。
带式浓缩脱水机的优点是电耗低、噪音小、运行稳定。
与带式浓缩脱水一体机配套的有絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM)制备设备一套,为了使污泥能顺利脱水,必须投加絮凝剂。
污泥与凝聚剂充分混合后,然后流入一体机进行浓缩脱水,脱水后的污泥含水率约为75—80%,为饼状固体,装车外运填埋或作为农作物肥料处置。
(1)建筑物
污泥浓缩脱水间
型式:
砖混结构
数量:
1座
平面尺寸:
L×B×H=16m×12m×5.5m
(2)主要设备
a.污泥一体机
设备类型:
带式污泥浓缩脱水一体机
设备型号:
QTE3-1000型带式污泥浓缩脱水一体机
设备数量:
1台
设计参数:
单台处理能力:
19-25
带宽:
1000mm
功率:
1.1kW
设计工作时间:
16h
进泥含水率:
99.2%
出泥含水率:
62-80%
控制方式:
控制系统由生产厂家配套提供。
配套设备:
絮凝搅拌机、皮带运输机、集控箱、污泥泵、移动式空压机、药液搅拌箱、药液定量泵、污泥变量泵、清洗水泵等。
外观尺寸:
L×B×H=4.9m×1.6m×3.0m
b.絮凝剂(PAM)制备系统
设备数量:
1套
设计参数:
配制能力:
0.5kg干粉絮凝剂/h
配制溶液量:
3.2
5.4.8配电室
类型:
砖混结构。
数量:
1座
建筑面积:
108m2
调节池尺寸:
L×B×H=12.0m×9.0m×5.0m
6.投资估算
6.1估算依据
本方案投资估算包括士建工程费、安装工程费、设备购置费以及其它费用。
估算依据的指标、定额和标准有:
1)、《山西省建筑安装工程概算定额》(土建部分与安装部分)2003年;
2)、《山西省建设工程预算定额》,2005年;
3)、《山西省市政工程预算定额》,2005年;
4)、《山西省建设工程费用定额》,2000年;
5)、《全国统一安装工程预算定额山西省价目表》,2000年;
6)、《山西省建设工程其他费用标准》,2002年;
7)、《工程勘察设计收费标准》,2004年;
8)、《城市污水处理工程项目建设标准》,2001年。
6.2估算方法
1)、各处理构筑物按近年同类工程初步设计概算,结合投资估算指标确定其估算单价:
2)、设备费按设备供应商询价加5%运杂费计取。
3)、其余项的费用按山西省建设厅、省计委2002年颁发的《山西省建设工程其它费用标准》
6.3估算结果
本工程估算投资为278.64万元。
本方案投资中,工程投资为278.64万元,其中:
第一部分工程费用为237.73万元,第二部分工程费用为30.79万元,预备费为10.12万元。
工程投资估算结果汇总表,见附表。
7.运行成本
7.1人工费
操作人员共有4人(1人/班,三班四运转),按800元/人月计,人工费为:
800×4/30=106元/天=0.18元/吨污水
7.2药剂费
名称
单价(元/吨)
费用(元/吨废水)
PAC
2300
0.019
PAM
2400
0.020
合计
0.039
7.3电费
装机容量80kW,运行容量50kW。
按0.5元/度电计,
电费为:
0.5×50=25元/小时=0.44元/吨废水。
7.4设备折旧费
设备按15年折旧计,费用为:
300.20×10000/15×365=370.55元/天=0.60元/吨废水。
7.5处理成本
根据以上各项的运行费用计算得到,该煤矿井下废水达标排放处理项目的处理成本为1.25元/吨。
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