煤矿井水和生活污水处理工程设计方案Word格式.docx
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年平均降水量1444.1mm,集中于夏半年,年平均降雨日数(日降水量≥0.1mm)213.2天,日降水量≥5.0mm的日数61.34天,暴雨日4.6天,大暴雨日数0.5天,最大一日降水量曾达185.7mm。
年平均日照时数1172.2小时,占可照时数的26%。
年平均风速2.3m/s,全年以NE风为多,夏季盛行南风,冬季盛行东北风,全年静风频率为26%。
3、劳动定员及劳动生产率
矿井在籍总人数556人,出勤人数423人,其中:
井下工人出勤人数350人(井下工人244人,地面工作人员106人);
服务人员24人;
救护队员31人,其他人员18人。
矿井设计年工作日为330d,矿井全员效率为2.60t/工。
4、矿井开拓方式及采煤方法
采用主斜井、副斜井、回风斜井开采全矿井。
根据煤层赋存条件,设计采用走向长壁后退式采煤法,全部垮落法管理顶板。
5、排水去向
根据实地调查,矿区范围内没有水资源保护区及其它保护区,煤矿因生产和生活等活动产生的污水处理后通过地表集水渠道汇集后流入矿工附近的长坝河。
1.2、设计依据
1、《中华人民共和国环境保护法》
2、《污水综合排放标准》(GB8978-1996)
3、《煤炭工业污染物排放标准》(GB20426-2006)
4、《贵州省环境污染物排放标准》(DB52/12-1999)
5、《煤矿井下水消防、洒水设计规范》(GB50383-2006)
6、毕节地区环保产业协会规范煤矿污水治理座谈会议纪要(2009.5.15)
7、《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)
8、《室外排水设计规范》(GB50014-2006)
9、《煤炭工业给排水设计规范》(GBJ5007-2002)
10、《给排水结构设计规范》(GBJ69-84)
11、《建筑施工场界噪声限值》(GB12523-96)
12、《废水处理工程技术手册》
13、煤矿(技改)《环境影响报告书》(报批本)
1.3、设计原则
污水处理工艺设计是污水处理厂设计的关键,它直接关系到污水处理工程的工程投资、运行成本、污水处理深度、运行管理、环境影响等方面。
本工程污水处理工艺的选择遵循以下原则:
1)进行多方案比较,选择工艺路线简单、技术成熟可靠的方案。
2)倡导污水处理后再生利用与循环经济。
3)根据现有场地条件,科学布局,精心设计,力求项目设计功能的完整性与持久性。
4)充分考虑处理设施所造成的二次污染现象,如噪音污染、污泥污染等。
5)投资要省,使用过程的运行费用要低,节约能源。
6)要充分考虑区域环境综合整治规划,对后期工程无任何影响。
7)本着切合实际、技术先进、经济合理、安全适用的原则,选用高效、节能的水处理设备。
8)工艺设计考虑全面而又完整的方案,以适应水质、水量波动对系统的冲击负荷影响。
二、矿井水处理技术方案
2.1、矿井污水来源
矿井污水主要来自两个方面:
1、矿井污水:
在井下开采过程中,产生矿井污水,产生来源有三个方面:
一是矿体裂隙充水,在开采过程中涌出矿井污水,二是井下用于防尘喷水和消防所产生的污水;
三是采空区透水,污水中含有大量的悬浮物、铁、锰等金属离子,需要处理达标后才能外排或回用于生产。
2、堆煤场、矸石场淋溶滤液:
下雨或大气降水经过煤场和矸石场,溶解了煤和矸石中的铁、锰金属离子,同时带有大量的悬浮物,其水质情况和矿井污水类似,可以并入矿井水处理。
但由于淋溶液的多少受季节影响很大,旱季少甚至没有,雨季相应增多,故本设计在处理池中留有淋溶液的处理接口,需要处理时由矿方修建收集管网接到处理池进行处理。
2.2、设计水质、水量
1、设计水质
依据环境影响报告书,该项目矿井污水水质呈强酸性,铁含量很高,具体指标见表2-1:
表2-1
项目
CODcr
(mg/L)
SS
铁
锰
PH值
指标
59.5
137.5
178.15
0.32
3.4
由于水质可能有进一步变化,为确保系统具备一定的抗风险能力,最终确定设计进水水质见表2-2
表2-2
150
600
200
20
2.5
2、设计处理量
(1)项目设计处理量是根据环境影响报告书确定的水量,本矿井井下正常排水量为1314m3/d,最大排水量2034m3/d,矿井污水处理量应为矿井最大涌水量的1.2~1.5倍。
本设计选取变化系数为1.2,则矿井污水设计日处理量为:
2034×
1.2=2440m3/d,
(2)根据设计方案,地面储煤场容量为9000t,占地面积约1200m2,设计淋溶水量为120m3/d,
则本工程设计处理量为:
Q=2440+120=2560m3/d,本设计选取污水每小时处理量为120m3/h,矿井最大涌水和有暴雨时,每天运行时间21h。
2.3、排放标准
(1)排放标准
废水处理后,要求达到《煤炭工业污染物排放标准》(GB20426-2006)、《贵州省环境污染物排放标准》(DB52/12-1999)的排放标准,设计出水水质见表2-3:
表2-3单位:
mg/L
设计进水水质
排放标准
≤50
≤1.0
≤4
6-9
设计出水水质
≤30
7-9
(2)矿井水回用水质标准
矿井水处理系统出水经消毒后,即可满足《煤矿井下水消防、洒水设计规范》(GB50383-2006)表B.0.1的要求,具体水质指标见下表2-4:
表2-4
悬浮颗粒度
大肠杆菌
≤0.3
≤3个/L
(3)污泥处理
按贵州省环保厅《关于加强煤矿企业生产废水治理设施运行管理及规范底泥处置情况的通知》要求,污泥经压滤机脱水后外运处置。
2.4、矿井水处理工艺方案设计及说明
1、处理工艺流程图
矿井水
风机
预曝气调节池
螺旋输送机
中和池
石灰粉
滤液
消毒
初沉池
污泥泵
污泥浓缩池
曝气池
二淀池
污泥脱水机
缓冲池
干污泥外运填埋
PAC/PAM
反冲洗水
重力式无阀滤池
回用消毒池
回用水
达标排放
2、工艺流程说明
(1)预曝气调节池
矿井污水进入预曝气调节池,鼓风氧化将污水中的Fe2+氧化为Fe3+,以便后续工艺处理,同时为保障污水处理系统的连续性,污水在预曝气调节池中停留4h,进行水质水量调节。
(2)中和池
本项目污水pH值3.5,属强酸性污水,同时Fe严重超标,需在中和池中投加石灰粉、其作用在于
1)调节污水pH值到6-9;
2)以沉淀形式去除污水中的Fe、Mn及其他重金属污染物;
3)污水中的硫化物和石灰生成CaS以沉淀形式去除,
(3)初沉池
在初沉池中完全反应后的污水在沉淀池中开始形成絮状矾花,产生大量的Fe(OH)3沉淀,能快速沉淀到池底而被去除,清水从上部溢流排出至曝气池。
(4)曝气池
由于铁含量严重超标,一次曝气和沉淀之后,还有部份二价铁没有被氧化为三价铁,再曝气供氧,使其氧化变成容易沉淀的三价铁。
(6)沉淀池
污水中还有一定的悬浮物,在该池沉淀去除,上清液自流进入集水池。
(7)除铁、除锰滤池
除铁、锰滤池中的锰砂滤料分大、中、小三种规格铺设,能达到过滤去除悬浮物的效果。
同时锰砂中的MnO2与预曝气调节池未氧化的Fe2+发生氧化还原反应,使Fe2+变为Fe3+并生成Fe(OH)3沉淀,锰砂作为催化剂能使污水中的Mn2+氧化生成MnO2沉淀,达到除铁、除锰的效果,出水达到规定的排放标准。
除铁、除锰滤池反洗采用无阀滤池的反洗原理:
含有一定浊度的原水通过高位进水分配槽由进水管经挡板进入滤料层,过滤后的水由连通渠进入水箱并从出水管排出净化水。
当滤层截留物多,阻力变大时,水由虹吸上升管上升,当水位达到虹吸辅助管口时,水便从此管中急剧下落,并将虹吸管内的空气抽走,使管内形成真空,虹吸上升管中水位继续上升。
此时虹吸下降管将水封井中的水也吸上至一定高度,当虹吸上升管中水与虹吸下降管中上升的水相汇合时,虹吸即形成,水流便冲出管口流入水封井排出,反冲洗即开始。
因为虹吸流量为进水流量的6倍,一旦虹吸形成,进水管来的水立即被带入虹吸管,水箱中水也立即通过连通渠沿着过滤相反的方向,自下而上地经过滤池,自动进行冲洗。
冲洗水经虹吸上升管流到水封井中排出。
当水箱中水位降到虹吸破坏斗缘口以下时,虹吸破坏管即将斗中水吸光,管口露出水面,空气便大量由破坏管进入虹吸管,破坏虹吸,反冲洗即停止,过滤又重新开始。
技术特点
①9J1^!
q"
G5Z-x
_
O不需要水压、电力和压缩空气等提供动力,所有的工作环节都由过滤器自行控制。
②"
t7Q'
J7J-v7L8A8V$z内设有强制反冲洗系统,如果滤池水头的损失还未达到允许值,而因某种原因需要提前冲洗时,可进行人工强制冲洗。
③免维护,没有磨损。
④.T*Z9T+c9f,C3^无阀滤池无需设置大型闸门,它可以自动冲洗,管理方便。
:
2.5、主要处理工艺构筑物及设备设计技术参数
1、预曝气调节池
设计废水调节时间8h,有效容积V=960m3,
池子内空尺寸:
L×
B×
H=15×
12.5×
5.5(m),其中超高0.5m
配:
(1)提升泵二台(砂浆泵),一用一备:
型号100UHB-ZK-120-15,流量120m3/h,扬程15m,功率15kw
。
(2)风机二台,一用一备:
型号XGB45-500,风量500m3/h,压力5.5kPa,功率7.5kw
(3)曝气管PVCΦ50,180m
(4)转子流量计一个:
LZS-100,DN100
2、污水处理池联合构筑物
1)中和池
设计废水快速中和时间大于15min,有效容积V=30m3,直接投加石灰粉,快速搅拌。
池子内空尺寸为:
H=5.25m×
4m×
2m。
配备:
(1)搅拌装置一台,型号:
TM020-L1200功率5.5KW,浆叶直径Φ600,转速25r/min。
(2)PH值在线检测仪一台,型号:
PC-3100
(3)螺旋输送机一台:
型号:
TMTRφ300-3,直径φ219mm,长度3m,功率3kw。
2)初沉池
设计池形为多斗式平流沉淀池。
设计参数
(1)表面负荷
,
(2)沉淀时间t=1.5h,
(3)水平流速u=2.7mm/s,
(4)污泥斗数量:
4个,
(5)污泥斗锥底侧避倾角45°
(6)池子超高h1=0.5m,
计算结果:
(1)沉淀部份有效面积A=60m2,
(2)有效水深h2=3m,,
(3)沉淀部份有效容积V=180m3,
(4)池长L=16m,
(5)池宽B=4m,
(6)池子总高度H=6.5m;
H=16×
4×
6.5(m)
耐腐耐磨砂浆泵二台:
型号65UHB-ZK-15-8,流量15m3/h,扬程8m,功率1.1kw。
(两级沉淀,共三台,两用一备),
出水堰槽:
400×
400,4m。
3)曝气池
曝气池1座,设计废水停留时间1.5h,池子内空尺寸:
H=7.25×
6.5×
4.5(m)。
配备:
(1)风机二台,一用一备:
型号XGB50-800,风量800m3/h,压力5kPa,功率11kw
(2)曝气管PVCΦ50,120m,
(3)出水堰槽:
400,6.5m。
4)二沉池
设计池形为竖流式沉淀池。
(1)沉淀区上升流速u=0.7mm/s,表面负荷
(2)沉淀时间为t=1.5h,
(3)锥底侧避倾角45°
(4)池子超高h1=0.5m,
(5)缓冲层高h4=0.3m,
(1)中心管直径D=1.2m,
(2)中心管喇叭口直径:
d1=1.6m;
(3)中心管喇叭口与反射板之间的间隙h3=0.26m;
(4)沉淀部份有效面积A=49m2
(5)沉淀部份有效水深h2=3.78m。
(6)喇叭口距反射板之间的缝隙高度h3=0.33m,
(7)污泥斗深度h5=3.25
(8)池子总高度H=8.16m;
(底0.5×
0.5)
H=7×
7×
8.16(m)
(1)耐腐耐磨砂浆泵一台:
(2)中心管及其附属装置:
一套,
(3)出水堰槽:
400,28m。
5)中间水池
中间水池缓冲时间为1.25h,有效容积V=150m3。
H=8.25m×
4.5m×
4.5m。
潜污水泵二台,一用一备:
型号125WQ130-15-11,流量130m3/h,扬程15m,功率N=11kw,耦合安装。
安装液位开关一个。
3、除铁、除锰滤池
设计采用重力式无阀滤池二座,滤料为锰砂。
主要技术参数
(1)滤速:
u=10m/h;
(2)反冲洗强度:
q=1.2m3/m2min;
(3)反冲洗历时:
t=5min;
(1)滤箱尺寸:
2.5×
1.6(m),滤料层厚1.2m,
(2)滤池尺寸为:
H=4×
4.6(m),其中超高0.3m。
(1)虹吸管总成DN200
(2)虹吸辅助管总成DN25
(3)虹吸破坏管总成DN25
(4)人工反冲洗进水管总成DN25
(5)锰砂滤料:
30吨
(6)滤帽:
1200套
4、污泥浓缩池和污泥脱水机
(1)、污泥浓缩池1座,有效容积V=85m3,连续运行。
设计池子尺寸为:
H=5.65m×
5.65m×
4.6m。
(2)、板框式污泥脱水机
选取板框式污泥脱机,其技术参数如下:
滤室容积V=3m3,滤布面积S=200M2;
功率N=3kw,设备尺寸:
H=7.23m×
1.73m×
1.7m。
脱水机配套设备:
污泥泵二台,一用一备,型号为:
G50-1,流量Q=20m3/h,功率N=5.5KW,压力P=0.6MPa,
5、消毒池和回用水池
1)消毒池
环评要求全部回用,消毒时间0.5h,水池有效容积V=60m3,池子内空尺寸为:
H=6m×
2.5m×
二氧化氯发生器一套:
TMXD-1000,有效氯产生量为1000g/h。
总有效氯成份占消毒液的60%-80%。
转子流量计一个,型号LZS-40DN40。
2)回用水池
设计水池有效容积V=450m3,池子内空尺寸为:
H=18.75m×
6m×
回用水泵二台,一用一备,由业主选配。
6、排污口
按流量Q=120m3/h,选用4#巴歇尔槽。
(1)4#巴歇尔槽一个,
(2)超声波明渠流量计一台。
7、加药装置
本项目需投加PAC和PAM两种药剂,药剂自流进入沉淀池管道混合器和污水混合絮凝,加药装置分为溶药池和储药池。
每个溶药池尺寸为:
H=1m×
1m×
1.5m。
每个储药池尺寸为:
2m×
1m。
(1)搅拌机装置二套,型号TM245-L1000,功率0.75KW,浆叶直径Φ200,转速25r/min。
(2)转子流量计二个,型号LZS-40DN40。
8、值班室和设备间联合构筑物
(1)值班室15m2,设计内空尺寸为:
H=3m×
5m×
一层,
(2)石灰间30m2,设计内空尺寸为:
二层,底层高1.8m,上层高2.7m;
(3)加药间20m2,设计内空尺寸为:
H=4m×
(4)污泥脱水机房45m2,设计内空尺寸为:
H=9m×
一层,三面通透式。
2.6、工程概算
1、土建设施
土建设施概算见下表2-5,本部份概算不含地基处理费及道路、围墙、绿化、污水收集管网费用。
表2-5
序号
名称
规格
单位
数量
单价
(万元)
总价
备注
1
15.5×
13×
5.5
座
14.58
钢混
2
污水处理池联合构筑物
31.86
3
无阀滤池
4.5×
8.75×
4.6
6.98
砖混
4
6.15×
4.16
5
消毒池和回用水池
22×
4.5
13.84
6
加药池
2×
1.10
7
值班室和设备间联合构筑物
22.9×
5.36×
15.34
8
设备基础
M3
0.24
素砼
小计
88.09
土建部份由设计单位负责设计,投资及施工由业主负责,此概算仅供参考。
2、设备及材料部份
设备及材料部份见表2-6表2-6
一
设备及材料费用
旋涡风机
XGB45-500
台
0.85
1.7
耐腐耐磨砂浆泵
100UHB-ZK-120-15
1.55
3.1
包括底阀
转子流量计
LZS-100
0.52
中和池搅拌机
TM020-L1200
含搅拌支架
PH值在线检测仪
套
0.82
工业用
TMTRφ300-3
1.28
65UHB-ZK-15-8
0.96
2.88
出水堰槽
400
40.5
0.08
3.24
9
XGB50-800
1.2
2.4
10
曝气管
PVCΦ50
m
300
0.018
5.4
11
二沉池设备及材料
5.7
12
潜污水泵
125WQ130-15-11
1.4
2.8
藕合安装
13
无阀滤池设备及材料
9.2
18.4
14
二氧化氯消毒装置
TMXD-1000型
2.58
15
压滤机用螺杆泵
G50-1
1.25
16
压滤机
12.5
17
4#巴歇尔槽
18
超声波明渠流量计
九波
0.88
19
溶药搅拌机
TM245-L1000
LZS-40
0.54
1.08
21
电气控制柜
配现场控制按钮
22
管路阀门
3.8
23
电缆(穿管)
批
1.52
24
回用水泵
业主配
25
回用水电磁流量计
26
独立电表
小计:
84.06
二
设计费
1.5
三
运输费
四
安装调试费
3.5
合计(不含税):
92.06
2.7、污水处理运行费用分析
污水处理运行费用通常由电费、工人工资、药剂费等三部份组成(在不计算工程折旧费的情况下),本工程运行费用分析如下:
1、电费
本工程装机总功率为N总=121.8KW,工程连续运转功率N连=41KW,电费计算价根据贵州省平均电价0.5元/度计算,则吨水运行电费为:
41×
0.5/120=0.59元/吨·
废水
2、工人工资
本工程设计污水站管理人员分二班,每班5人,共10人,每人工资为2000元,劳保福利按工
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