张双楼煤矿矿井水处置工艺方案

张双楼煤矿矿井水处置工程

技 术 方 案

中国水务控股

二○○七年十一月

概 述

1.1.

项目名称

张双楼煤矿矿井水处置项目 1.2.

主管单位 徐州矿务集团 1.3.

编制单位 中国水务投资 1.4.

编制依据

《关于张双楼煤矿矿井水处置的调研报告 》 徐州矿务集团矿井水综合利用考察团

关于徐州矿务集团张双楼煤矿及选煤厂改扩建工程环境阻碍报告书的批复 徐州矿务集团张双楼煤矿提供的有关资料 《中华人民共和国环境爱惜法》（1989年12月）

《中华人民共和国水污染防治法实施细那么》（1989年9月） 给水排水及相关专业标准、规定 1.5.

编制原那么

踊跃稳妥地采纳先进靠得住的工艺及设备。

采纳适合国情和本地实际情形的监测仪表及自动化技术，使污水处置厂运行时便于操作和治理。

节约能耗、降低处置本钱，以保证污水处置厂建成后能够正常、有效运行。

2. 背景情形

2.1.

张双楼煤矿整体概况

为进行矿井资源的合理开采，保护徐州矿务集团公司的持续稳固进展，经集团公司研究决定对张双楼煤矿进行改扩建，将设计能力由120万吨／年提高到180万吨／年。该改扩建工程的环境阻碍报告书于2005年11月通过了江苏省环境爱惜厅的审批，批复中要求张双楼煤矿对矿井水进行治理，并加以充分利用，剩余的矿井水要确保达标排放。

目前该项目主体工程已近终止，但由于各类缘故环保“三同时”工程进度相对掉队，其中最要紧缘故是矿井水处置程度和治理方案难以确信。张双楼矿矿井水产生量较大，悬浮物含量超标，含盐量高，排放渠道通过周围农村浇灌渠道，造成农田必然程度的盐碱化，致使作物减产，因此每一年本地农人都要状告张双楼矿，要求经济补偿损失，矿社关系十分紧张。而2006年10月1日起实施的《煤炭工业污水综合排放标准》对矿井水的排放又提出了更严格的要求。 2.2.

排水工程计划

计划排水体制为雨污合流制。

污水量预测：预测矿井水污水量平均29300吨/日 工业广场生活污水量： 1200吨/日

3. 建设规模及处置程度

3.1. 建设规模

初步考虑将矿井水与生活污水别离单独处置，建设规模为：

矿井水污水量平均：29300吨/日

工业广场生活污水量：1200吨/日 3.2. 处置程度

3.2.1.

进水水质

依照对矿井水水质组成的分析，确信拟建矿井水污水处置厂进水水质如下表3-1所示：

表3-1 拟建矿井水污水处置厂进水水质

BOD5 ／ COD ~133 SS 93~208 氨氮 0~ 石油类 0~ 拟建矿井水污水处置厂进水水质如下表3-2所示：

表3-2 拟建生活污水处置站进水水质

BOD5 ／ COD 85~169 SS 51~132 氨氮 ~ 石油类 0~ *注：表中污染指标单位均为mg/L。

3.2.2.

出水水质

依照张双楼煤矿的要求，矿井水处置后出水达到《煤炭工业污染物排放标准》(GB20426-2006)中新建（扩、改生）产线排放限值，并符合《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T18920-2002要求。设计出水水质如表3-3所示。

表3-3 拟建矿井水污水处置厂设计出水水质

指标 COD SS 氨氮 石油类 ／ 5 数值(mg/l) ≤30 ≤30 生活污水处置后出水SS、COD、石油类达到《煤炭工业污染物排放标准》(GB20426-2006)要求中新建（扩、改生）产线排放限值，其它指标达到《）中表一、表4、表5一级B标准要求，并符合《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T18920-2002要求。设计出水水质如表3-4所示。

表3-4 拟建生活污水处置站设计出水水质 指标

COD SS 氨氮 石油类 ≤3 数值(mg/l) ≤60 ≤20 ≤15 4. 污水处置厂工艺方案选定

4.1. 矿井水处置工艺方案 4.1.1. 处置方式

依照拟建污水处置厂进水性质，确信本工程采纳旋流絮凝加速滤池的工艺线路对废水进行处置。 4.2. 矿井水处置工艺方案选择

旋流絮凝沉淀池＋改良型快滤池 旋流絮凝沉淀池

本项目设计两座旋流絮凝沉淀池。旋流沉淀池由混凝配水构筑物及絮凝沉淀池主体组成。

混凝及配水构筑物

混凝单元为矩形结构，配有快速搅拌器，用于进水与混凝剂和石灰的快速混合。在混凝后，污水由手动调剂的溢流堰进行分派，以重力流方式进入相应的絮凝沉淀池。

混凝池采纳机械混合，能够提供足够的能量，在水中形成适合的速度梯度，混合成效好，且不受水量转变的阻碍。进水方式采纳底进上出的优化设计幸免了搅拌机在运行时受进水的阻碍，运行平稳，延长设备的利用寿命。

混凝剂及石灰的投加量可依照进水流量的测量值按比例调剂。配水井旁设置有一台悬浮固体测量仪，检测来水的水质。

絮凝沉淀池

通过混凝后的水进入每一个絮凝反映池，作为该工艺的特色之一，聚合物和回流污泥的注入增强了水的絮凝性能。

沉淀池仍然采纳机械絮凝，絮凝搅拌器配有变频器，可依照水质和处置方式的转变提供絮凝所需的最正确能量。

絮凝反映池内设置超声波泥位计，通过污泥排放泵操纵池内的污泥量。污泥浓缩要紧在基层进行，浓缩污泥的浓度大约为100克/升。

旋流沉淀池的结构

旋流沉淀池为三个单元的综合体：反映、浓缩和斜管分离。 一、反映池

该反映池是本工艺的全然特色。池内装有导流桶将反映池分为内、外两部份，每部份的絮凝能量有明显不同。导流桶内部絮凝速度快，由一个轴流叶轮进行搅拌，该叶轮使水流在反映器内以竖向环流的方式循环流动，幸免池内遍地水流短流，由此提高絮凝反映效率。导流桶外壁和池壁间的推流状况致使慢速絮凝，保证了矾花的增大和密实。

在该搅拌区域内悬浮固体（矾花或沉淀物）的浓度维持在最正确水平。污泥的浓度通过污泥泵将污泥浓缩区的浓缩污泥的回流到反映区取得保证。

反映池独特的设计的结果，即能够形成较大块的、密实的、均匀的矾花，这些矾花以比现今其它正在利用的沉淀系统快得多的速度进入预沉区。

二、浓缩池

当进入面积较大的预沉区时矾花的移动速度放缓。如此能够幸免造成矾花的破裂及幸免涡流的形成，也使绝大部份的悬浮固体在该区沉淀并浓缩。在沉淀浓缩区设有刮泥机，刮泥机以较低的速度转动，由此带来液相较低的速度梯度，加上刮泥桥架上设置的紊流板，增进了矾花的沉降。部份浓缩污泥在浓缩池抽出并泵送回至反映池入口。

3、斜管分离区

斜管分离区用以除去剩余的矾花。斜管区的配水十分均匀，水流可不能短路，使得沉淀在最正确状态下完成。

沉淀水由一个搜集槽系统搜集。矾花堆积在沉淀池的下部，形成的污泥也在这部份区域浓缩。

依照装置的尺寸，污泥靠通过重力或刮泥机搜集，部份回流至反映池前部，部份污泥依照泥位自动排出。

4、后混凝

后混凝单元作为高能沉淀池与后续免保护滤池间的纽带，作用相当重要。一样地，该单元通常与沉淀池合建。来自高能沉淀池的出水在进入滤池之前，先流通事后混凝反映池。在池内投加硫酸以调剂pH值。投加混凝剂以增强滤池的过滤成效和降低出水高分子聚合物含量，延长过滤周期。在后混凝配水构筑物池入口和出口处别离设置pH仪。

絮凝沉淀池的优势有：

1）污泥外回流使得对原水水质波动适应性好，即能有效地缓冲来水水质和水量负荷的转变，从而保证合格的出水水质；

2）对大部份污染物有效去除保证下游滤池系统仅做精处置的功能； 3）结构紧凑，节省宝贵的土地资源和降低土建造价，尤其适用于大城市和用地紧张的项目；

4）污泥浓缩同步完成(排泥浓度大约10％干固含量)，排泥可直接知足脱水的要求，无需再建浓缩池，从而节省污泥处置后续构筑物和设备的费用；

5）由于回流污泥中会含有一些药剂成份，回流至絮凝区后，延长了泥渣和水的絮凝接触时刻，使其能够再次取得利用，从而减少药剂的投加，节省运行本钱；

6）由于池体内设有机械刮泥浓缩装置，外排污泥的浓度较高，因此减少水量损失。 改良型快滤池

通事后混凝处置后，澄清水被分派到相应数量的改良型快滤池中以去除残留的SS，知足出水保证值。澄清水经一个沟渠进入滤池，污水从池体上部进入滤池。反冲洗废水靠重力直接排入调剂池。

改良型快滤池的流程

从沉淀池出来的澄清水被引入过滤单元，然后进入配沟渠，在滤池之间进行均匀的配水。在有序的、无任何手动干扰的情形下，各个滤池接收总水流按滤池数量均匀分派来的水流。这种均匀的配水是通过一个位于上游的堰来实现的。澄清水通过自动闸板进入各个滤池。

支承免改良型快滤池滤料的是预制的混凝土滤板，长柄滤头旋在滤板上的预留孔内。滤头均匀地散布在滤板上，以确保滤砂中的水得以合理过滤。由于滤头的特殊形状和均匀散布，因此滤速在整个滤池内是相同的，没有优先途径。基于一样的缘故，反冲洗涉及到整个滤池的表面，无死区，因此过滤老是在滤池的整个表面进行。

在各个滤池的前部，位于滤廊内的阀门（滤后水、冲洗水、气洗）将为气动对夹式蝶阀。冲洗废水通过位于滤池后部的气动蝶阀（对夹式）排出，重力流入调剂池与原水进水混合。 从滤池出来的滤后水流入一个位于滤廊下面的冲洗水贮存池。

过滤单元的冲洗

冲洗水由冲洗水泵供给，各台泵在送水侧装有一台压力表。滤池冲洗空气由鼓风机供给，气洗管路上装有一个排气阀和一个平安回路。

冲洗水泵为卧式，以幸免显现任何起动的问题，这些泵将水从冲洗水贮存池中抽出，该贮存池为总滤后沟渠的一个距离，冲洗水贮存池的水位由一个堰维持恒定，其容量比一次反冲洗用的水量要大。

当一个滤池需要反冲洗时，公共PLC负责检查以下各项条件知足后自动开始反冲洗，不需人为干与，正常情形下，滤池系统可完全自动运行：

冲洗水贮存池满； 紧缩空气压力高； 泵和鼓风机处于可用状态； 无其它滤池在冲洗； 达到最正确反冲洗周期。 过滤系统仪表和操作

改良型快滤池操纵系统能实现以下功能：

过滤的自动操纵；

当手动启动反冲洗时，能够手动操作滤池，慢慢自动操作滤池；

依据计时器和/或水头损失的要求自动进行反冲洗（或手动启动）； 向操作员显示阻塞指示。

在各个滤池的前部将安装一个现场操纵台，以使操作员能直接观看滤池各冲洗时期，操纵台设于滤廊的上层。它包括必要的开关按扭和指示灯，可用来设定自动或手动慢慢冲洗。

改良型快滤池的要紧特点是： 重力操作；

采纳单一介质颗粒均匀的砂滤床进行深层过滤； 每格滤池入口都取得均匀的进水； 带表面扫洗的气、水同步冲洗； 滤池水位操纵。

改良型快滤池具有以下优势：

均匀的粒径，加上气、水同步冲洗工艺，能幸免滤池顶部到底部滤砂形成水力短流，维持过滤与反冲洗在各个角落的均匀性；

砂以上较大水深，以维持一个恒定压力，幸免释放溶解气体； 气水冲洗工艺可避免滤料膨胀，避免砂的损失，并减少耗水量。同时可阻止泥球的产生，因为这一工艺在振动进程中分离砂中的杂质将杂质转移到滤层表面然后进入排水槽，排出池外；

在反冲洗中进行滤池表面扫洗，能够快速地将杂质排入污水槽中，从而减少冲洗时刻；

每格滤池入口均取得均匀的进水，因此没必要对每格滤池进行单独的流量测量。另外，调剂系统将维持滤池的液面恒定，当水厂流量转变时，不需要操作员进行调整，这一功能通过阻塞指示器对滤层的阻塞情形进行持续不断的测量来取得。

工艺流程

调进水

节池 漩快滤池 排放 流絮凝

图4-1 旋流絮凝沉淀池＋快滤池

4.3.

处置构筑物工艺设计 本期工程的设计规模为：

Q＝29300 m3/d（s），转变系数Kz=，最大设计规模Qmax＝38090 m3/ds)。 4.3.1. 旋流絮凝沉淀池 4.3.1.1.

前混凝池

在废水进入沉淀区之前，处置水流至前混凝池进行混凝反映。前混凝池为矩形结构，配有快速搅拌器，用于进水与混凝剂的快速混合，污水进入漩流絮凝沉淀池的絮凝区进行沉淀之前，投加石灰乳和混凝剂以混凝悬浮固体和油，同时和临时硬度发生反映。在混凝后，污水由手动调剂的溢流堰分派为两路，以重力流方式进入两个高密度沉淀池

配水池为钢筋混凝土矩形池，平面尺寸8m×4m×1组，最大流量s，平均流量s，有效水深，总高。

要紧设备 快速搅拌器 设备数量：1台 电机功率：N=

螺旋桨转速：60rpm

操纵方式：持续运行，自动操纵开停 管道隔离阀 设备数量：3台 孔径：DN400 4.3.1.2.

絮凝反映池

絮凝反映池，是装置的独特特点之一，它含有一个能量扩散室和一个非混合池室。这两个室和一些特殊设备的优化设计对漩流絮凝沉淀池的良好性能相当重要。 大体参数： 数量：3座

池体尺寸：长×宽×高=5m×5m×6m×2套 单套设计流量：10000m3/d 设计池容： 125m3 有效水深： 要紧设备： 絮凝搅拌器 数量：3台 电机功率：11kw 螺旋桨转速：33rpm 叶轮直径：2500mm 4.3.1.3.

沉淀—浓缩区

沉淀－浓缩区将两个功能集于一池，位于上层的斜管分离器将水与矾花分离，澄清水从表面集水装置流出。位于池下部的沉淀区借助于刮泥机将沉淀污泥浓缩。 大体参数：

数量：3座

池体尺寸：长×宽×高=15m×10m××2套 单套设计流量：10000m3/d 每池斜管面积： 67m3 有效水深： 要紧设备 斜管填料 设备数量：3套 总面积：67m3 水力直径：80mm 长度：1500mm 倾斜度：60度 刮泥机

设备数量：3台 功率：

驱动型式：中心驱动 4.3.1.4.

后混凝池

污水在进入滤池之前，先流经后混凝反映池。在池内投加硫酸以调剂PH值和投加混凝剂以增强滤池的过滤成效。 要紧技术参数： 数量：1座 尺寸：××3m 要紧设备 快速搅拌器 设备数量：1台 电机功率：N=

螺旋桨转速：60rpm

操纵方式：持续运行，自动操纵开停 4.3.1.5.

污泥泵房

污泥泵房位于两座漩流絮凝沉淀池之间形成的空间里，与沉淀区、絮凝反映区、前混凝池组成一体化构筑物。 要紧技术参数： 数量：1座

尺寸：20m×4m×6m 要紧设备 污泥泵 数量：9台 型式：螺螺杆泵 流量调剂：手动 电机功率： 产量：30 m3/h 出口扬程：20m 4.3.2. 快滤池

滤池采纳钢筋混凝土结构，每一个滤池单元尺寸为9m××，净过滤面积63m2，两座滤池及管廊的平面尺寸为15m×17m。

要紧设备 石英砂滤料 数量：3套 滤料厚度： 滤料有效尺寸： 每套数量：95m3

滤料上水深： 交叉扫洗减流闸板 数量：3套 操作方式：气动 尺寸：200mm×200mm 附件：双向限位开关 手动进水闸板 数量：3套 操作方式：手动 尺寸：400mm×400mm 类型：壁挂式 滤头

流量：3套，每套1701个 裂缝宽度： 型式：柱行 滤柄长度：250mm 冲洗水入口蝶阀 数量：3台 操作方式：气动 直径：350mm 工作气压：600kPa 气洗入口蝶阀 数量：3台 操作方式：气动 直径：200mm 工作气压：600kPa 冲洗废水出口蝶阀

数量：3台 操作方式：气动 直径：450mm 工作气压：600kPa 排气口挤压阀 数量：3台 操作方式：气动 直径：40mm 工作气压：250kPa 液位操纵阀 数量：3台 操作方式：气动 直径：300mm 工作气压：600kPa 取样泵 数量：1台 流量：h 连接口径：20mm 电机功率： 扬程：15m 管廊内排污泵 数量：1台 型式：潜污泵 流量：30m3/h 电机功率： 扬程：10m

4.3.3. 滤池操作间

滤池操作间为砖混结构，尺寸为17m×11m。 要紧设备 冲洗水离心泵 数量：3台 型式：卧式离心泵 流量：474m3/h 电机功率：15kw 扬程：8m 清水提升泵 数量：3台 型式：卧式离心泵 流量：474m3/h 电机功率：15kw 扬程：10m 泵起吊电动葫芦 数量：1台

类型：钢丝绳电动葫芦 起吊高度：6m 起重量：2T 电机功率：3kw 空压机 数量：2台 型式：无油式 流量：h

工作压力：860kPa 风机转速：700rpm

电机功率：11kw 高压空气罐 数量：1台 容量：1000L 工作压力：1000kPa 重量：500kg 空气干燥器 数量：1台 类型：高温型 容量：66Nm3/h 工作压力：1000kPa 功率：

4.4 生活污水处置工艺方案

处置方式

依照拟建污水处置站进水性质，确信本站采纳生物接触氧化法的工艺线路对生活污水进行处置。 4.5 生活污水处置工艺方案选择

生物接触氧化池＋二沉池

风机房

1200吨生活污水——格栅井——调剂池——生物接触氧化池——二沉池——排放井

污泥池

上述工艺流程具有以下特点：

一、该工艺具有抗负荷性强，操作简单，运行稳固等优势

二、此工艺流程中产生的污泥采纳厌氧消化，剩余污泥按期（约三个月一次）用吸粪车吸出，运到垃圾填埋场进行堆肥。或并入矿井水处置污泥系统进行处置。

3、调剂池兼作兼氧池，使污水在该池中取得充分平稳，同时也起到了预处置成效

4、本处置装置的格栅井和调剂池采纳地埋式结构，其余为半埋式，最大限度地减少动力配置，减少运行本钱，同时也保证了整体建筑的美观。

工艺设备

本工程要紧工艺设备见表4-1。

表4-1 要紧工艺设备表

序号 A1 A2 设备名称 旋流絮凝沉淀池 搅拌器1 管道隔离阀 搅拌器2 斜管填料 刮泥机 搅拌器 污泥泵 工艺管道及附件 数量 功率 DN600 主要规格性能 3备注 1台 3台 3台 3台 3台 1台 9台 1套 3套 3台 3台 功率11KW/台 总面积67m 2中心驱动，功率 N= Q=30m/h,2bar, 快滤池 石英砂滤料 交叉扫洗减流闸板 手动进水闸门 滤头 气动蝶阀1 气动蝶阀2 95m 3 200×200mm 400×400mm 5103套 缝隙宽度 3台 3台 DN350MM,600kpa DN200MM,600kpa 序号 A3 A4 A5 设备名称 气动蝶阀3 气动挤压阀 气动液位控制阀 取样泵 管廊内排污泵 工艺管道及附件 数量 3台 3台 3台 1台 1台 1套 3台 3台 3台 2台 1台 1台 1台 1套 1台 1套 2台 2套 2台 2台 2台 1套 2台 1台 1台 主要规格性能 DN450MM,600kpa DN40MM,600kpa DN300MM,600kpa Q=h,H=15m, Q=30m/h,H=10m, 3备注 Q=474m/h,H=8m,15kw 3滤池操作间 冲洗水离心泵 清水提升泵 鼓风机 空压机 高压空气罐 空气干燥器 桥式起重机 工艺管道及附件 Q=474m/h,H=8m,15kw 3功率45kw／台 流量h,860kpa，11kw 容量1000L，1000kpa 容量66Nm/h,1000kpa, 3起重量3t，起升高度6m，跨度6m，N＝ 3污泥贮存池 潜水搅拌器 工艺管道及附件 D=320mm，P＝ 污泥脱水 污泥浓缩&脱水机 自动制药投药装置 投药泵 污泥泵 冲洗水泵 冲洗水箱 单台30m/h，带宽，进泥含水率 单台Q=h 单台Q＝h，扬程H＝20m，P＝ 单台Q＝30m/h，扬程H＝20m，P＝11kw 单台Q＝16m/h，扬程H＝70m，P＝ 直径D＝，高度H＝2m 长度10/，10m水平固定1套、倾斜固定1套，螺旋直径280mm 脱水机厂家配套 起重量5t，跨度6m 33 无轴螺旋输送机 脱水自动控制系统 电动单梁悬挂起重机 序号 A6 A7 设备名称 轴流风机 工艺管道及附件 加药间 投加泵1 投加泵2 自动投药装置 加药螺杆泵 加药螺杆泵 硫酸投加泵 硫酸储存罐 电动单梁悬挂起重机 工艺管道及附件 生活污水处理系统 罗茨鼓风机 潜水泵 污泥泵 机械格栅 曝气器 斜管填料 弹性填料 二氧化氯发生器 工艺管道及附件 数量 2套 1套 2台 2台 1台 2台 2台 2台 1台 1台 1套 2台 2台 2台 1台 5套 72m 360m 1套 1套 33主要规格性能 Q=150L／h，2bar， Q=30L／h，2bar， Q=250L／h，2bar， Q=10m／h，2bar，4kw Q=0-55L／h，， 25m 起吊重量1t，起吊高度5m，跨度12m 功率15KW，风量≥分钟 流量60m/h,扬程8m,功率 B＝20mm Φ60,L=1000 Φ180×2500 产氯量2000g/h 333备注 5. 工程估算及运行费用

5.1.

工程投资估算

本概算建设项目总投资：万元（包括建筑工程、安装工程、设备及工器具购买及工程建设二类费用），具体如下表所示：

工程总投资 设备购置 建筑工程 安装工程 其他费用（含二类费） 矿井水处理投资 生活污水处理投资 合计 另：5km排水管线总投资：290万元

5.2. 污水处置费

污水处置直接费用

矿井水处置量29300吨/天，处置费：元/吨； 生活污水量1200吨/天，处置费：元/吨。