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1、一、概况1、概述煤矿废水水质复杂，含有多种重金属，硫化物等，S弟度高，COD浓度高, 排入河道对白然水体产生严重的污染，使水体成黑色。对人畜直接或间接产生 危害，也将严重影响工农业生产。随着经济的飞速发展，国家对环保的要求越 来越高，同时人们对环保的意识也大幅度提高。根据国家有关环保政策及当地 经济的可持续发展的需求，站在保护环境，力求社会效益的高度，煤矿废水必 须进行处理并达标排放。2、煤矿基本情况竹园镇一丘田煤矿属于个体煤矿，矿井井型为井工矿，开拓方式为平洞开 拓，年产煤9万吨，开采年限为66年。3、工程概况该煤矿三面靠小山坡，右边是山水沟，左边是矿井水沟，矿井水直排到一 水函，经煤砰石渗
2、到前方的山沟，最终流入河道，污染河道，为此矿方决定对 污水进行治理，保护水资源，同时又可回收大量煤炭，做到社会效益，环境效 益和经济效益的多丰收。本研究所接受业主委托，承担该污水处理站工程方案设计。根据对该污水 水质的分析预测及出水要求，经对污水处理厂的处理工艺进行技术经济比较， 推荐采用混凝沉淀的化学处理和物理处理的综合工艺为污水处理厂的处理工 艺，出水达到我国现行煤炭工业污染物排放标准(GB2042E2006)中规定的排放标准。二、设计依据、规范、标准1、法律、法规富政法200819号文件及国家相关环保法律法规2、矿方提供的相关数据及资料3、标准1）煤炭工业污染物排放标准（GB2042矿2
3、006）2）污水综合排放标准（GB8978-1996）3）环境工程手册设计规范（CGJ1O 88）4）环境工程手册水污染防治卷5）环境影响报告（水污染防治卷）6）环境影响报告表7）矿山开采设计方案8）给排水设计手册（第六、九分册）9）给水排水构筑物施工及验收规范（GBJ141-90）10）城市区域环境噪声标准（GB309O 96）11）其它相关电气、土建设计手册三、设计原则力求高标准、高质量、新工艺及节能的原则。同时考虑以后水量增大、水 质变差、监测标准提高、中水回用，避免重复建设，又力求节约、高效，提高 技术处理手段。将污水处理系统建设成该地区优质一流的污水处理工程。1）采用技术先进，运行稳
4、定可靠，操作管理方便的处理工艺，确保废水经治理后达到国家煤炭工业污染物排放标准(GB20426-2006)的标准2）利用预留用地面积，合理布局，使构筑物与环境协调一致。3）所选设备性能可靠，运行费用低，维修管理方便、白动化程度高。4）污水处理系统应考虑降噪、防臭、避免二次污染。5）其他污水不得混入；污水处理场应具有较大的抗冲击能力，可满足水质、水量变化，并能在突发事故状态下，采取应急措施。四、水量、水质水 量：1000 t/d设计进水水质：根据富源县环境监测站200 7年对该煤矿污水监测的结果,五、污水治理的必要性和可行性1、必要性煤矿废水水质复杂，含有多种重金属，硫化物等，S弟度高，COD浓
5、度高, 排入河道对白然水体产生严重的污染，使水体成黑色。对人畜直接或间接产生 危害，也将严重影响工农业生产。2、可行隹随着经济的发展，人们对环保的意识也大幅度提高，经济上能承受环保项 目投入，同时煤矿污水处理技术是非常成熟的技术。六、建设规模1、污水来源煤矿废水由矿井水、堆煤场雨天产生的废水及生活污水组成2、水量核定1）矿井废水该矿井污水白流而出，我所工作人员在现场用 V型流量计对现有水量进行 测量，高度为102毫米，经过查表矿井水量为402 m3/d ,根据矿方水土保持资 料介绍扩矿雨季水量为825n3/d。2）堆煤场废水经过测量该煤矿堆煤场及砰石场面积是 1112 m2,经富源县气象局资料
6、得 知雨天最大降雨量135mm/d,下雨时间按4小时计，雨水在堆场里会渗透一部 分，污水按降雨量50制算。雨季时堆场污水量为：1112 m2 X 0.135 m/d X 50% =75 m/d3）生活污水该矿扩矿后住矿人员为80人，其余人员是附近居民，生活在家中。单个人用水量如下：项目食堂盥洗浴室洗衣厕所合计用水量（L/d.人）40100200100旱厕440生活污水量为：0.44 m3/d.人X 80人=35 m3/d综上所述，雨季时每天污水量为:825 + 75 + 35=935 m3/d3、设计规模由于污水处理站可以白动无人运行，按每天工作12小时计，处理规模应为：78 m/h。考虑到以
7、后水量增大、水质变差、监测标准提高、中水回用等因 素，设计规模为80 m3/h ,比雨天时污水量约大，以确保污水处理设施不超负 荷运转。七、处理工艺技术1、水质现状颜色成黑色，含有多种重金属，铁、锭、硫化物等，SS浓度高，COD浓度高。COD在水中的存在状态为三类：悬浮物、胶体和溶解物。悬浮物杂质大 都可通过白然沉淀的方法去除，而胶体颗粒则不能通过白然沉淀的方法去除。2、处理工艺方案选择本工程污水处理站进水水质 BOD5/COD 0.2,属于不宜生物降解的范畴。 根据污水特性应采取化学反应法，即：混凝-反应-沉淀的方法3、净化机理1) PH勺调整该矿污水的PH在标准范围内，无需投加石灰进行酸碱
8、中和反应。2) SS、COD的去除COD在水中的存在状态为三类：悬浮物、胶体和溶解物。悬浮物杂质大都 可通过白然沉淀的方法去除，而胶体颗粒则不是白然沉淀所能去除的。胶体颗 粒的尺寸大致在1毫微米一0 .2微米（有时可认为1微米）范围内。胶体具有 巨大的表面白由能，有较大的吸附能力，又具有布朗运动的特性，颗粒间有互 相碰撞的机会。但是由于同类的胶体微粒带着同号的电荷，它们之间的静电斥 力阻止微粒间彼此接近而聚合成较大颗粒；其次，带电荷的胶粒和反离子都能 与周围的水分子发生水化作用，形成一层水化壳，也阻碍各胶粒的聚合，胶体 颗粒不断地保持分散的悬浮状态的特性称胶体的稳定性。在水处理中使胶体凝聚的主
9、要方法是向胶体体系中投加电解质。在水处理混凝过程中投加铝盐与铁盐后就发生金属离子水解和聚合反应过 程，此时，水中胶粒能强烈吸附水解与聚合反应的各种产物。被吸附的带正电 荷的多核络离子能够压缩双电层、降低 E电位，使胶粒间最大排斥势能降低, 从而使胶粒脱稳。如一个多核聚合物为两个或两个以上的胶粒所共同吸附，则 这个聚合物就能将两个或多个胶粒结架桥，絮凝作用的扩大就逐步形成絮凝体 （也称矶花）。长大至能白然沉淀的程度。4、选用药剂本工程选用聚氯化铝作为混凝剂。它是一种新型高效无机高分子混凝剂，具有以下优点：1）污染严重或低浊度、高浊度、高色度的原水都可达到较好的混凝效果2）水温低时，仍可保持稳定的
10、混凝效果3）矶花形成快，颗粒大而重，沉淀性能好，投药量低4）适宜的PH值范围较宽5）盐基度高，对设备侵蚀作用小质量指标:指标名称优等品一等品氯化铝（Al2。）含量3028盐基度40 9040 90水不溶物0.50.8PH（1%水溶液）3.5 5.03.5 5.0八、方案选择根据我所工程师到煤矿现场勘察，煤矿三面环小山坡，地势为阶梯状，井 口地势均高，山沟地势较底。为此决定：矿井污水通过污水管进入污水池，堆 煤场污水通过集水沟收集进入集水池，再由水泵抽入污水池。山水进入溪沟实 行清污分流，以减少污水总处理量。由于地势为阶梯状，可以运用无能耗污水 处理工艺。1、污水预处理方案本工程是一座处理高浓度
11、无机废水的污水处理站，所采用的工艺必须是成 熟可靠的，同时也要考虑工艺的先进性。工艺采用物化法，利用物理化学机理 降解水中的污染物。预处理构筑物采用 长方形平流式沉淀池 为初沉淀池，去除 原水中的颗粒状污染物，保证后续处理单元正常运行，同时利于污泥排放。2、投药方案由于地势为阶梯状，选用无能耗白动定比投药系统，该系统利用势能转化 为动能，用转化的动能完成白动定比投药、白动混合、白动搅拌、白动排水， 无运行电耗，节省大量能源，以实现节能减排。3、污水深度处理方案该工程处理的废水属于高浓度无机废水。对于高浓度无机废水，一般不采 用生化法。确定处理工艺之前，已在实验室、生产现场进行了多次实验，结合处
12、理设施建设场地、废水特征等因素，最终深度处理工艺流程主体采用“水力旋流澄清池”处理工艺，利于污泥排放。4、污泥处理方案污水处理过程中产生的污泥，主要是煤泥，含水率为98%以上，污泥在进行最终处置之前应先进行脱水。污泥脱水的作用是去除污泥中的大量水分，从 而缩小其体积、减轻其重量、增加可塑性。经过脱水，污泥含水率能从98%左右降至50%左右，其体积为原体积的1/10 1/5,有利于运输和后续处理。污泥脱水主要有白然干化和机械脱水两种。自然干化脱水方法优点缺点适用范围自污泥干化床基建费用低，设备投占地面积大、卫生用于渗滤性能好的污泥脱水然间歇运行资少条件差气候干燥的地区，多雨地区不宜建于露天干自然
13、蒸发和渗操作简便，运行费用受污泥性质和气候用地不紧张的地区化滤低，劳动强度大影响大环境卫生条件允许的地区机械脱水方法优点缺点适用范围板框压滤机 间歇脱水 液压过滤 滤饼含固率高 固体回收率高 药品消耗少，滤液清澈 间歇操作，过滤能力低 基建设备投资大 其他脱水设备不适用的场合 需要减少运辐、干燥或焚烧 费用；降低填埋用地的场合机带式压滤机机器制造容易，附属设备少，投资、聚合物价格贵，运行费用特别适合无机性污泥的脱水；，械脱 连续脱水 机械挤压能耗较低连续操作，管理简便，脱水能力大高脱水效率不及板框压滤机不适有机粘性污泥脱水水离心机 连续脱水 离心力作用 基建投资少，占地少；结构紧凑 不投加或少
14、加化学药剂；处理能力大且效果好；总处理费用较低 自动化程度高，操作简便、卫生 目前多采用进口离心机，价格昂贵 电力消耗大；污泥中含有砂砾,易唐损设备 有一定噪声不适于密度差很小或液相 密度大于固相的污泥脱水由于污泥量不大，本方案采用白然干化脱水。污泥通过阀门放入污泥过滤 池进行脱水干化，最后污泥回收利用，整个污泥脱水无运行费用。为防止雨水 冲淋干化后的煤泥，污泥过滤池上建遮雨棚。九、工艺流程1）预沉淀池废水通过收集进入预沉池，此时携带大量的 SS主要是煤泥、砂石等。在 预沉池里，经过物理沉降等方法初步去除泥沙及各种污染物、有毒物质。2）加药房净水剂通过搅拌配药装置制成水剂，废水经预沉池预处理调整后，通过无能耗白动投药设备进入旋流反应池，同时白动投加净水剂。实行无人操作。3）旋流反应池污水在旋流反应池里得到充分反应，生成巨大的矶花，以利于后续处理。4）竖流式沉淀池生成矶花后的污水进入竖流式沉淀池，污水在这里实行泥水分离，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 3-10克/升。原水由下向 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。煤泥下沉，清水上
