矿井废水处理改造工程技术方案(共21页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上XX集团XX矿矿井废水处理改造工程技术方案XX环保科技有限公司二零XX年X月专心-专注-专业目 录1项目概况 河南XX煤矿矿井水水量440m3/h,合计10560m3/d。目前XX矿现有污水处理系统一套,处理能力200m3/h,合计4800m3/d,处理后主要作为生产和生活用水。其余的240 m3/h,合计5760m3/d,未经处理直接排放。根据国家节能减排的要求,矿井废水需要进行全部处理,并达到煤炭工业污染物排放标准GB20426-2006。本工程主要目标是将未进行的处理的240 m3/h,合计5760m3/d的矿井废水,设计一套技术合理、占地面积小、投资费用低的工
2、艺,使矿井水处理达标排放。本工程设计范围为:矿井水进水口至处理后的排放口。进水口:位于污水处理站内的矿井水压力排水管管口。排放口:经过消毒处理后的出口管外1米。如果实际工程需要设置矿井水进水管路和处理后的排水管路,需要现场踏勘后,再另行设计。2、工艺设计2.1 设计依据(1)地表水环境质量标准GB3838-2002类;(2)煤炭工业污染物排放标准 GB20426-2006(3)农用污泥中污染物控制标准 GB4284-84;(4)农用灌溉水质标准GB5084-92;(5)生活饮用水卫生标准 GB5749-85;(6)城镇污水厂附属建筑和附属设备设计标准 CU31-89;(7)建筑抗震设计规范 G
3、B50011-2001;(8)混凝土结构设计规范GB50010-2002;(9)采暖通风与空气调节设计规范 GB50019-2003;(10)电气设计遵照中华人民共和国国家标准中有关设计规定;(11)中华人民共和国水污染防治法;2.2 设计原则 选择工艺可靠,处理后能稳定达到国家的相关排放标准。 尽量利用原有的构筑物,降低投资费用 采用占地面积小的处理系统,缓解废水处理站的布局压力。2.3工艺流程选择2.3.1 矿井水水质分析XX矿矿井水进水水质为:SS:93208mg/L COD:75.5133mg/L 氨氮:2.67 mg/L矿井水经处理后,出水达到煤炭工业污染物排放标准(GB20426-
4、2006)中新建(扩、改生)产线排放限值, SS30mg/L COD50mg/L根据现场踏勘情况,XX矿矿井水的水质具有明显的煤矿行业特点,不同于普通地表水,因此应对其水质特征进行分析,以便选择合适的处理工艺。XX煤矿矿井水具有以下水质特征: 矿井水中主要污染物为悬浮物,其CODcr也主要是由其悬浮物中的煤屑中碳分子的有机还原性所致,因此它将随着悬浮物的去除而消失,故不需要进行生化处理,只需进行去除悬浮物的物化处理; 矿井水中悬浮物含量很不稳定、悬浮物浓度差异较大,大部分的悬浮物含量远高于地表水,感官性状差; 悬浮物粒度小、比重轻、沉降速度慢。矿井水中悬浮物颗粒直径较小,平均只有28m,总悬浮
5、物中约85%以上的粒径在50m以下;煤粉的平均密度一般只有1.31.5g/cm3,远远小于地表水系中泥砂颗粒物的平均密度2.42.6g/cm3; 悬浮物含量和煤屑在悬浮物中的所占比例不同,使得CODcr 差异较大;2.3.2 主体工艺选择 XX煤矿矿井水处理后达到煤矿废水排放标准,直接排放。本工程将新增的240m3/h矿井水处理达到排放标准即可。国内矿井水处理技术,目前已投入使用并能良好去除矿井水中污染质的工艺主要采用沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀+过滤和微絮凝过滤等。矿井水处理后外排时,采用沉淀或混凝沉淀的处理工艺。但是普通的沉淀存在沉淀效率低,出水效果差,且占地面积大的缺点;混凝沉淀相对普通沉淀
6、,设计处理规模可大可小, 操作管理简单等优点,但需要分别设置单独的混凝和沉淀构筑物,存在着处理设施占地面积大,投资费用高,沉淀污泥易堵塞造成排泥不畅、耐负荷冲击能力小等缺点;在混凝沉淀和网格反应池基础上发展起来的“微涡流混凝”技术,集絮凝反应和沉淀于一体,占地面积小,投资费用低,处理效果好,在国内的矿井水处理中开始得到推广应用。微涡流混凝原理 凝聚和絮凝是混凝工艺的两个基本过程,前者指水中胶体脱稳后在水力作用下相互碰撞形成絮体的过程,后者指水流中已经形成的絮体吸附脱稳胶体而成长的过程。微涡流混凝工艺能显著地提高凝聚和絮凝的效率。(1)微涡流凝聚凝聚的效率取决于水中胶体脱稳的程度和碰撞的机率,涡
7、流反应器形成的微涡旋流动能有效地促进水中微粒的扩散与碰撞。一方面,混凝剂水解形成胶体在微涡流作用下快速扩散并与水中胶体充分碰撞,使水中胶体快速脱稳;另一方面,水中脱稳胶体在微涡流作用下具有更多碰撞机会,因而具有更高的凝聚效率。微涡流之所以能有效地促进水中微粒的扩散与碰撞,其原因有两个方面。其一,涡流形成流层之间较大的流速差,造成了流层中携带微粒的相对运动,从而增加了微粒的碰撞机率;其二,涡流的旋转作用形成离心惯性力,造成微粒的沿旋涡径向运动,从而增加了微粒的碰撞机率。此两方面的作用都随涡流的尺寸减小而增大,微涡流是有利于凝聚的水力条件。(2)立体接触絮凝当混凝反应区放置了大量的涡流反应器后,由
8、于反应器内流速相对较小,在上向水流区的涡流反应器内部形成絮体悬浮区,悬浮絮体对水流中的脱稳胶体产生絮凝作用,其与传统接触絮凝澄清池相比具有更高效率。其一,传统澄清池内的悬浮絮体只有一层,而新工艺上向流区每个涡流反应器内都有悬浮絮体,总体积大,形成立体接触絮凝;其二,涡流反应器内絮体成长质量更高,成长过大的絮体在微涡流的作用下会破碎成较小絮体从而保持絮凝能力(絮体过大会使总表面积减小,吸附能力下降),密实度较低的絮体在微涡流的作用下会破碎并重新絮凝成密实度较高的絮体,有利于沉淀分离。微涡流混凝工艺特点(1)混凝效率高微涡流混凝工艺创造了高效率的凝聚和絮凝水力条件,其混凝效率大大优于传统混凝工艺,
9、也优于网格混凝工艺,反应时间可以缩短到58分钟,这就意味着与传统工艺相比,产水量可以提高12倍,占地少,投资省。(2)出水质量优在投加相同混凝剂的情况下,微涡流混凝工艺所产生的絮体质量明显地优于传统工艺,因而具有很好的沉降性能。笔者在澄清池改造的实践中,在沉淀区体积不变的情况下,产水量提高一倍,出水浊度稳定在3度以下,滤池工作周期延长,节约了大量的反冲洗水。(3)水质、水量变化适应能力强微涡流混凝有利于高浊度水处理,因为微涡流有利于混凝剂的快速扩散,使之不易被高浊度水中大量的杂质胶体包裹而失去活性,即使混凝剂被包裹形成絮体,在微涡流的作用下也容易被破碎,重新形成絮凝能力。微涡流混凝也有利于低浊
10、度水处理,因为即使低浊度水胶体数量少,碰撞凝聚效率下降,而涡流反应器内腔能有效地保持悬浮絮体,立体接触絮凝可高效地去除水中胶体。 低温对微涡流混凝也是不利的,只要选用合适的混凝剂,克服低温下混凝剂水解的困难,由于微涡流凝聚和立体接触絮凝效率高,使低温水处理不再困难。微涡流混凝工艺对水量变化的适应性能很强,因为其混凝的水力条件不是主要依赖于水流的宏观速度,而是依赖涡流的形成,涡流在形成条件主要依赖于流速的变化量即涡流反应器的开孔率。另外,上向流微涡流混凝区积累了大量的活性絮体,它们对水量、水质的变化具有缓冲作用,在停水或池水放空期间,这些絮体不会沉积板结也不会排出池外,这使得微涡流絮凝池可以间歇
11、工作。(4)实施简便微涡流混凝工艺既适于新建水厂,也适于老水厂传统工艺的改造,它对池型及前后序工艺(混合、沉淀)的衔接均无特殊要求。对老水厂改造的施工简便,只要拆除反应池(区)内原有设施并适当分隔和安装涡流反应器支架,反应器直接投入池内即可使用。(5)运行稳定、药耗低微涡流混凝工艺不再有传统澄清池排泥操作的困难,涡流反应器内腔絮体能长期保持,涡流反应区外的絮体泥渣可以全部排除,因而排泥操作可以简化,运行更稳定。由于微涡流造成混凝剂高效扩散,提高了混凝剂利用率,同时,涡流反应器腔内大量絮体活性得到充分利用,这使得微涡流混凝工艺的混凝剂消耗量明显低于传统工艺。 (6)长期使用、维护简便涡流反应器用
12、ABS塑料制造,使用寿命可达数十年。和网格混凝相比,涡流反应器壁孔不易堵塞,因为涡流反应器在水中处于半悬浮状态,其在水流作用下的旋转运动可使堵塞壁孔的漂浮物上升至水面,然后由人工清除。 经过微涡旋反应池处理后,出水需要经过沙滤处理,去除水中的悬浮物质。目前常用的过滤设施有快滤池、虹吸滤池、重力式滤池、移动罩式滤池、沙滤灌和多介质过滤器等,各种滤池均能有效地降低水中的浊度,并达到小于3度的生活饮用水浊度标准。而本工程中,由于占地面积的限制,适宜采用拟采用沙滤灌和多介质过滤器,可以根据现场场地情况灵活布置。本工艺拟采用压力过滤罐多介质过滤器作为过滤单元,它采用先进的压力式过滤技术,成功地解决了石英
13、砂滤料在过滤和清洗过程中存在的各类问题,其具有结构先进、性能优良的特点。2.3.3 消毒工艺选择矿井水中的微生物大多黏附在悬浮颗粒上,经过混凝、沉淀、过滤等单元水处理后,可以大量去除水中的细菌和病毒,但为保证生产用水和饮用水细菌学指标,消毒过程是必不可少。净化后矿井水的消毒处理是矿井水资源化回用的最后一道工序。消毒方法分化学法与物理法两大类,前者系在水中投加化学消毒药剂,如氯、二氧化氯、臭氧、重金属及其他氧化剂等;后者是在水中不加药剂,而进行加热消毒、紫外线消毒等。对消毒剂的选择可以从杀菌效果与消毒剂的稳定性来考虑。其中杀菌效果反映了消毒剂的使用剂量,作用时间;而消毒剂的稳定性则反映了持续杀菌
14、的能力。就杀菌效果来看,臭氧二氧化氯氯氯胺;就稳定性而言,氯胺二氧化氯氯臭氧。二氧化氯消毒作为水处理消毒剂,与其他消毒剂相比,具有五方面的优势:二氧化氯能直接氧化水中的腐殖酸(HA)或黄腐酸(FA)等天然有机物,不与其形成三卤甲烷等氯化物,能大大地降低消毒后水中三卤甲烷(THMS)等氯化消毒副产物的含量,减少癌症发病机率。二氧化氯与氯气不同,在水中不发生水解,不与水中的氨氮反应,因此其杀菌效率不受水中的pH值和水中氨氮浓度的影响。二氧化氯能有效去除水中的藻类、酚类及硫化物等有害物质,对这些物质造成的色、嗅和味,具有比氯气更佳的处理效果,出水水质好。二氧化氯能有效杀灭水中用氯消毒效果较差的病毒和
15、孢子等。能在水中维持较长时间的持续杀菌能力,具有可检出的残余量,监控性较好。所以,二氧化氯消毒日益受到人们的青睐,目前,新建矿井水处理工程中多采用二氧化氯消毒,如大屯矿区,消毒设施主要为二氧化氯发生器。所以,本设计采用二氧化氯的消毒工艺。2.3.煤泥处理矿井水在处理过程中,不可避免地会有煤泥水产生。主要产生煤泥水的工段有澄清池排出的污泥。该煤泥水的固相成分主要是煤粉。目前国内矿井水处理产生的煤泥水处理的主要方法有:1)和选煤厂的煤泥水一起处理矿井水处理澄清池产生的煤泥水(即底流),实际上含水率在95%96%之间,其中的悬浮物(即煤粉)含量在40005000mg/L之间。矿井水产生的煤泥水中煤粉
16、含量远远小于选煤厂的煤泥水(煤粉含量在10000mg/L以上)。矿井水产生的煤泥水量通常只有选煤厂的煤泥量的1/301/80,所以,对于企业有选煤厂的矿井水处理厂产生的煤泥水,一般都去选煤厂和煤泥水一并处理。如兖州兴隆庄煤矿、杨村煤矿、南屯煤矿、济宁二号煤矿,大屯姚桥煤矿,晋城古书院煤矿,枣庄田陈煤矿等等。2)去矸石山煤矿矸石山一般都需要进行冲扩堆,矿井水处理过程中产生的煤泥水,由于含固率极低,实际上接近水。所以,有些煤矿将煤泥水直接充当矸石山的冲扩堆用水,如新集二矿。从环保角度来说,去矸石山势必对周围环境产生一定程度的污染,且输水管路系统较长,易堵塞,因此不建议去矸石山。3)去井下灌浆和煤场
17、用水煤矿在开采过程中,需要进行井下灌浆处理,矿井水处理产生的煤泥水的特性可作为井下灌浆使用。也有些煤矿将矿井水处理后产生的煤泥水用于煤场。4)煤泥干化场在我国有些煤矿,在场地允许的条件下,可考虑采用煤泥干化场处理。该处理设施优点是投资小,运行管理简单,维修工作量小,缺点是占地大。如兖州二号井煤矿、新集八里塘煤矿等。5)煤泥水压滤处理在以上方法都不可行的情况下,一般才考虑采用此方法。目前,国内采用煤泥水压滤的方法是板框压滤或带式压滤。该方法的优点是处理彻底,压滤出的煤泥饼含水率低。缺点是投资相对较大、运行成本高、机械设备故障多,特别是板框压滤工人劳动强度大。根据以上的分析,结合XX煤矿实际条件,
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- 矿井 废水处理 改造 工程技术 方案 21
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