新临江煤矿1000t∕d废水处理工程方案
来源：成都碧水科技有限公司 阅读：3183 更新时间：2014-11-17 23:31
第一章 工程概述
1.1工程简述
煤炭在我国能源结构中占70％以上，煤炭开采过程中排放大量废水，若不经处理直接排放，势必对环境造成严重污染，同时造成水资源的大量浪费，无法实现循环经济的目标。因此，开发、管理、利用好煤矿水资源，对煤炭工业可持续发展具有重要意义。
煤矿排放的废水有两种，一种是深井排水，另一种为洗煤废水，污染物为COD、BOD5、SS等。
煤炭是渠县的优势矿种，也是优势资源。采煤过程产生矿井废水、煤场和矸石场淋溶废水及生活废水都属于煤矿废水，这些废水不经治理排放，将会造成严重的地表水污染和地下水污染。
境内地形以山地为主，最高海拔2460米，最低海拔1485米。立体气候明显，年平均气温11～14oC；年降雨量1100～1500毫米。
矿产资源丰富，素有“八宝之乡”的美誉。具有开采价值的主要有无烟煤、莹石、锑矿、硫铁矿等。现已探明无烟煤储量38.9亿吨，莹石矿1.5亿吨，锑矿1.77亿吨，硫铁矿3.26亿吨。
新临江煤矿是一家从事煤炭开采的现代化企业，根据该厂发展规化，将生产过程中将产生的深井生产废水1000吨，在设计中按每小时60吨设计。
根据国家环境保护的政策和要求，保护水资源，保护居民和工人的身体健康，决定对此矿井综合废水进行治理，为此我公司技术人员对该煤矿废水进行了实地勘测，编制本工程技术方案。
我公司全力推行环保工程项目经理负责制，从方案开始实施全过程的质量管理，从而确保每一个项目都是精品工程、样板工程。使成都碧水科技精湛的环保技术在全国得以推广应用。
在本项目建设中希望我们能够与贵厂合作，以先进的技术、实力和真诚态度为煤矿环保事业贡献力量，同时打造花草沟煤矿废水处理的新样板工程。
1.2 工程环境
渠县地处四川盆地东部，渠县位于达州市西南部，与广安、南充、巴中山水相连，幅员2173平方公里，辖60余个乡（镇），人口146万。县城老城区建成面积2.1平方公里，人口115.7余万（常住），正在开发的西区3.4平方公里、东区5平方公里。享有中国汉阙之乡、中国竹编艺术之乡、中国黄花之乡的称誉。耕地39.12万亩，平均海拔600米。县辖10镇10乡，194个行政村，21个社区居委会、1512个村民组，总人口58万，其中城镇人口8.7万，占16%。居民以汉族为主，居住着藏、满、回、土家等14个少数民族。新宁镇为县城所在地，县城城区面积8平方公里。境内共发现矿种16个，主要有能源矿产煤、天然气，其次为非金属原材料矿产石灰岩、砂岩、页岩、河砂石、石膏，黑色金属有菱铁矿，非金属矿产有磷灰石、盐、土硝、耐火粘土、泡砂石，水汽矿产有地热矿泉水。能源矿产资源总量丰富，全县已查明煤、天然气储量占矿藏总量的90%以上。境内建筑用的灰岩、砂岩、页岩、石膏等非金属建筑材料，分布广，但研究程度低，开采规模小，零星分布于境内各乡镇。金属矿产中的菱铁矿，是和煤相伴而生，规模小，品位低。天然气 主要分布在地表向斜构造轴部，即，骑龙乡至梅家乡和任市镇至宝石乡等地的丘陵区，由骑龙乡的沙罐坪气田和宝石乡的五百梯气田，是川东天然气的重要组成部分。气田分布多位于北东向逆断层下盘，呈串珠状分布的隐伏构造上。储量464.68亿立方米。 煤 集中分布在境内的温泉背斜、凉风垭背斜和南门场背斜，已探明储量464.68亿立方米。分布形成了位于永兴镇境内的翰田坝井田、天师镇的开丰井田、长田乡长田村的长田井田、任市镇龙王沟村的河井沟井田和广福镇兰草沟村的兰草沟煤矿区。主要煤层煤质为低硫、低磷、中灰优质煤。已探明基础储量1761.14万吨。
菱铁矿 境内菱铁矿为煤矿的伴生矿，与煤层分布一致，主要产于天师镇、长田乡、回龙镇、永兴镇、灵岩乡、靖安乡、广福镇、长岭镇等乡镇的一些地区。探明资源量375.60万吨。
石灰岩 石灰岩分布于境内各个背斜的轴部和侧翼。现探明甘棠镇白杨坪村的白杨坪一带基础储量326.07万立方米。雷口坡组灰岩，矿层厚一般为20～30米，为灰色中一厚层状微粒灰岩，偶夹薄层状白云质灰岩。大安寨段灰岩，矿层厚一般10～30米左右，为灰色-浅灰色厚层状粗粒结晶灰岩，层位稳定。储量约6500万吨。
石英砂 境内的石英砂分为灰白色、青灰色厚层块状长石石英砂岩。在任市镇凉风垭村的凉风垭有风化后形成的质地疏松、粒度均匀的泡砂石。
耐火粘土 位于回龙镇陈家沟村和保和寨村的大石包。A矿层，产于珍珠冲组中上部，呈层状、似层状，矿层比较稳定，平均厚2.50米，矿石类型为水云母粘土，遇水能较快垮散，吸水性和粘结性较强。耐火度达1580～1610℃。B矿层，位于珍珠冲组中部，可分两小层，两层总厚度1.10～1.20米，呈似层状，矿石类型为含粉砂质水云母粘土，质量变化较大。
土硝 分硐硝和地硝两种。硐硝产于新宁镇八里桥村和甘棠镇盐井沟村，面积约282平方米；地硝取自古屋基表土1～2寸，分布全县各地。 一、县城泥炭矿区。位于县城以北，东起新宁镇的接龙桥村，西至该镇的新桥村，北到真武宫村的利田坝，南抵县城边界，大体呈长方形分布，面积5.52平方公里。泥炭从上而下共分三层：第一层埋藏深度在5.85～9.60米，面积0.02平方公里，主要夹于细砂层中，由树干及小团块状的木块组成，炭化及分解程度低，含少量泥沙，厚度0.06～0.84米，向北东方向变薄。第二层是该区最主要的泥炭矿层，面积0.17平方公里，以不规则的团块状产出，常夹于粘土层中，其厚度与稳定程度和粘土层有密切关系，一般埋藏在地表以下7.24～10.89米。第三层埋藏在地表以下13.53～14.09米，夹于粘土层中，面积极小，炭化及分解程度低，能见植物根茎。 二、拔妙乡泥炭矿区。东北起于拔妙乡保全寨村的保全寨，西南止于长岭镇采石桥村的张家坝，成长条状分布，面积4平方公里。该矿区位于明月峡背斜与南门场背斜中间的向斜之北西翼的低地带内，矿区内第四纪堆积变化程度较大，堆积一般厚度为15米，最大厚度为29.90米。该区泥炭为高级植物组成，炭化及分解程度较低者，保持着较清晰的木质结构，分解及炭化程度较好者，呈松软的纤维状结构。该区泥炭成因类型属丘陵洼地堆积类型。
第二章 设计原则和依据
2.1设计原则
1) 严格执行国家环境保护的各项规定，确保经处理后废水的排放水质达到国家及当地有关排放标准；
2) 本着技术先进合理，运行可靠，操作管理简单的原则选择废水处理工艺，使灵活性、先进性和可靠性有机地结合起来；
3) 用成熟的先进工艺技术，同时充分考虑废水水质、水量的冲击负荷对系统的影响,使处理系统的稳定性较好；
4) 强化除臭和噪音防治措施，避免二次污染；
5) 主要设备国产化，采用目前国内成熟先进技术装备，尽量降低工程投资和运行费用；
6) 平面布置和工程设计时，结合地形，布局力求紧凑、简洁，功能齐全、工艺流程合理通畅，尽可能缩短建、构筑物间的管路距离，建筑物与附属物尽可能合建以节省占地，并保证绿化面积，留有适当的扩展余地；
7) 废水处理系统设计尽量考虑操作运行稳定与维护管理简单方便；
8) 严格执行国家有关设计规范、标准，特别是安全方面的强制性规定。
2.2设计依据
1．《地表水环境质量标准》GB3838-2002
2.《地下水质量标准》GB／T14848-93
3.《废水综合排放标准》GB8978-1996
4.《室外排水设计规范》GB50014-2006
5.《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003
6．《工业企业噪声控制设计规范》GBJ87-85
7．《建筑设计防火规范》GBJ16-87
8．《防洪标准》GB50201-94
9．《建筑物防雷设计规范》GB50057-94，2000版
10．《工业企业总平面设计规范》GB50187-93
11．《厂矿道路设计规范》GBJ22-87
12．《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
13．《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
14．《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069-2002
15．《混凝土结构设计规范》6B50010-2002
16．《砌体结构设计规范》GB50003—2001
17．《供配电系统设计规范》GB50052-95
18．《低压配电设计规范》GB50054-95
19．《通用用电设备配电设计规范》GB50055-93
2.3设计范围
本废水处理工程建设，拟在规划用地范围内进行，废水经管道收集后输送至废水处理站进行处理。本技术方案的设计范围包括站区内的废水处理系统的工艺设计，设备选型，及配电、自控、仪表、动力、给排水、采暖通风等公用工程的设计，以及施工组织设计、构筑物施工、系统安装调试、系统验收、操作培训、调试运行及售后服务等工程内容。
本技术方案未考虑收集和输送系统的工程设计及相关费用；基础处理费用不在投资估算之内，另进行预决算；废水处理站的围墙、绿化及征地费等不投资估算之内。
3.1 设计规模
根据业主提供技术参数，
设计废水量为Qd=1000m3/d，按照每天工作17小时计
设计时流量60吨/小时（考虑一定的余量）
3.2 进水水质
由于业主未提供水质检测报告，根据本工程特点、参考同类废水水质参数、我公司经验以及现场实验，拟定本工程设计废水处理站进水水质主要指标。
矿井废水的产生及特点，煤矿矿井废水包括：煤炭开采过程中地下的涌渗水到巷道为安全生产而排出的自然地下水，井下采煤生产过程中洒水、降尘、灭火灌浆、消防及液压设备产生的含煤尘废水。因此，它既具有地下水特征，但又受到人为污染。矿井废水的特性取决于成煤的地质环境和煤系低层的矿物化学成分，其中井下水文地质条件及充水因
素对于矿井开采过程矿井废水的水质、水量有决定性的影响。
表3-1 渠县新临江煤矿废水进水水质 单位：mg/l
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污染物名称 |
悬浮物（SS） |
化学需氧量（COD） |
|
原水浓度 |
320-350 mg/L |
160-175 mg/L |
3.3出水水质
根据业主要求，按《煤炭工业废水排放标准》（GB20426-2006）排放标准执行，其主要指标见表3-2。
表3-2 出水水质 单位：mg/l
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序号 |
项目 |
选煤废水排放限值 |
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1 |
CODcr |
≤100 mg/L |
|
2 |
SS |
≤100mg/L |
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3 |
PH值 |
6～9 |
3.4 要求去除率
根据进入废水处理站的废水水质指标及出水质指标要求，则选择采用处理工艺主要污染物最低去除率达到下表的要求：
表3-3主要污染物最低去除率表
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项目 |
PH |
CODCr |
SS |
|
进水水质 |
6～9 |
160-170mg/L |
320-350mg/L |
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标准指标 |
6～9 |
100mg/L |
100mg/L |
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去除率(%) |
/ |
37.5% |
71% |
第四章 工艺流程简述
4.1工程分析
4.1.1 水量分析
煤矿排放以及洗煤废水水量有一个突出的特点，就是废水排放不均匀性。废水排放量与生产情况、井下的地质结构有很大的关系，正确估算废水处理量，对煤矿废水处理系统的设计和设备选型都是十分重要的。
本工程处理规模比较大，处理规模为1000m3/d，因时变化性较大，水质水量具有不稳定性。需设置调节池进行水量水质调节均衡，同时需选用抗冲击负荷的强的工艺，以保证后续处理设施正常运行。
4.1.2水质分析
煤矿矿井废水包括：煤炭开采过程中地质性涌渗水到巷道为安全生产而排出的自然地下水，井下采煤生产过程中洒水、降尘、灭火灌浆、消防及液压设备产生的含煤尘废水。因此，它既具有地下水特征，但又受到人为污染。矿井废水的特性取决于成煤的地质环境和煤系低层的矿物化学成分，其中井田水文地质条件及充水因素对于矿井开采过程矿井废水的水质、水量有决定性的影响。因此，对矿井废水处理要考虑开采过程中水质、水量的变化。
本工程废水水质特性主要表现为，悬浮物高SS为3200-3500mg/l，同时悬浮颗粒基本是煤粉细小颗粒，沉淀性比较差，必须投加混凝剂和助凝剂，才能达到标准要求；有机污染物含量已达排放标准，色度很深显黑色，色度引起原因主要是废水中的煤粉细小颗粒悬浮物，因此除去悬浮物同时也去除了色度；废水中含有一部分重金属离子，如铁离子也会引起色度超标。
4.2工艺流程
本工程处理工艺拟定工艺流程，如下图：
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工程废水处理工艺流程简图
4.3工艺说明
煤矿洗煤废水处理工艺流程，采用调节、混凝沉淀等处理工艺，处理效率SS达到85.5%以上。
4.3.1调节池
调节池主要起水量均衡和水质均衡作用，同时能沉淀去除部分泥砂和悬浮颗粒物，保证后续处理工段的正常运行。
4.3.2混合反应池
煤矿矿井水主要污染物为悬浮物，处理悬浮物主要采用混凝沉淀法，用铝盐或铁盐做混凝剂，混凝剂混合方式采用混合反应渠。使废水和混凝剂药液的反应在反应池中逐渐全部完成。完全反应的废水流出反应区后开始形成混凝状物质，混凝剂、助凝剂与废水充分混合反应，保证后续辐射沉淀池的效果。
4.3.3竖流沉淀池
竖流沉淀池主要进行固液分离，通过投加混凝剂和助凝剂,加强沉淀效果,同时也能去除部分色度，保证出水效果稳定。
4.3.4煤泥处理
本工程煤泥主要来自调节池的沉渣和竖流沉淀池的沉淀的煤泥两大部分，采用污泥浓缩处理和板框污泥脱水机处理。污饼外卖处理，滤液和设备清冼水回流至调节池。
第五章 工程设计
5.1工艺设计
⑴ 格栅井
设计参数
栅前流速为0.4～0.9m/s，过栅流速为0.6～1.0m/s，格栅倾角a=90o
按最大时流量计算：
Qhmax=50m3/h；水深取0.2m，有效栅宽为0.486m；
栅条间距为10mm，栅条直径为10mm，则栅宽为1.0m；
产生的栅渣同厂区的垃圾外运处理。
格栅井 1座
结构尺寸 L×B×H＝2.0×0.5×1.8m
结构形式 砖砌结构
格栅 1台
型号 GS—1000
栅条间距 10mm
栅前水深 0.2m
设备材质 钢
由于未提供进水水位标高，本设计水位标高为假定。
设计说明：
格栅井1座
⑵ 调节池
设计参数
根据废水排放特点，本工程取HRT=2h；有效容积为120m3；
超度取0.5m，有效深度取4.0m；
液位控制仪1套；控制提升泵运行工作。
调节池 1座
停留时间 2h
有效容积 120m3
总容积 135m3
结构尺寸 L×B×H＝5×6×4.5m
有效水深 4.0m
结构形式 钢筋混凝土
提升泵 2台（一备一用）
设计说明：
⑷ 混合反应池
设计参数
本工程取HRT=0.2h；
混合反应池 1座
搅拌机 1台
型号 QB0.55-1400
加药装置 一套
型号 BSJY-200
⑸ 竖流沉淀池
设计参数
本工程取水力表面负荷取1.0m3/m2.h，则有效表面积总共为64m2；按4座沉淀池进行设计，每座16m2
HRT=1.0h；有效高度为4.0m，超度取0.5m，总池边高为4.5m；
竖流沉淀池 4座
单座参数
停留时间 1h
总有效面积 64m2
每座面积 16m2
总容积 288m3
结构尺寸 L×L×H＝4×4×4.5m×4座
有效水深 4.0m
超高 0.5m
结构形式 钢筋混凝土
污泥泵 8 台
型号 WQ20-12-1.5型
布水系统 4套
中心导流器 4套
⑸ 排放水池
排放水池 1座
结构尺寸 L×B×H＝3.0×1.5×2.0m
结构形式 砖混结构
多普勒流量计(LDZ型) 1台
⑹ 污泥浓缩及脱水系统
设计参数
本工程污泥包括调节池和竖流沉淀池排出的沉淀污泥，排出污泥量为330kg/d；排出的污泥含水率以93%计，则污泥体积为4.71m3/d；污泥浓缩有效容积取60m3；
污泥脱水装置选用板框压滤机，经脱水处理后泥饼含水率达75%，泥饼体积为7.0m3/d；泥饼外卖处理。
污泥浓缩池 1座
结构尺寸 L×B×H＝2.5×2.5×3.5m
有效容积 18.75m3
有效水深 3.0m
结构形式 钢筋混凝土
板框污泥脱水机 1套
规格 30 m2
电机功率 4.0KW
气源压力 0.7MPa
絮凝器 1台
型号 HXN0.32
功率 0.37KW
空压机 1台
利用厂部空压机
电控箱 1台
设计说明
污泥脱水机附属设备包含高分子药剂速溶机，集中控制柜，加药泵，气动隔膜泵，管道静态混合器。
⑺ 设备综合房（污泥脱水间、值班室）
总面积 48m2
结构尺寸 L×B＝6.0×8.0m
结构形式 砖混
