煤矿污水处理工程设计方案.docx
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煤矿污水处理工程设计方案
煤矿污水处理工程
设计方案
建设单位：
卜岛煤有限公司
项目名称:
卜岛煤煤矿污水处理工程
设计单位:
包换环保科技有限公司
设计日期:
二O一〇年十三月
目 录
第一章 设计单位基本情况
一、设计单位概况
第二章岛煤煤矿矿井废水处理设计
一、概述
我国的水污染状况愈来愈严重，水资源非常宝贵，保护环境已成为我国的基本国策。
**省煤炭储量位居全国第*位，号称煤海，保有储量为**亿吨，煤炭工业为省内支柱产业之一。
但煤炭行业每年仅乡镇工业煤矿采选废水排放量就达近几亿吨。
每年因矿井废水污染而造成的水稻锈水田就达一百多万亩，带来的经济损失约数亿元。
在煤矿的开采过程中要排除许多煤矿废水，排出的煤矿废水由于含有大量的悬浮物、铁锰、酸性物质等，在与地表水的混合后，煤矿废水中可溶性的铁锰物质被氧化沉淀析出，使整个地表水成为黄褐色，严重影响了周边环境，因此，煤矿废水的治理任务迫在眉睫。
针对贵州为数众多的中小煤矿和煤窑排出的高含悬浮物和含铁含锰酸性矿井废水，我公司开发研制出一套高效废水处理工艺，适合中小流量的酸性含铁含锰废水处理。
该技术和设备有利于保护环境和宝贵的水资源，尤其有利于消除对生态和农业的严重影响，使经济得到可持续性发展。
由于煤矿水含有高浓度的Fe、Mn、SS等污染物，按照相关法律法规及环保要求，煤矿污水必须经处理达标后方可排放。
为了节约水资源，将矿井废水经处理后可用于井下防尘回用和地表冲洗，或冲厕所用水，可大大缓解矿区的用水紧张状况，节约部分自来水费用。
二、设计依据
1、设计水量
根据我公司业务员实地考察矿井最大涌水量60m3/h，业主为了以后发展规模扩大，要求设计能力按照200m3/h设计。
2、进水水质
根据技术员现场调查，该煤矿为酸性水，水质参照相关的矿井井下水质，有关的污染物指标如下：
PH：
3.5SS≤300mg/L硫化物≤3mg/L
COD≤200mg/LMn2+≤5.4mg/LFe2+≤58mg/L
3、排放标准
处理废水达到《煤炭工业污染物排放标准》GB20426-2006，标准要求，Fe达到《**省环境污染物排放标准》一级标准要求主要指标如下：
项目
指标（mg/l）
PH值
6--9
SS
≤50
CDOcr
≤50
总Fe
≤1.0
总Mn
≤2.0
F-
≤10
石油类
≤5.0
4、回用水质
矿井废水经处理后，回用水达到《煤矿井下消防、洒水设计规范》（GB50383—2006），主要指标如下：
项目
处理后指标
SS
30mg/L
PH
6--9
浊度
20度
色度
15度
臭
无不快感
CODCr
20mg/L
大肠菌群
3个/L
5、设计原则
（1）严格遵守国家及地方有关环保法律法规和技术政策，废水经处理后达到《煤矿井下消防、洒水设计规范》，并符合当地环境保护有关规定；
（2）考虑站内排水系统现状，总体设计布局合理，并与绿化和美化环境有机结合；
（3）在总体规划指导下，结合实际情况，发挥工艺优势，做到技术先进、工艺合理，尽量减少投资和占地；
（4）在污水处理站的设计中贯彻节能的原则，最大限度地降低污水和污泥的处理成本，以保证运行费用低，自动化程度高，便于维护管理和操作；
（5）最大限度地降低二次污染。
6、设计依据
（1）《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）
（2）《中华人民共和国水污染防治法实施细则》（2000年3月20日）
（3）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）
（4）《室外排水设计规范》（GBJ14-87）
（5）《煤炭工业污染物排放标准》GB20426-2006
（6）我公司业务员提供资料
三、工艺流程的确定
针对煤矿污水主要污染因子含SS、CODcr、铁、锰等污染源的特征，处理工艺选择“两级曝气+沉淀+过滤”工艺处理。
工艺流程如下：
絮凝剂消毒
矿井废水回用或排放
外运
四、处理工艺说明
由于石灰的投加量大，污泥量极大，为了便于污泥排除，保证系统正常运行，采用平流沉淀池对悬浮物进行分离，为了保证沉淀效果，
含铁锰综合废水汇集通过人工格栅去除大颗粒物后进入曝气池，投加石灰乳充分搅拌混合反应调PH到6.5以上。
在曝气搅拌作用下，与废水充分混合反应后进入平流沉淀池进行泥水分离出去沉淀污泥物，污水进入调节池均质均量，后用污水泵提升到一体化除铁锰净水器处理，出水可达到污水排放标准或回用。
调节池及平流沉淀池的污泥进入污泥浓缩池，一体化除铁锰净水器反冲水、排泥水排入污泥池，用污泥泵抽至压滤设备处理后的污泥外运，上清液回流到调节池进行再处理。
去除机理：
二价铁的去除：
二价铁在PH值大于6.5时，在水中溶解氧的作用下，氧化成三价铁，三价铁水解生成氢氧化铁絮体，通过沉淀得以去除；
锰的去除：
锰的去除机理与铁相似，只是铁对于锰具有优先性，即先氧化铁，再氧化锰，通过沉淀得以去除；
COD的去除：
矿井水中COD主要表现为无机还原性离子的化学耗氧量，将还原性铁、锰、硫化物等无机还原性离子去除，COD自然降低,通过絮凝后的吸附、拥挤沉降等机理去除。
硫化物的去除：
硫化物为较强还原性物质，在弱碱性的PH值条件下，同时有锰盐存在的条件下，硫化物极易被氧化成单质硫去除。
吸附去除：
在沉淀处理工艺中，COD、铁、锰、硫化物等的去除并不是单一的途径或机理，除以上说明外，还有一种较综合的去除途径——吸附去除。
在混凝剂的作用下，水中悬浮物、胶体等通过电荷的中和，同时在一定的水力学条件下，形成一层比表面积大，吸附能力强的污泥悬浮层，通过吸附、拥挤沉降等机理得以沉淀在泥渣内，随泥渣一起排除，这就是很多矿井水仅通过沉淀也能达标的原因。
五、各单体原理
1、格栅井
格栅井的作用是拦截漂浮物和大颗粒物进入系统，损坏后续处理设备，设计采用手动格栅，人工除渣。
尺寸：
L×B×H=2.0×1.5×1.5m；结构：
砖混结构。
2、曝气池
曝气池调PH到6-9，通过风机搅拌，保证石灰乳与酸性水反应混合充分，同时提高水中溶解氧的含量。
曝气采用离心式潜水曝气机曝气。
尺寸：
L×B×H=6.0×6.0×5.0m；结构：
钢混结构。
3、调节池
由于矿井水排放的不均匀性，水质也有较大波动。
调节池调节水质和水量。
配2台提升泵，一用一备。
其沉淀物定期用污泥泵排放至污泥池。
尺寸：
L×B×H=12×6×5.0m；结构：
钢筋混凝土结构。
4、石灰乳池
尺寸：
L×B×H=4×4×3.0m；分两格。
结构：
砖混结构。
5、沉淀池
池底设置泥斗，便于积泥排出，积泥通过排泥泵排至污泥浓缩池。
L×B×H=11.0×11.0×5.0m；结构：
钢混结构。
6、除铁除锰净水器
本设计方案设计采用一体化自动除铁除锰净水器1套，处理能力为2003/h.
7、清水池
清水池水可作反冲用水和回用。
清水池配反冲泵1台，把水提升到除铁除锰装置作反冲水源。
尺寸：
L×B×H=6×6×5m；结构：
钢筋混凝土结构。
9、污泥池
污泥浓缩池用于收集沉淀池、调节池产生的污泥,上清液回流至调节池重新处理。
尺寸：
L×B×H=8×8×3.5m；结构：
钢筋混凝土结构。
六、主要构筑物
1）、石乳池：
4.0m×4.0m×3.0m，分两格。
2）、曝气池：
6.0m×6.0m×5.0m
3）、沉淀池：
11.0×11.0m×5.0m
4）、调节池：
12.0×6.0m×5.0m
6）、污泥浓缩池：
8.0m×8.0m×3.5m
7）、清水池：
6.0m×6.0m×5.0m
8）、设备操作间：
36m2，砖混结构，含电器控制系统、药剂控制系统、消毒系统、值班室、库房，设为3格。
9）、设备基础地面钢筋混凝土结构。
10）、绿化：
草坪、树苗等。
七、主要设备
1、主要设备
1）、一体化脱铁锰净水设备1台
处理水量；Q=200m３/h
2）、投药装置
设计选用进口型号为GM0100投药成套装置,含计量泵,两套。
3）、电气控制系统含自动控制设施1套
4）、搅拌系统:
PAC投药桶容量：
500L，2个。
石灰搅拌投加系统2套。
5）、提升泵3台
型号：
WQ100-100-15-7.5N=7.5KWQ=100m3/hH=15m考虑前期水量少时用一台泵工作，后期达到设计水量时，两台泵同时工作，两用一备。
6）、离心式潜水曝气机
选用QXB15型离心式潜水曝气机，进气量量Q=200m3/h，N=15KW，1台
7）、污泥泵2台
型号：
WQ30-10-4.5N=4.5KWQ=30m3/hH=10m
8）、蜂窝PVC斜管选用ф50聚丙烯材质斜管，75m3
9）压滤机
WSQ500-A,带宽500mm，功率1.5Kw。
2、污水处理站安全防护设计
污水处理站设2.2米高围墙，调节池、污泥池、清水池等设有不锈钢防护栏，池内设检修梯。
八、电器控制设计说明
1、电气自动控制
电控柜低压电器动力设备系统均设有缺相、过流、过载、过热保护功能。
自动控制系统由自动和手动组成，自动控制经可编程程序控制，程序设定后，系统将稳定按设定的工作程序进行工作，当污水处理系统情况发生变化，可重新进行编程控制适应新的控制要求。
自动程序运行时，系统可实现无人职守，手动控制在非正常情况或自动控制有异常的情况下可切换成人工控制，保证污水处理系统正常工作，系统自动运行可节省人力并保证系统控制和运行的稳定性，减少人为因素影响，并减轻操作人员劳动强度。
2、主要自动控制对象操作说明
污水提升泵设置一备一用，在自动控制状态时，由安装在调节池内的液位控制器自动启动和停止（高水位开启和低水位停止）污水泵的工作状态，当调节池中水位处于高位时,自动启动污水提升泵、一体化净水设备、投药装置等，低水位时自动停止运行；
在一体化净水设备中设计有自动定时排泥系统，当排泥时间周期到时，一体化净水设备自动启动排泥系统，污泥排自污泥浓缩池;在一体化净水设备装置中设计有自动反冲和强制反冲系统,当一体化净水设备装置中清水箱中水质悬浮物多时由设备自动反冲或强制反冲,反冲洗排水进入污泥浓缩池,污泥浓缩池中池内安装有液位控制器自动启动和停止（高水位开启和低水位停止）污水泵的工作状态，当池中水位处于高位时,启动自动控系统,污泥用泵提升至污泥干化池自然过滤或压滤设备作脱水处理。
3、设备设置自动和手动转换
系统通过切换开关，使系统的工作状态可在自动和手动控制模式之间转换，自动控制实现无人职守，手动控制状态下可对每台设备单独控制，方便系统调试和非正常状态下运行，同时方便电控系统检修和维护。
4、设计中对设备有防雷接地措施。
九、投资概算
1、土建部分
土建部分由乙方提供设计，甲方负责施工。
2、设备部分
主要设备一栏表
编号
名称
规格型号
单位
数量
单价
（万元）
合计
（万元）
备注
1
一体化脱铁锰成套设备
Q=200m3/h
套
1
30
30
2
投药装置
GM0100
套
2
1.5
3.0
米顿罗
3
搅拌系统
非标
套
2
0.5
1.0
4
电气控制系统
套
1
2.5
2.5
上海
5
提升泵
WQ100-100-15-7.5
台
6
0.30
1.8
上海
6
污泥泵
WQ30-10-4.5
台
2
0.45
0.9
上海
7
曝气机
QXB15
台
1
13.5
13.5
8
石灰投加系统
WSQ500-A
套
1
13.0
13.0
9
PVC斜管
ф50聚丙烯
M3
75m3
0.075
5.625
10
压滤机
WSQ500-A
台
1
12.0
12.0
11
电动蝶阀
3
组
0.75
2.25
12
反冲系统
含自控系统
1
套
1.1
1.1
13
管件、材料、线缆
4.5
4.5
14
处理站2米范围管道
1.5
1.5
15
小计
92.675
16
运输费
1.7
安装、调试费
1.7
合计
96.075
3、工程投资
本工程除土建部分总投资为：
玖拾陆万整（￥：
96.0万元）
十、成本核算
1、成本核算
1）、人员工资：
污水处理站设制2名操作人员,工资按照1200元/月，即运行成本为1200×2÷30/（200×24）=0.0167元/吨·（污水）
2）、药剂费用：
矿井废水混凝剂选用高效聚氯化铝（PAC）,投加量按20g/m3计算，则药剂费用为:
20g/m3×3200元/T=0.064元/（吨·水）
3）石灰
投加量按0.9Kg/m3计算：
0.9Kg/m3×0.28元/Kg=0.25元/（吨·水）
4）、电费：
本系统装机总容量为82.4KW,每天每小时运行功率45.3KW，
运行费:
45.3×0.50元/KW/200=0.11元/（吨·污水）
5）、吨水运行总成本:
废水处理成本：
0.167+0.064+0.25+0.11=0.591元/（吨·污水）
第三章生活污水处理
一、概述
现根据我公司技术人员实地踏勘、了解得知，煤矿建成投产后产生的生活污水为50m3/d。
按照相关法律法规及环保要求和矿方需要，该矿需建生活污水水处理站。
遵循工艺技术先进、成熟、可靠；处理排放达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。
二、设计原则、依据和设计范围
1、设计原则
（1）、采用先进合理的处理工艺，确保处理后出水达标排放；
（2）、因地制宜，布局合理，尽量少占地或不占绿地；
（3）、投资省、运行费用低、操作管理和维修方便；
（4）、避免对周围环境造成二次污染。
2、设计依据
（1）《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）
（2）《中华人民共和国水污染防治法实施细则》（2000年3月20日）
（3）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）
（4）《室外排水设计规范》（GBJ14-87）
（5）我公司业务员提供资料
3、设计范围
处理工艺流程、平面布置、污水处理站所需的构建筑物及相应的工艺设施、设备选型、电控、设备供应及安装、调试交付业主使用的污水处理工程。
三、设计处理能力
根我公司技术人员实地调查得知，该煤矿产生的生活污水量按照5m3/h设计。
一天运行10小时。
四、设计水质
1、进水水质
生活污水指标（参照山西省一般生活污水水质标准）：
项目
数值范围
项目
数值范围
CODCr
300mg/L
BOD5
100mg/L
SS
200mg/L
氨氮
35mg/L
TP
3mg/L
2、生活污水设计出水水质
达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）表四一级标准：
项目
数值范围
项目
数值范围
CODCr
100mg/L
BOD5
30mg/L
SS
70mg/L
氨氮
15mg/L
TP
1mg/L
五、处理工艺和处理工艺流程说明
1、生活污水处理
针对生活污水中含有高浓度的SS、COD、BOD、NH3-N等污染物的特点,本方案拟采用“水解+生物接触氧化+沉淀+消毒”处理工艺，经多年的实践证明该处理工艺具有出水水质可靠，运行效果良好，运行成本低，管理方便等特点。
先采用水解酸化和生物接触氧化法对生活污水进行预处理,接触氧化池内设曝气装置，污水在氧气充足的条件下，通过填料上附着的好氧微生物作用，将污水中的有机污染物浓度降低，处理后的水进入斜管沉淀池内通过斜管的拦截作用，沉淀物与水分离，上清液排入消毒池内进行消毒，消毒后的水达标排放,或作矿区绿化及冲厕用水。
2、工艺流程
消毒
排放
上清液污泥外运
3、工艺流程说明
生活废水经人工格栅拦截块状漂浮物后自流进入调节池均质均量，进入水解酸化池内，在水解酸化池中大分子难降解有机物被转变为小分子易降解的有机物，水解酸化出水自流进入接触氧化池并进行曝气处理，污水在鼓风供氧的条件下利用好氧微生物对复杂的有机物进行分解，转化为稳定无害的无机物如 CO2、H2O等，CODCr去除率可达90％以上，在水解酸化池中废水悬浮物去除率达80％以上，BOD5去除率达20-30％。
生物接触氧化池出水进入斜管沉淀池进行泥水分离，处理后的上清出水进入消毒接触池，在消毒接触池中污水与消毒剂充分混合和接触反应，杀灭污水中的各种致病菌，消毒接触池出水达标排放，沉淀污泥定时用泵打入污泥池，经过干化处理后外运。
4、各单体原理
1）、调节池
调节污水水量、水峰和均衡水质，以削减高峰负荷，利于下一步后续处理，同时用污水提升泵将污水提升，满足污水处理构筑物高程布置。
在进水口设置栅网。
尺寸：
L×B×H=5×3×3m；结构：
钢筋混凝土.配置设备潜水式无堵塞污水提升泵2台，一用一备。
2）、水解酸化池
尺寸：
L×B×H=5×3×3m；结构：
钢筋混凝土。
配置主要设备材料：
池中装半软性填料，上下用钢条牢固，池底排泥管。
3）、接触氧化池
尺寸：
L×B×H=5×3×3m；结构：
钢筋混凝土。
配置主要设备材料：
池中装好养填料，上下用钢条牢固。
4）、斜管沉淀池
调节池规格为：
3.0m×2.0m×3.0m，钢混结构。
池子内安装18m2斜管。
5）、清水池
尺寸：
L×B×H＝3×3×3m,结构方式：
钢筋混凝土结构；
6）、污泥浓缩池
外排污泥流到污泥浓浓池后，上清液回流至污水池前端继续处理，污泥经消干化后外运处理。
尺寸：
L×B×H=2×2×3m；结构方式：
砖混结构；
7）干化池
规格为：
2.0m×1.0m×1.5m，砖混结构。
8）、污水处理综合房
新建污水处理房一间，砖混地上式结构，占地面积：
L×B×H=4×3×3m，房间内放置设备水泵机组、风机、自动控制系统、配电箱等。
六、处理工艺构筑物及设备配置
1、主要构筑物
主要构筑物由乙方提供设计，甲方负责施工。
2、主要设备配置
序号
名称
规格
数量
单价（万元）
总价（万元）
一、土建部分（由乙方设计，甲方组织施工）
二、设备部分
1
电气控制系统
1套
1.1
1.1
2
污泥泵
Q=5m3/h，H=10m，N=1.1Kw
1台
0.30
0.30
3
提升泵
Q=5m3/h，H=10m，N=1.1Kw
2
0.3
0.6
4
加药装置
计量泵GM0050
1套
0.60
0.60
5
蜂窝PVC斜管
L=100050
12m3
0.14
1.68
6
好氧填料
30m3
0.09
2.70
8
曝气机
QXB4N=2.2kw
1台
3.5
3.5
9
消毒液配
置系统
1套
1.20
1.20
10
线缆线管等
1套
1.58
1.58
11
管道阀门等
1批
1.5
1.5
小计
14.76
12
安装、调试费
0.5
13
运输费
0.8
14
合计
16.06
七、投资概算
工程投资：
壹拾陆万零陆佰元整（￥：
16.06万元）
八、运行成本核算
1、人员工资
因该矿已建有矿井废水处理站，故人员可以由矿井废水处理站人员共同管理，故不再计算人员工资；
2、电费
本系统装机总容量为11.7kw,每天每小时负荷6.5KW,每天运行10小时算，运行成本费:
2.5×0.50÷5=0.25元/（吨·水）
3、药剂费用：
混凝剂0.06元/m3，
每吨污水处理需消毒剂二氧化氯25g，1g二氧化氯需氯酸钠0.65g和盐酸1.3g，水处理成本为0.1元/m3；
则总污水处理成本为：
0.25＋0.06＋0.1=0.41元/（吨·水）
第四章 总体设计
一、概况
本方案涉及的矿井废水处理200吨/天，生活污水5吨/小时的工程项目；污水处理采用半地上式建设，有利于防灾、防洪和管理，以及污泥外排与回流。
二、总体布置
1）、污水处理池周围除通道外全部做绿化。
2）、设备综合房一间，共45m2.
三、污水处理总平面布置
本着满足工艺流程顺畅，合理布局，使运行便捷，节省工程投资的原则下进行总体布置。
四、竖向设计及道路布置
竖向设计：
该构构筑物单体均为办地上，污水处理周围自然地平，地上种植花草。
场地排水：
道路中心按2%横坡坡向路面两侧雨水口，在适宜位置作排水沟（沟底纵坡5%），室外场地按3‰～5‰坡度坡向排水沟或雨水口，最后汇入雨水井，由雨水管将雨水排出，流入管道。
五、绿化布置
为美化矿区景观，在污水处理站周围种植适宜的奇花异草，在绿化用地上可作绿篱、花草的高低错落造型，使立面窨造型丰富，变化多彩，成为绿色环境矿区。
六、消防
污水处理站的消防通道加固设计，并畅通无阻。
按生产的火灾危险分属戊类生产，中控屋属丙类生产，房屋结构为砖混或框架结构，总图布置均满足建筑防火间距要求，站内距用户消防设施远时，设地上式消防栓进行防火保护，确保安全生产。
七、运输设备
污泥量少，不设专门的运输设备，污泥消毒后干化存放在储存间，定时外运。
八、维修
由于本工程规模小，设备需维修时考虑外协，不设置大型维修机具。
九、建筑、结构设计
1、设计依据
《民用建筑隔声设计规范》 GBJ111－88
《屋面工程技术规范》 GB50207－94
《建筑内部装饰设计防火规范》 GB50222－95
《工程建设标准强制性条文》 房屋建筑部份
《工程建设标准强制性条文》 城乡规划部份
《工程建设标准强制性条文》 城市建设部份
《房屋建筑制图统一标准》 GB／T50001－2001
《总图制图标准》 GB／T50103－2001
《建筑制图标准》 GB／T50104－2001
《建筑抗震设防分类标准》 GB50223－95
《建筑灭火器放置设计规范》（1997修订版）GBJ140－90
《建筑地面设计规范》 GB50037－96
《建筑物防雷设计规范》（2000年版） GB50057－94
《地下工程防水技术规范》 GB50108－2001
《民用建筑设计通则》 JGJ37－87
《办公室建筑设计规范》 JGJ67－89
《城市道路设计规范》 CJJ37－90
《标准图西南地区建筑标准设计运用图》（CJ112－821）合订本
《建筑防腐蚀构造》 98J333
《楼梯建筑构造》 99SJ403
《屋面检修钢梯》 89J432
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