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处理水量：
100m3/h；
内置斜管：
DN25;
设备材质：
Q235环氧防腐。
生产厂家：
宜兴海华环保设备有限公司。
2、加药装置2套，型号：
TY-0.6；
处理能力：
100m3/h；
规格：
1600×
750×
2600mm；
工作压力：
常压MPa；
3、二氧化氯发生器2台，型号：
KW-400；
工作电压：
380伏；
1000×
800×
1250；
功率：
4、8千瓦；
生产厂家：
4、自控装置2套，井下排水处理柜AP1一台；
井下排水处理PLC控制柜一台；
工控机一套。
中电加成自动化有限公司提供及安装调试。
三）工艺流程根据工艺要求（工艺流程详见下图），对主要设备进行集中监视和控制，操作员在集控室内通过上位机界面可对设备进行操作。
加药
净化器
一体化水处理设备
选煤厂生产清水池
井下排水
选煤厂循环水池
排泥
选煤厂煤泥水系统
污泥池
井下排水处理流程图
四）存在问题
1、2组净化器已运行2年多，内部件需待检确认是否损坏更换或改造。
2、现2组净化器反冲洗为手动操作阀，没有实现自控。
3、由于没有设计调节沉淀池及设施，一是作为矿井水排至地面后的缓冲，二是作为大量煤泥的沉淀，其水质处理时间上难以调解保证。
4、矿井水每天排出时间及次数不确定性，矿井水中的悬浮物含量变化无常（高达1000），因而加药沉淀效果欠佳，很难稳定处理出好水质，不能适应井下生产回用水。
（出水≥30g/ml）。
5、2组净化器的排污阀速度出水很快，地沟出水速度跟不上排污阀出水速度，经常出现地沟大量煤泥水外溢。
需要改造地沟或排污阀。
7、二氧化氯发生器装置应根据出水浊度和流量实现自动加药，但目前没有实现自动，原因如下：
（1）出水管道上没有装备浊度仪和流量计，无法监视出水浊度和流量。
（2）此装置没有投入使用已达一年之久，对井下矿井水不需要消毒的说法，需进一步确认。
（3）此装置的加药系统不具备电控功能（需要带变频器的电机和加药泵或其他可电控方案）。
8、水质处理结果没有设置在线检测系统，不便直接观察，间接替代化验室的化验结果。
一）要求设计原则
1、认真贯彻国家关于水资源保护的方针和政策及可持续发展战略，符合国家的有关法律、规范、标准。
2、本工程属于技改项目，即集整体设计、改造（原有设备）、安装（新设备）、调试、验收、运行，质保一年的机电自控一体化，水质达标、处理成本低的一揽子工程。
3、在现有构筑物的基础上，并符合矿井工业广场地统一规划范围内，作整体布置设计新构筑物及设施，尽量减少占地面积。
4、保留现有设备单元及工艺流程。
新增设备及工艺流程对现设备及工艺流程的日常运行不能有影响。
其衔接安装要有详细进度描述。
5、鉴于上述存在问题，事前须派工程技术人员到场勘查确认，并出具详细的改造方案，以此为基础，作整体设计。
二）要求设计思路
1、因矿井水排量及时间上的不确定，需拟在现流程前端设增调节沉淀设施（水池或灌）。
其水量达到一定高度时通过泵自控提升到现有一体化净水处理设备中，减少流量变化对一体化净水设备的负荷冲击，缓解大量煤泥在净化设备中的沉积，提高及确保处理水水质。
2、调节沉淀设施（水池或灌）内的沉积煤泥应设置机械刮泥或清挖装置，或沉积量大时自控排放到管路内。
3、为使煤泥水零排放，应在五平台空闲处建一坐600m3蓄水池，将收集的水排到水深度处理站进行再处理回用，这样从根本上真正做到了闭路循环零排放。
4、所属区域管线较为复杂，为避免工程遇阻，应事先到现场勘查了解其布置及确认通畅情况。
对管径及衔接每一节点作出详细改造及安装设计。
5、设计时对现有系统流程不合理部分进行设计改造，但不能影响正常使用，通过阀组切换使新、旧系统兼并运行。
整体工艺流程须采用自动化控制和监测，及在线监测仪表监控水质。
一）矿井服务年限
矿井服务年限为41.3年。
二）气象条件
1、气候类型：
本地区属中温带、大陆性气候，冬季寒冷，夏季炎热干燥风沙严重。
2、气温
年平均气温6.5℃；
日最高气温37.7℃；
日最底气温-29.1℃；
3、降雨量
全年降水量为247.0～491.2mm；
雨季集中在6~9月份；
三）工程地质条件
井底海拔高度+1039m；
当地土壤性质：
属松散黄土；
最大冻土深度为1.5m；
地震烈度：
7。
煤矿矿井水深度处理工程主体工艺（含现工艺及设备改造）设计；
相关非标设备、配套设备及辅助设备的功能设计；
电气仪表自控设计；
给排水设计；
采暖通风设计；
建筑结构设计（含调节平流沉淀池和事故水池）等。
1）根据原矿井设计提供水文资料及近三年矿井2#层生产期矿井水排量的实际情况，又考虑到矿井开采3-5#层过度期及扩能生产期，按其正常涌水量为80m3/h，最大涌水量为120m3/h，加上生产用水排量为依据；
其规模按处理能力为每小时100m3/h，故处理能力按2400m3/d设计。
2）该工程是处理整个煤矿生产井产生的废水，整个污水处理的处理能力和处理阶段分以下部分：
A、煤井水处理系统矿井水处理量为：
Q1=100m3/h运行方式：
三班制
B、后续矿井水深度处理（生活饮用水处理系统）：
处理量按Q2=100m3/h的系统进水计算，运行方式：
C、系统中排出的污泥处理运行方式：
间歇方式
经过整个处理系统后，出水水质达到《生活饮用水卫生标准》和《井下消防、洒水用水水质标准》、《煤炭工业污水物排放标准》。
通过取原水水样，（投标单位设计时必须按要求重新取样化验）经相关检测部门进行了水质卫生检测，具体水质见下表：
序号
检测项目
检测结果
01
PH值
8.13
02
悬浮物，mg/L
92
03
化学需氧量（CODcr）,mg/L
175
04
生化需氧量（BOD5）
56
05
浊度，NTU
235
06
电导率，μS/cm
753
07
总硬度（以CaCO3计）,mg/L
259
08
全盐量（TDS）,mg/L
464
09
氯化物,mg/L
18.9
10
总有机碳,mg/L
2.1
11
矿物油,mg/L
0.62
矿井水深度处理后要求达到的水质标准如下：
根据煤矿液压支架和采掘设备用水水质指标，结合目前国家煤炭总局所要求的“六大系统”中的供水施救系统需在井下安装供人饮用水的装置，其标准为饮用水标准。
综合列出下表的水质指标要求：
项目
限值
1
菌落总数（CFU/mL）
小于100
2
总大肠菌群
不得检出
3
游离余氯
≥0.05mg/L
4
6．5~8.5
5
浑浊度
＜1NTU
6
色度
≤15度
7
臭和味
无异臭、异味
8
CODMN
≤3mg/L
9
肉眼可见物
未见异物
1）、设备的设计、制造、安装标准
1、煤矿矿井初步设计、环境影响报告及其矿井原始水质资料；
2、《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006
3、《室外排水设计规范》GB50014-2006
4、《反渗透水处理设备》CJ/T119-2000
5、《工业企业设计卫生标准》TJ36－1979
6、《工业企业厂界噪声标准》GB12348－1990
7、《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92
8、《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062-92
9、《电力装置的电气测量仪表装置设计规范》GBJ63-90
10、《自动化仪表选型规定》HG20507-92
11、《煤矿工业矿井设计规范》GB50215－94
12、《煤炭工业给水排水设计规范》MT/T5014-96
13、《煤炭工业矿区总体设计规范》MT5006－94
14、《煤炭工业矿区机电设备修理设施设计规范》MT/T5008－94
15、《煤炭工业选煤厂设计规范》MT5007-94
上述规范如有更新，以最新的国家标准及规范为准。
2）、现场安装
机械设备安装工程施工及验收通用规范 GB50231
钢结构工程施工、安装及验收规范 GB50205
钢结构工程质量检验评定标准 GB50221
排水工程机电设备安装质量检验评定标准 SZ-06-99
泵安装技术规范 SD204-98
泵安装工程施工及验收规范 GB50275-98
建筑排水硬聚氯乙烯管道设计与施工验收规程 CECS41-92
低压流体输送用焊接钢管 GB/T3092-93
低压流体输送用镀锌焊接钢管 GB/T3091-93
低压流体输送用大直径电焊钢管 GB/T14980-94
工业管道工程施工及验收规范 GBJ235-82
给排水管道工程施工及验收规范
现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范
建筑电气安装工程施工质量检验评定标准
电气装置安装工程电缆电线施工及验收规范
工业自动化仪表工程施工及验收
44
4.1、预处理部分
PAM
石灰
PAC
紫外杀菌器
全自动净水器
机械澄清池
中间水池
调节预沉池
泵
泵
预处理工艺流程简要说明
由于矿井废水浊度不稳定，原水经调节预沉池后进入机械澄清池，同时投加石灰乳，再加凝聚剂（PAC），使废水中的小颗粒煤灰颗粒凝聚成较大颗粒的煤灰颗粒而易沉降，设置机械澄清池的目的是为了对矿井废水进行化学澄清，降低矿井废水中浊度的含量和重金属离子的含量，使重金属离子通过化学反应而结晶沉淀，从水体中分离出来；
通过机械澄清，可去除水体中的大部分CODCr含量，机械澄清池出水高位自流进入全自动净水器，出水经中间水池至用水点。
在前级净化部分设置一台100吨/小时的全自动净水器，通过重力流进入矿井废水分离装置，同时投加凝聚剂（PAM），使原水中小颗粒煤灰颗粒凝聚成较大颗粒的煤灰颗粒通过煤水分离装置去除。
全自动净水器是集混凝反应、斜管沉淀、过滤于一体的综合净水装置,经混合器混合后的原水进入矿井废水分离装置的反应区进行再次混凝反应，使PAM与原水充分接触反应，经一级斜板整流区进行固液分离使大颗粒的悬浮物得以沉淀，同时经一级固液分离后的水形成均匀的流态进入斜管区进行二级固液分离，经二次沉淀后的清水由自流通过滤池顶部布水槽进入过滤池。
由调节预沉池、机械澄清池和全自动净水器产生的污泥进入煤泥池，由污泥输送至选煤厂煤泥水系统进行浓缩压滤处理，泥饼外运。
过滤池主要去除竖流式沉淀区未通沉降的小颗粒的悬浮颗粒，过滤池内设有多种粒径的滤料，上层为粒径较大的无烟煤滤层，下层为石英砂滤层，下层为砾石承托层。
由于过滤层特殊的布置形式，使滤池具有多个过滤界面,在各过滤层可截留不同粒径的悬浮物,以提高滤料的截污能力，使出水水质较普通石英砂过滤器更优越,同时可降低过滤器的反洗自耗水率，具有更长的工作周期。
过滤池应定期自动反冲洗，反冲洗水来自设备内部的净化水，经过滤池后的出水浊度小于5PPm。
4.2深度处理制水工艺流程及说明
制水工艺流程简要说明
根据饮用水有关规范，为尽可能去除水中溶解杂质、有机物等，关键制水方案选择反渗透除盐工艺。
为了适应反渗透进水要求，防止原水中悬浮物成份（原水浓缩后，其存在影响尤显突出）在处理过程中粘附和沉淀在膜表面，使膜表面劣化产水能力下降，甚至结垢堵塞，给连续运行造成障碍，因此须采用预处理，使原水流经反渗透膜表面之前就去除悬浮成份和易浓缩结垢的物质。
反渗透装置进水水质指标：
浊度：
<
1.0
色度：
清
污染指数FI值：
5
PH值：
2-11
水温℃：
5-45℃
游离氯（毫克/升）：
0.1
铁（总铁计）（毫克/升）：
≤0.1
表面活性剂（毫克/升）：
检不出
沉淀离子：
浓水不发生沉淀
根据原水水质报告及原水直接使用后易结垢（Ca、Mg离子含量高），原水经反渗透浓缩后，可能导致微溶盐在膜表面沉淀和析出，故对原水进行软化处理，或在原水中加入阻垢剂（PTP-0100），本方案在原水中加阻垢剂，另外原水中投加ST絮凝剂，使原水中不溶性的粒状悬浮物、胶体、有机物、硅、铁、锰等表面电荷脱稳，凝聚集合成大颗粒，然后通过机械过滤器除去10μ以上的悬浮物，再利用活性碳微细孔的表面吸附原理。
吸附水中有机物，胶体硅、色度、余氯，利用熔喷聚丙烯细纤维滤芯截留水中微细颗粒和破损活性炭粉末。
原水经前级预处理后，较好地改善了水质指标，为后级反渗透的正常运行创造了良好的条件，预处理水通过反渗透装置中半透膜的选择吸附—毛细管流动机理和筛分机理，使出水得到除盐和去除细菌等在内的细微颗粒的深度净化。
根据工艺用水情况，反渗透提供成品水能力Q1=75m3/h，反渗透装置对水的回收率按75%计，则反渗透前级预处理供水能力为：
Q2=Q1/75%=100m3/h，故预处理供水能力设计为Q=100m3/h。
4.2.1单元简介
4.2.1.1预处理单元
4.2.1.2组成：
絮凝剂加药装置、石英砂过滤器、活性碳过滤器、阻垢剂加药装置。
4.2.1.3预处理目的
主要降低原水中对膜有污染作用的物质，如胶体和微溶性盐等沉积污染；
防止有机物及微生物污染及堵塞；
最大限度地降低游离氯的含量，防止聚酰胺（PA）等类膜的氧化破坏；
确保其后的反渗透装置有长期稳定的性能；
以上目的是基于反渗透系统如下的进水要求：
1、污染指数SDI≤3
2、余氯（ppm）<
3、浊度<
1.0NTU
4、浓水朗格利尔指数LSI<
3.4.1.3絮凝剂加药装置
配置一台28.5L/h投加量的美国计量泵P056；
絮凝剂加药口设置在石英砂过滤器之前，破坏胶体的稳定性，同时使小颗粒的悬浮物凝聚为较大的颗粒，提高石英砂过滤器的处理效果。
设计采用高效分子ST絮凝剂，具有投加量少，絮凝速度快、效果好及适应性广泛等特点；
采用现场调试确定加药量，按比例调节计量泵，自动加药。
4.2.1.4石英砂过滤器的配置
配置一台直径为3600mm多介质过滤器；
滤料选用精制石英砂；
去除大部分的大颗粒物质及经絮凝后的胶体颗粒等杂质；
设计流速为8~10m/h，产水量81.4－101.7m3/h；
4.2.1.5活性碳过滤器的配置
配置一台直径为3600mm的活性碳过滤器；
滤料选用精制活性碳；
去除大部分的胶体余氯等杂质；
4.2.1.6阻垢剂加药装置
配置一只1000L的PE药箱；
配置一台美国米顿罗计量泵P056；
4.2.2反渗透装置
4.2.2.1组成：
保安过滤器、高压泵、反渗透装置、化学清洗系统
4.2.2.2精密过滤器
配置一台304不锈钢快换式滤器，内装30支40寸的5μ的喷溶滤芯；
除原水中5μm以上的杂质，防止进入反渗透膜或引起布水通道的堵塞，确保反渗透设备进水的浊度及SDI值达到要求；
产水量为105m3/h。
4.2.2.3高压泵
反渗透的产水量按75m3/h，回收率按75%计算，RO装置进水量为100m3/h，操作压力为1.5Mpa；
选用丹麦格兰富原装进口CR120-7型立式多级高压泵，流量为100m3/h，扬程150m，功率75KW；
采用进水低压保护：
当高压泵进水压力低于设定的某个值时，自动停运高压泵，以保护高压泵。
4.2.2.4反渗透装置
装置配20根5芯8″304压力膜管；
装置配100支CPA3-8040美国海德能膜元件；
膜元件排列：
12：
8；
进水量为100m3/h，操作压力1.50Mpa，产水量75m3/h，浓水排放量25m3/h，脱盐率98%以上；
开机/关机自动低压冲洗，过程如下：
□开机时，预处理单元已处运行状态，自动开启反渗透浓水侧的电动球阀，利用预处理产水冲洗反渗透膜表面，以减轻膜表面的污染；
在关机时的低压冲洗，可以将反渗透膜元件内的浓水置换出来，使反渗透膜元件处于浓度较小的原水中；
□冲洗3～5分钟后自动开启高压泵，并延时关闭浓水侧的电动球阀，反渗透进入正常运行状态；
□装置设置在线控制系统，如压降、产水量、产水水质等。
4.2.2.5RO清洗系统
反渗透装置的进水中仍可能含有微量的悬浮物、胶体，某些难溶盐和金属氧化物及细菌等杂质，加上浓差极化的影响，当RO装置正常运行一段时间后，膜表面易被碳酸钙等沉淀物覆盖而结垢。
因此要定期对RO膜清洗，延长膜的寿命。
清洗周期为3~6个月。
物理清洗：
每次开机前/关机后，对膜表面进行低压冲洗，冲去部分杂质。
4.2.2.6性能指标
反渗透装置回收率75%；
反渗透装置除盐率：
98%；
4.2.3电气控制单元
集中控制柜布置于电气控制柜中，具有各用电器的集中控制功能及系统运行工况模拟显示盘；
系统的各个连锁、保护回路均采用PLC控制；
控制回路；
原水箱高液位时高压泵停运，同时,关闭预处理进水阀门，反渗透系统停止工作，纯水箱中液位时开启预处理进水阀门，高压泵启动，反渗透系统运行；
原水箱低位时纯水泵停运，中液位时纯水泵启动；
反渗透装置开机自动低压冲洗；
絮凝剂计量泵与预处理进水阀门联锁，阻垢剂计量泵与高压泵联锁。
（一）预处理部分
1、调节预沉池
调节池是水处理系统的重要组成部分。
它的作用是调节系统水质水量，起到均衡的作用；
同时对调节池进行改造并具备部分澄清池的作用，通过设置泵吸式行车吸泥机对调节池池底沉淀污泥定期排出调节；
并使污泥得到一定程度的浓缩，使井水得以澄清。
停留时间：
6h
有效容积：
600m3
结构：
钢砼
外形尺寸：
20000×
6000×
5500mm
有效水深：
5300mm
排泥方式：
泵吸排泥
配套设备
①行车式刮吸泥机
技术参数
设备数量：
1套
驱动方式：
同步驱动
吸泥口形式：
长扁嘴形
集渣槽（管）：
Φ300，功率0.75kW
行走速度：
1.0m/min
受电方式：
滑导线
行走电机功率：
0.75KW×
驱动电机防护等级：
IP55
绝缘等级：
F级
电源：
380V/220V、三相交流、50Hz
②配套潜污提升泵：
单台流量：
42m3/h
扬程：
11m
每套数量：
4台
电机防护/绝缘等级：
IP55/F级
③提升泵
型号：
100WQ100－15－7.5
数量：
2台（1用1备）
流量：
Q=100m³
/h
H=15m
功率：
N=7.5kw
配自耦装置各1套
④液位控制器
1套
量程：
5米
2、机械澄清池
沉淀池是活性污泥法工艺的重要组成部分。
它的作用是使活性污泥与处理完的废水分离，并使污泥得到一定程度的浓缩，使混合液澄清，同时排除剩余污泥，其工作效果直接影响活性污泥系统的出水水质和排放污泥浓度。
沉淀池采用坚流式沉淀池，附设小型污泥池。
澄清池主要技术参数：
数量：
1台
设计水量：
100m3/h
分离区设计最高上升流速：
≤0.8mm/s
回流量/进水量＝3～5
200m3
钢砼、池内壁防腐材料
￠8000×
静压排泥
①布水装置
材质：
Q235A防腐
②机械搅拌机
JJ-8
型
升级会员 