水城振兴煤矿废水处理设计方案.doc

煤矿废水处理工程

建设单位：煤矿
项目名称：废水处理工程
设计能力：矿井废水处理: 120m3/h
生活污水处理: 5m3/h
设计单位：
施工单位：
设计时间：

目 录
项目概况 3
第一部份 煤矿矿井废水处理部份 4
第一章 设计原则、依据、范围 4
1.1设计原则 5
1.2设计依据 5
1.3设计范围 5
第二章 设计水量水质 5
2.1设计水量 6
2.2设计水质 6
第三章 矿井废水处理工艺 8
3.1工艺流程 8
3.2工艺说明 9
第四章 构筑物设计及设备选型 9
4.1土建构筑物设计 9
4.2主要设备选型及说明 12
第五章 投资估算 13
5.1土建工程直接投资 14
5.2、主体设备及配置投资 14
5.3、矿井废水处理站总投资 15
第六章 运行费用估算 15
6.1经济效益分析 15
6.2回用系统运行费用 16
第二部份 生活污水处理 16
第一章 设计水质水量 16
1.1设计处理水量 17
1.2设计水质 17
第二章 生活污水处理工艺 17
2.1 工艺流程 17
2.2 工艺说明 18
第三章 构筑物设计及主要设备选型 18
3.1土建构筑物设计 18
3.2主要设备设计配置 20
第四章 投资估算 20
4.1、土建工程直接投资 20
4.2、主体设备及配置投资 21
4.3、生活污水处理站总投资 21
第五章 运行费用估算 21
5.1、人员工资 21
5.2、药剂费用 21
5.3、电 费 22
第三部份 工期计划 22
第四部份 售后服务承诺 22

项目概况
煤矿位于水城县纸厂乡，设计年产量为9万·吨/年。该煤矿矿井废水主要来源于地下渗透水、开采过程中洒水降尘及灭火灌浆等生产过程产生的含煤尘废水，煤堆场和矸石堆场淋溶水，工业广场废水等，它具有以下基本特征：水体呈黄色，水质呈酸性，其中SS、Fe、Mn和化学需氧量（CODcr）等污染物超标。
煤矿生活污水主要来源于矿区内日常生活过程中产生的洗菜、洗澡、洗衣、厕所等生活污水及食堂污水。它具有一般生活污水的基本特征，即：悬浮物（SS）、化学需氧量（CODcr）、生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3-N）和总磷（P）等污染物超标。
项目概况：
1、项目名称：煤矿废水处理工程
2、项目性质：环境污染治理
3、建设地点：煤矿境内
4、项目建设内容：煤矿废水处理站1座
其中：① 矿井废水处理能力：120m3/h；
② 生活污水处理能力：5m3/h。
5、投资估算：元。包括污水处理站内设备、材料、安装、调试及土建费用（土建由我公司设计，业主施工），不含监测、验收费用。
其中：① 矿井废水处理部份投资：元
②生活污水处理部份投资： 元
6、运行费用：矿井水处理运行费用为 元/吨·废水；生污水处理运行费用为 元/吨·废水。
7、工业广场淋溶水收集系统及矿井废水回用系统业主自行完善。

第一部份 煤矿矿井废水处理部份
第一章 设计原则、依据、范围
1.1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。
1.2设计依据
1、《中华人民共和国水污染防治法》2008年6月1日；
2、《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）；
3、《污水综合排放标准》（GB8978-1996）；
4、《煤炭工业污染物排放标准》（GB20426-2006）；
5、《贵州省环境污染物排放标准》DB52/12-1999；
6、《煤矿井下消防、洒水设计规范》（GB50383—2006）；
7、《室外排水设计规范》（GB50014-2006）；
8、《 煤矿环境影响评价报告书》；
1.3设计范围
1、本工程包括两套处理系统：①矿井废水处理站主要处理矿井废水、工业广场淋溶水、矸石场淋溶水；②生活污水处理站处理职工日常生活污水。
2、承担污水处理站的工艺设计，内容包括：土建设计、工艺流程图、平面布置图、电气设备选型、安装调试、营运管理、现场操作人员培训等。
3、本设计不包括污水处理站围墙、通信及污水处理站外的给排水。
4、污水处理站所需电力，由矿方引接到污水处理站，电力电压380V/220V。
第二章 设计水量水质
2.1设计水量
根据该矿的《环评报告书》的涌水量数据，矿井正常涌水量为58m3/h，最大涌水量为110m3/h。
属北亚热带冬春干燥夏季湿润型，冬长夏短。年平均气温13.61℃最热月平均气温22.1℃，极端最高34.1℃，极端最低-9.6℃。年平均降水量1243mm，集中于下半年，年平均降雨日数（日降水量≥0.1mm）216.2天，日降水量≥5.0mm的日数59.4天，暴雨日（日降水量50.0mm）2.8天，大暴雨日数（降水量≥100.0mm）0.3天。年平均日照时数1486.4小时，占可照时数的33%。年平均风速1.5m/s，全年以NE风为多，夏季盛行S风，冬季盛行NE风，全年静风频率为36%。
矿区属亚热带温暖湿润气候区，全年最冷月（一月）平均气温3.1度，最热（七月）平均气温20.5度，年降雨量1200毫米，降雨多集中在5—9月无霜期235天。
该矿工业广场总面积为4750m3，矿区大暴雨日数只有0.3天，暴雨日数有2.8天，因此工业广场淋溶水量以日降雨量为50.0mm计算,故预算工业广场废水量约为10m3/h。
因该矿属于新建矿井，开采初涌水量不会太大，随着开采深度与开采面的增大涌水量会增大，为不从复投资矿方决定污水处理能力按120m3/h设计。
处理达标后的矿井废水经消毒后用于矿上生产回用，回用量达到废水处理量的50%以上。
2.2设计水质
（1）设计进水水质
煤矿矿井废水主要污染因子有煤粉、CODcr、少量铁、锰等,根据振兴煤矿环评报告书《水质报告》，设计进水指标如下：
项目
PH
SS（mg/L）
Mn（mg/L）
Fe（mg/L）
CODcr（mg/L）
指标
7.62-8.13
680
0.5
0.4
168
（2）设计出水水质
矿井废水出水水质标准达到《煤炭工业污染物排放标准》（GB20426-2006）表2中新建（扩、改）生产线的相关规定，具体指标如下：
表2 矿井废水进水水质表 （除PH值外，单位均为mg/L）
项目
PH
SS
COD
Fe
Mn
标准限值
6-9
50
50
1.0
2.0
设计出水水质
6～9
≤30
≤50
≤1.0
≤1.5
注：总铁执行《贵州省环境污染物排放标准》DB52/12-1999一级标准。
（3） 回用水水质
根据该矿《开采方案设计》用水量估算提供的数据，回用水采用处理达标并经消毒后的矿井水，回用量超过50%，约为Q生产回用水=1800m３/d以上。
回用水水质标准达到《煤矿井下消防、洒水设计规范》（GB50383—2006）附录B.0.1井下消防、洒水水质标准，主要指标如下：
表3 矿井废水进水水质表 （除PH值外，单位均为mg/L）
项目
PH
SS
悬浮物粒径
总大肠菌群
指标
6～9
≤30
≤0.3mm
≤3个/L
（4）矿井废水底泥处理量
矿井废水底泥主要是经净设备处理后产生的煤泥，设计进水水质按SS为680mg/L，日排水最大水量按2880m３计算，日产生污泥为：2t。
污泥处理设计能力按：Q污泥=2T/d
第三章 矿井废水处理工艺
3.1工艺流程
根据进水水质指标，矿井废水为中性废水，SS、COD含量均超标，我公司本着多年对矿井废水处理的经验和技术，采用“混凝+沉淀+过滤+消毒”的处理工艺对矿井废水进行处理。并对处理后的水进行消毒处理，最终回用做消防、井下防尘、地面洒水等。
工艺流程图如下：
消毒剂
絮凝药剂

水废

初沉池
回用水池
过滤系统
沉淀系统
调节池

达标排放热
污泥浓缩池

煤泥外运热

污泥干化池

3.2工艺说明
井下废水排至初沉池，与工业广场溢流水在调节池中汇合，水质水量得到均化，经泵提升至一体化处理系统,混凝剂投加点选在泵的前端，利于药剂与水废水经泵的叶轮高速搅拌快速混合，废水进入沉淀系统，经过反应、沉淀、去除废水中的悬浮物，絮凝沉淀后出水进入过滤系统，在过滤介质作用下进一步去除水中的细小悬浮物，经过滤处理后达到《煤炭工业污染物排放标准》（GB20426—2006）表2“采煤废水污染物限值”中新建（扩、改）生产线相关规定；达标水部份进入清水池，经消毒后回用于生产。
污泥处理
采用自然过滤处理，从污泥浓缩池中用泵提升至干化池中干化后污泥定期人工清理后与煤外运销售，干化池设为两格，轮流交换使用，干化池中上清液回流至调节池中进行处理。
3．3、矿井废水污染源去除机理
3．4、电气控制设计说明
1）、污水处理系统电气自动控制
整个动力设备系统均设有缺相、过流、过载、过热保护功能，并有故障停机装置及消除按扭，使电气控制系统更加实用、安全、可靠。控制系统由自动和手动组成，自动控制信号由水位计发出，调节池水位达到设定，系统将自行起动，当水位降低到设定水位时，系统自行停机。自动运行时，系统可实现无人职守。自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。系统自动运行可大大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）、主要自动控制对象的操作说明
提升泵：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或停止。当调节池中水位处于高位时,自动起动提升泵、投药装置等，低水位时自动停止运行。
排泥系统：排泥阀采用电动蝶阀，由时间继电器进行控制，当达到设定的排泥周期时，电动蝶阀自动开启排泥，排泥周期完成后电动蝶阀自动关闭，停止排泥。
滤料反冲系统：在过滤单元中设有自动虹吸反冲和强制反冲系统,当滤料快坂结时，虹吸管内的水位不断上升，经虹吸辅助系统不断抽吸系统内空气，形成真空，利用大气压力对滤料进行反冲洗。
3）、故障报警系统
系统设置故障自动报警装置，提示维护管理人员对系统进行检查和恢复工作状态。该报警装置在系统主要设备出现故障停机时能发出报警，并设有人工消除报警手动装置。

第四章 构筑物设计及设备选型
4.1土建构筑物设计
1）、初沉池 1格
初沉池的作用是去除废水中大颗粒的煤渣，降低后续设备负荷。
尺寸：3m×8m×3m，单池有效容积：65m3，最大水力停留时0.5h，砖混结构。
2）、调节池 1格
尺寸：6m×8m×3m，单池有效容积：129m3，最大水力停留时间1h砖混结构。
末端安装提升泵2台，一用一备，干式安装, 将调节池水提升至沉淀系统。
3）、污泥浓缩池
尺寸：5m×5m×4m ，单池有效容积：92m3，砖混结构。
4）、污泥干化池
尺寸：6m×6m×1.5m ，2个轮换使用，单个干化池有效面积：36m3，砖混结构。
5）、回用水池
经消毒后水质达到《生活杂用水水质标准》（CJ/T48-1999）水质标准，进入清水池用于生产用水，生产防尘洒水、瓦斯抽放冷却用水等。
尺寸：4m×4m×3m,单池总容积：48m3，砖混结构
6）、设备操作房：1间 36m2 砖混结构 内设电器控制系统、药剂控制系统、消毒系统、值班室、库房。
7）、设备基础：规格为 4.5m×10m×0.5m 钢筋混凝土结构
8)、绿化：草坪、树苗等，污水处理站绿化率按污水处理站300平米的20%绿化处理
4．2、工艺设备配置
1）、沉淀系统 1套
规格：5m×6m×4m；
处理水量：Q=120m３/h
安全系数取：1.2
反应时间：12min
沉淀区表面负荷:12m3/m2·h
2）、过滤系统
型号：WJ—120；
数量：1台；
规格：5m×3.5m；
处理能力：120m3/h；
滤速：15m/h
出水浊度：≤10
过滤系统的主要功能是清除悬浮物、机械杂质、有机物，降低水的混浊度，吸附、去除水中的色素、铁离子及锰离子等，具有强制反冲和自动反冲功能。
3）、投药装置 2套
设计选用进口型号为GM050投药成套装置,含计量泵2台,该系统具有自动计量投加和人工控制投加功能。
4）、电气控制系统 400×550×1750 含自动控制设施 1套
5)、搅拌系统: PAC 1套 PAM 1套 容量：500L
6）、提升泵 2台
型号：ISW100-120-5.5 N=5.5KW Q=120m3/h H=12.5m
7）、污泥泵泵 2台
型号：WQ10-10-0.75 N=0.75KW Q=10m3/h
8）、反冲洗系统 1套
9）、蜂窝PVC斜管 30m3
10）、滤料 5吨
11）、自动蝶阀、排泥阀共4组等
12)、其它污水处理站周围2米范围内给排水管道、线缆、线管.

第五章 投资估算
5.1土建工程直接投资（注：由我公司设计，甲方施工。）
编号
名 称
规 格(m)
单位
数量
1
初沉池
3m×8m×3m
座
1
2
综合调节池
6m×8m×3m
座
1
3
沉淀池
5m×6m×4m
座
1
4
污泥浓缩池
5m×5m×4m
座
1
5
回用水池
4m×4m×3m
座
1
6
设备操作房
36m2
间
1
7
设备基础
5m×5m×0.5m
座
1
5.2、主体设备及配置投资
序号
名称
规格型号
单位
数量
1
沉淀系统

套
1
3
计量泵
GM0050
台
2
4
搅拌系统
PAM PAC
套
2
5
电气控制系统
400×550×1700
套
1
6
提升泵
ISW100-120A-5.5KW Q=120m3/h
台
3
7
过滤系统
WJ-120
套
1
8
污泥泵
WQ10-10-0.75
台
2
9
电动蝶阀
DN100
组
1
24
处理站2米范围管道

批
1
25
线缆线管

批
1
合计

第六章 运行费用估算
1、经济效益分析：
本污水处理站建成后，按330天/年,年综合利用效率70%计算年可处理矿井废水：
330天/年×2880m3/d×70% =665280m3
按照矿井废水处理后50%回用率计，每年可节约用水：
665280m3/年×50% = 332640m3
产生煤泥经济效益,按2T/天年生产330天, 综合利用效率70%,每
吨售250元计，年可产生经济效益:
2T/天×330/天×250元/T ×70%=115500.00元
2、运行成本核算
1）、人员工资：
污水处理站建成后设制2名专职操作管理人员,因本设计自动化程度较高,人员工作量小故设制2人轮留换班即可，年工资为：
1500元/月×2人×12月/年= 36000.00元
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, 年用药:
665280m3×20g/m3 ×3200元/T =42578.00元
3)、电 费：
本系统装机总容量为 21.96KW, 常开动负荷14.26KW, 日运行12小时,运行利用效率80%计算年耗费:
330/天×14.26KW×12H/天×80%×0.80元/KW.H= 36140.54元
4) 、年运行成本:
人员工资36000.00元+药剂费用42578元+电 费36140.54元=114718.54元
5) 、单位治水成本:
114718.54元/年÷665280m3/年=0.17元/吨

第二部份 生活污水处理
第一章 设计水质水量
1.1设计处理水量
根据环评要求，该煤矿每天处理的生活污水量为120m3/d，本方案设计处理量为5m3/h
1.2设计水质
（1）设计进水水质
参照同娄煤矿产生的生活污水水质，设计进水指标如下：
项目
PH
SS（mg/L）
BOD5（mg/L）
COD（mg/L）
氨氮（mg/L）
T-P（mg/L）
指标
6-9
200
150
250
23
4
（2）、设计出水水质
生活污水出水水质标准达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）表四一级标准：
项目
PH
SS（mg/L）
BOD5（mg/L）
COD（mg/L）
氨氮（mg/L）
T-P（mg/L）
指标
6-9
70
20
100
15
0.5

第二章 生活污水处理工艺
2.1 工艺流程
针对生活污水中含有SS、COD、BOD、NH3-N、T-P等污染物,本方案拟采用“隔油+调节+水解酸化+生物接触氧化+沉淀”对该污水进行处理。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，运行费用低，管理方便等特点。
工艺流程图如下：
风 机
投 药

至标准化排污 口
二沉池

二级接触氧化池
格

栅
调节池
一级接触氧化池
水解酸化池

生活污水

隔油池

食堂污水
污泥浓缩池

外运
污泥回流管

污水管线 污泥管线
加药管线 回流管线

2.2 工艺说明
因生活污水中含有大量杂物，故在污水进入后续处理设施前，在生活污水进水口设栅网以除渣。食堂的污水经隔油池除油处理后，再经格栅去除渣物。生活污水和食堂污水经过栅网除渣后进入调节池内均质均量，然后经泵提升进入水解酸化池，在兼氧菌作用下，污水在这里进行水解酸化，大分子有机污染物转变为微生物能直接摄取的小分子有机物，再由提升泵提升进入一级接触氧化池中进行处理，再到二级接触氧化池进一步的处理，以达到更好的效果。
通过生物接触氧化池出来的污水进入二沉池，为更好确保污水中轻质悬浮物快速沉淀，在二沉池前端加混凝剂-聚合氯化铝，通过聚合氯化铝的混凝作用，使水中悬浮物快速沉淀，同时有效地去除磷，最终使二沉池出水悬浮物以及磷的含量降到最低。通过二沉池的沉淀作用，使SS与水分离，最终的水达标排放。
底泥的处理：二沉池内的一部分污泥用污泥泵抽至水解酸化池做污泥回流，其余的用吸粪车外运做农用肥料或用石灰消毒固化后运至城镇垃圾场。
第三章 构筑物设计及主要设备选型
3.1土建构筑物设计
1、格栅
由于煤矿生活污水量较小，只需在进水口设置自制栅网即可。
2、隔油池 （1座）
规格：1m×3m×3m，采用地埋式砖混，停留时间0.6小时。
3、调节池 （1座）
规格：4m×3.5m×4m，采用地埋式砖混。
因该污水有一定的异味，故池应密封，在池子顶部留800×800的检查孔，并设检查孔盖板，完工后覆土绿化，停留时间按10小时计。
4、水解酸化池 （1座）
规格：3m×2m×4m，采用地埋式砖混。
因该污水有一定的异味，故池应密封，在池子顶部留500×500的检查孔，并设检查孔盖板，完工后覆土绿化，停留时间按4小时计。
5、生物接触氧化池 （2座）
它由池体、填料、布气系统、布水系统及收水系统等5部分组成。接触氧化池内微生物丰富，细菌种类繁多，可加强对难生化降解物质的去除，并实现脱氮除磷。池子密封，在池子顶部预留500×500的检查孔，并设检查孔盖板，完工后覆土绿化，本设计采用一级氧化和二级氧化。
a、一级接触氧化池
规格：3m×2m×4m，用地埋式砖混，停留时间按4小时计。
b、二级接触氧化池
规格：3m×2m×4m，用地埋式砖混，停留时间按4小时。
6、二沉池即斜管沉淀池 （1座）
规格：1.5m×1.5m×4m，采用地埋式砖混。
池子内安装2.25m2斜管，完工后覆土绿化，停留时间按1.4小时。
7、污泥浓缩池 （1座）
规格：2m×2m×4m，采用地埋式砖混。
3.2主要设备设计配置
1、电气控制系统：400×550×1750，1套。
2、提升泵 （2台，一用一备。）
型号：WQ5-10-0.75，N=0.75KW，Q=5m3/h。
3、蜂窝PVC斜管：2.25m2。
4、好氧生物填料：28m3。
好氧生物填料选用弹性立体挂膜填料。挂膜填料采用工程塑料和专用高强度纤维组合而成，填料采用特殊拉丝制毛工艺，丝条呈立体均匀排列辐射状态，该填料在气、液、膜三相传质机理上有着质的突破，除了具有实用比表面积大和空隙率高的两大特点外，还具有使用寿命长、充氧性能好、能耗少、挂膜快和耐高负荷冲击等特点,填料支架采用经特殊防腐处理的钢性支架安装。
5、风机 （2台，一用一备。）
型号：HC-50S；功率：N=1.5kw；频率：50Hz；压力：0.4kgf/cm2；风量1.06m3/min。
风机采用回转式风机，由江苏百事德机械有限公司生产。该公司全套引进日本先进的生产设备、技术和管理经验，进口原装日本主机和配件。
6、曝气管
曝气装置选用微孔曝气管曝气，材质为PE材质，耐腐蚀故障率低，使用寿命比其它曝气方式长。
7、混凝剂投加装置
共用矿井井废水混凝剂投加装置。
第四章 投资估算
4.1、土建工程直接投资（注：由我公司设计，甲方施工。）
序号
名 称
规 格
单位
数量
备注
1
隔油池
1m×3m×3m
座
1

2
调节池
4m×3.5m×4m
座
1

3
水解酸化池
3m×2m×4m
座
1

4
一级接触氧化池
3m×2m×4m
座
1

5
二级接触氧化池
3m×2m×4m
座
1

6
二沉池
1.5m×1.5m×4m
座
1

7
污泥浓缩池
2m×2m×4m
座
1

4.2、主体设备及配置投资
序号
名称
规格
数量
备注
1
污水提升泵
WQ5-10-0.75 N=0.75KW Q=5m3/h
2台
上海
2
污泥泵
WQ3-10-0.55 N=0.55KW Q=3m3/h
1台
上海
3
蜂窝PVC斜管
L=1000 50
2.25m2

4
好氧生物填料

48m3

5
风机
HC50S
2台
江苏百事德
6
曝气系统

1套

7
线缆线管等

1套

8
管道阀门等

1批

96800.00

第五章 运行费用估算
5.1、人员工资
人员可由矿井废水处理站人员一同管理。
5.2、药剂费用
混凝药剂选用高效聚氯化铝（PAC）, 投加量按20g/m3 计算：
PAC：20g/m3×3200元/T=0.06元/（吨·污水）
5.3、电 费
动力设备装机功率和运行功率统计表
序号
设备名称
电机功率（Kw）
数量（台）
总功率（Kw）
同时运行数量（台）
每天运行时间（h）
每天用电量（Kwh）
1
污水提升泵
1.1
2
2.2
1
24
26.4
2
风机
5.5
2
11
1
24
132
3
污泥泵
0.75
1
0.75
1
1
0.75
4
总功率（Kw）
（1+2+3）

13.95

5
每天用电量合计
（1+2+3）

159.15
6
小时用电量
（5÷24）

6.63
本系统装机总容量为13.95kw,平均小时用电量为6.63Kwh，电费按0.6元/度计算，处理每吨污水的电费6.63×0.6÷15=0.27元/（吨·污水）。
5.4、单位治水成本
0.06 +0.27=0.33元/（吨·污水）

第三部份 工期计划
整个工程从设计、土建、设备供应及安装、调试到交业主投入使用总工期预计90天，分项如下：
土建工程：30天
设备管道安装：30天
调试共30天：矿井废水10天
生活污水30天
第四部份 售后服务承诺
一、质量保证承诺
我公司所负责工程实行终身责任制，设备供应和安装工程保修期为一年，一年内实行三保责任，所有需更换的零配件及服务费用均免费，保修期满后实行终身有偿服务。
我公司所提供的设备用碳钢制作, 防腐采用环氧树脂，工艺技术过硬，每3—5年做内外防腐处理，在正常使用下设备可使用寿命可达10年以上。
五、应急维修处理措施
在设备出现故障需紧急处理时, 在接到用户通知后公司将组织人员在24小时内对故障进行处理, 因整套设备设有自动、手动控制，在故障排除中可调至手动控制运行，能保证矿方正常生产行运。