大慶礦井污水處理設備*

一、概述

我國的水污染狀況愈來愈嚴重，水資源非常寶貴，保護環境已成為我國的基本國策。**省煤炭儲量位居**位，號稱煤海，保有儲量為**億噸，煤炭工業為省內支柱產業之一。但煤炭行業每年僅鄉鎮工業煤礦采選廢水排放量就達近幾億噸。每年因礦井廢水污染而造成的水稻銹水田就達一百多萬畝，帶來的經濟損失約數億元。

在煤礦的開采過程中要排除許多煤礦廢水，排出的煤礦廢水由于含有大量的懸浮物、鐵錳、酸性物質等，在與地表水的混合后，煤礦廢水中可溶性的鐵錳物質被氧化沉淀析出，使整個地表水成為黃褐色，嚴重影響了周邊環境，因此，煤礦廢水的治理任務迫在眉睫。針對貴州為數眾多的中小煤礦和煤窯排出的高含懸浮物和含鐵含錳酸性礦井廢水，我公司開發研制出一套高效廢水處理工藝，適合中小流量的酸性含鐵含錳廢水處理。該技術和設備有利于保護環境和寶貴的水資源，尤其有利于消除對生態和農業的嚴重影響，使經濟得到可持續性發展。

由于煤礦水含有高濃度的Fe、Mn、SS等污染物，按照相關法律法規及環保要求，煤礦污水必須經處理達標后方可排放。

為了節約水資源，將礦井廢水經處理后可用于井下防塵回用和地表沖洗，或沖廁所用水，可大大緩解礦區的用水緊張狀況，節約部分自來水費用。

二、設計依據

1、設計水量

根據我公司業務員實地考察礦井大涌水量60 m³/h，業主為了以后發展規模擴大，要求設計能力按照200m³/h設計。

2、進水水質

根據技術員現場調查，該煤礦為酸性水，水質參照相關的礦井井下水質，有關的污染物指標如下：

PH：3.5  SS≤300mg/L   硫化物≤3mg/L   

COD≤200mg/L     Mn²⁺≤5.4mg/L     Fe²⁺≤58mg/L

三、排放標準

處理廢水達到《煤炭工業污染物排放標準》GB20426-2006，標準要求，Fe達到《**省環境污染物排放標準》一級標準要求主要指標

四、處理工藝說明

由于石灰的投加量大，污泥量*，為了便于污泥排除，保證系統正常運行，采用平流沉淀池對懸浮物進行分離，為了保證沉淀效果，

含鐵錳綜合廢水匯集通過人工格柵去除大顆粒物后進入曝氣池，投加石灰乳充分攪拌混合反應調PH到6.5以上。在曝氣攪拌作用下，與廢水充分混合反應后進入平流沉淀池進行泥水分離出去沉淀污泥物，污水進入調節池均質均量，后用污水泵提升到一體化除鐵錳凈水器處理，出水可達到污水排放標準或回用。調節池及平流沉淀池的污泥進入污泥濃縮池，一體化除鐵錳凈水器反沖水、排泥水排入污泥池，用污泥泵抽至壓濾設備處理后的污泥外運，上清液回流到調節池進行再處理。

a、格柵

格柵為固定式，材質為不銹鋼網。設粗細兩道，用于去除水中大顆料懸浮物和漂浮雜質。

b、調節池、提升泵

由于污水水質及水量波動較大，因此要有足夠的調節池容量，才能使進入一體化污水處理設備的水質及水量穩定。

調節池配置潛污泵將廢水提升至一體化污水處理設備。

c、水解酸化池

水解酸化池內裝組合填料。廢水在此池中在水解酸化微生物的作用下，大分子有機雜質水解酸化成小分子物質，有利于接觸氧化池中好氧菌的分解。

d、生化處理

根據前述污水水質水量和排放要求，結合污水特征。本次生化系統將接觸氧化池、沉淀池、污泥池、風機房、消毒出水池等部分合成一體，其各部分具有相應功能，部分之間相互連接，終出水達標，現分別闡述如下：

接觸氧化池內配裝填料。下部配置曝氣器，并用ABS工程塑料管做成曝氣系統，曝氣系統的氣源由專門配置的風機提供。

沉淀池上部設可調出水堰，以調節出水水位；下部設錐形沉淀區和污泥氣提裝置，氣源由風機提供，污泥采用氣提方式輸送至污泥池。

污泥在污泥池停留時間約為60天。系統沉淀產生的污泥以氣提方式排入污泥池，污泥在此濃縮沉降并儲存，池底部設曝氣管以防污泥厭氧消化產生沼氣，并使污泥氧化減少污泥總量；濃縮污泥定期由糞車抽吸外運。污泥池上部設上清液回流裝置，使上清液溢流至酸解池。

消毒接觸池需土建，外置消毒設備（二氧化氯發生器）。

紫外線消毒器概述

紫外線消毒器裝置，采用*的高強度無臭紫外線殺菌燈，簡體內壁經過特殊處理的食品級304不銹鋼，使經過預處理的水流過筒體時受到波長253.7nm紫外線足夠量的照射，具有良好的殺菌效果，由于他不改變水的物理、化學性質，所以在電子、醫藥、食品、化工、飲料、化妝品行業制取純水、高純水中是*的理想的設備。

本裝置為臥式，殺菌速度快、效率高、效果好，按水處理要求照射10秒鐘后，就可殺死水中病毒、細菌，殺菌率99.99%。

本設備體積小、量輕、耗電少、壽命長、成本低，與其它殺菌方法相比具有顯著的*性，因此被廣泛使用；其工作原理是：應用波長為225～275nm，峰值在254nm 的紫外線光譜對水進行照射，此波段具有很高的能量。可破壞微生物的核酸結構，具有強烈的殺菌作用，從而達到消毒的目的。該設備能有效的殺滅大腸桿菌、痢疾病菌、軍團菌、流行感冒病毒、肝炎病毒等，使水質得以消毒凈化。紫外線消毒是利用高輻射強度的C 波段紫外光照射水流，水中的各種細菌、病毒、藻類以及其他病原體受到一定劑量的照射后，其細胞中的DNA結構受到破壞，從而在不使用任何化學物質的情況下殺滅水中的細菌和病毒等。紫外線殺菌不產生二次污染，其殺菌的廣譜性、高效性、經濟性優于其他傳統的消毒方法，其優勢如下

①.線殺菌的廣譜性

線殺菌的廣譜性是高的。它對幾乎所有的細菌、病毒都紫外線對細菌、病菌的殺菌使用一般在一至二秒即可達到

99%-99.9%。

②無二次污染:

紫外線殺菌不加入任何化學藥劑，因此它不會對水體和周圍環境產生二次污染。不改變水中任何成分。

③運行安全、可靠:

傳統的消毒技術如采用氯化物或臭氧，其消毒劑本身就是屬于劇毒、易燃的物質。物質而紫外線消毒系統不存在這樣的安全隱患。

④、本機運行維護費用低：

紫外線殺菌設備占地小，構筑物要求簡單，因此總投資較少。在運行方面成本也較低，在千噸水處理量水平，它的成本只是氯消毒的1/2。

產品特點

1、紫外線消毒器殺菌速度快、效果好、不改變水的物理、化學性質不增加水的嗅味，不產生致癌的，一經安裝，操作簡單，運行方便

2、紫外線消毒器筒體采用優質的食品級不銹鋼板加工而①.線殺菌的廣譜性

線殺菌的廣譜性是高的。它對幾乎所有的細菌、病毒都紫外線對細菌、病菌的殺菌使用一般在一至二秒即可達到

99%-99.9%。

②無二次污染:

紫外線殺菌不加入任何化學藥劑，因此它不會對水體和周圍環境產生二次污染。不改變水中任何成分。

③運行安全、可靠:

傳統的消毒技術如采用氯化物或臭氧，其消毒劑本身就是屬于劇毒、易燃的物質。物質而紫外線消毒系統不存在這樣的安全隱患。

④、本機運行維護費用低：

紫外線殺菌設備占地小，構筑物要求簡單，因此總投資較少。在運行方面成本也較低，在千噸水處理量水平，它的成本只是氯消毒的1/2。

系統介紹（主要設備）：

　　1、在線腐蝕實驗裝置：

　　可在線觀察系統中腐蝕試片的受腐蝕狀態，根據試片狀態及時調整加藥量及藥劑種類。試片平均腐蝕率可按下列公式得出：

　　F = CX▲W/(AXTXp)

　　式中F為試片的平均腐蝕速率(mm/a)；C=8.76×10為計算常數； W為試片的腐蝕失重(g); A為試片的面積(cm2); T為腐蝕實驗時間 (在線測定時間h) ; p為試材料的密度 （g/cm3)

　　2、可編程序控制器：

　　全自動智能控制在線加藥保障系統的核心設備為PLC。

　　當藥桶中藥量低于設定值時，現場設備報警(如紅燈閃), 同時遠程控制系統會發出在線信號，值班工程師接到在線信號，可立即采取措施。系統補水、加藥量、電導率、ph值、系統水流量及流速等均可在線遠傳，公司值班工程師可隨時跟蹤水系統運轉情況。若遠程控制系統中莫個參數有偏差，可在線通知現場工程師立即采樣化驗，校正系統在線測定值。

　　3、電導率控制器：

　　工作原理：是一個具有微處理機功能的電導率控制器，操作簡單可獨立編程，通過簡單易懂的操作菜單就能量大限度地靈活編程來滿足各種應用要求。也可與自動加藥裝置實現型號交換，參與整個系統協同運作。所有參數的設置和設定值都被保存在一個專門的存儲器中，以防斷電時丟失。

　　產品優點： ①控制范圍： 0一10000us/cm; ②可接流量開關信號和藥箱液位開關信號; ③報警： 可設置電導率高低值報警、無流量和低液位報警; ④根據實際電導率值和系統設計要求控制排污設備的運行，并可設置延遲動作值; ⑤可根據流量計輸入信號或按定時方式控制緩蝕阻垢劑的投加; ⑥有非隔離的4一20mA模擬信號輸出板可供選配，該信號較大負載為600W ⑦可同時按定時方式控制二臺殺菌劑泵的運行; ⑧工作電源：AC200V,50Hz; ⑨環境溫度：0一60℃。

　　4、電磁驅動隔膜計量泵：

　　工作原理： 脈沖發生器驅動電磁驅動裝置（EPU）， 從而帶動相連的隔膜進行吸入和排液體程。此類泵功率消耗很低， 壓力較高可達70Bar, 通過調節計量泵的沖程和頻率來調節泵的加藥量。

　　產品優點： ①電磁驅動設計，結構簡單，安裝簡便，維護方便，自帶底閥、注射閥及進出口軟管; ②可手動調節輸出流量，也可接受外部脈沖信號或4-20mA信號調節流量;③多種材質泵頭可適應不同的耐腐要求： ④含氟復合隔膜能適合各種應用要求; ⑤出口接多功能閥，集釋壓、防虹吸、背壓及幫助啟動于一體; ⑥電磁驅動裝置的　

　　線圈具有過熱保護作用; ⑦全密封外殼，IP65防護等級⑧泵的沖程可在0-100％范圍內調整;⑨工作電源：AC220V,50Hz; ⑩環境溫度： 0-45℃。

　　5、控制器：

　　工作原理：自動加藥裝置是一個具背景照明和觸摸式按鈕的微處理控制器，操作簡單可獨立編程，也可與自動加藥裝置實現信號交換參與整個系統協同運作。以開/關或或比例式兩種方式來控制還原劑泵A和氧化劑泵B的投加， 兩個獨立報警繼電器啟動高低位ORP值報警信號，另一個繼點器輸出可驅動電磁閥裝置等，具有連續不丟失存儲功能。

　　產品優點： ①控制范圍：-2000-+2000mV;②可接流量開關信號和藥箱液位開關信號;③報警： 可設置ORP高低值報警; ④根據實際ORP值和系統設計要求控制氧化還原劑泵的運用， 并可設置延遲動作值; ⑤內部定時器可設置加藥泵的較大運行時間， 以免加藥過量;⑥有非隔離的4-20mA模擬信號輸出板可供選配， 該信號較大負載為500W;⑦可進行單點或雙點標定，可以設置自動或人工溫度補償;⑧工作電源 : AC220V.50Hz; ⑨環境溫度 : 0-45℃。

　　6、自動加藥裝置藥劑濃度控制技術：

　　自動加藥裝置藥劑濃度控制技術是一種控制系統，可廣泛應用于各種復雜水系統中，使用這項技術可以連續監測系統中水處理藥劑的濃度， 并自動準確地投加藥劑，使用自動加藥裝置技術可以給客戶帶來很多的益處。

　　①系統運行穩定 :

　　自動加藥裝置技術可以穩定的控制系統中說處理器的藥量，提高了水處理運行的效果。

　　②節省藥劑 ;

　　如果采用不精確控制，就必須投加過量的水處理劑，以保證藥劑量在底限以上，而采用自動加藥裝置技術就可以減少水處理劑月量，從而保持水處理藥劑處于穩定狀態。

　　③自動記錄數據：

　　自動加藥裝置設備可以自動地記錄系統中藥劑濃度。自動記錄的數據可定期下載，并可繪制統計分布圖，以此指導日常管理。 ④節省人力：

　　使用自動加藥裝置技術可以大量減少人為測試工作及水處理劑投加的工作量，減少分析量，操作人員和降低勞動強度。該技術由加藥設備上的藥劑濃度控制器具實施。

2.2 回用水處理工藝的選擇

由于南郊賓館對環境質量要求較高，要求新建的凈化站不產生噪音、不散發臭味，以確保周圍環境衛生良好；同時考慮到污水處理站建成后運行管理簡便、運行費用低等因素，因此采用了噪音低、易管理的以生物轉盤為主體的生化處理方法。
該工藝流程中生物轉盤的工作特點是：
　　(1) 維護管理簡便、動力消耗小、運行費用低。
　　(2) 轉盤運行時衛生條件好，產生的噪音低。
　　(3) 運行靈活，可通過調節轉盤轉速控制污水與生物膜的接觸時間和曝氣強度。
　　(4) 能承受水質、水量的沖擊負荷，工作穩定。
　　(5) 生物膜的培養與馴化快，成熟時間短，一周即可完成。
　　(6) 污泥量少，含水率低P＝95％～96％，沉淀性能好，易于分離脫水。
　　(7) 易受水溫、氣溫影響，溫度低時處理效果亦低，因此北方宜建在室內。
3　單體構筑物設備簡介
3.1　污水提升泵站

主要是將賓館原下水道的污水收集，集中送往賓館東部凈化站的調節沉淀池。因擴建或新建客房的污水可不經該泵站直接排入凈化站，故該泵站設計規模1 000m3／d，按大小時平均秒流量進行設計。
(1) 圓形集水池直徑2.8m，有效水深2.0m。集水池前設置攔污格柵，柵條間距20mm。考慮到環境因素。集水池地上部分修建高2.0m的簡易建筑。
(2) 矩形半地下式泵房，平面尺寸4.5m×5.6m設置3臺2(1)/(2)PW污水泵(2備1用)，額定流量43m3／h～108m3／h，額定揚程34m～24m，配套電機J0-52-2，功率13.0kW。
3.2　調節沉淀池
為了均衡賓館污水排放量和水質的不均勻性及截留沉淀大顆粒的懸浮固體，然后經泵提升，連續、均勻地向生物轉盤供水。
　　(1) 矩形鋼筋混凝土池，分兩格，每格平面尺寸3m×15m，有效水深3.4m，調沉時間約6h。
　　污水在池內缺氧產生酸性發酵,能降解部分COD,轉化為可生物降解的BOD5。
　　(2) 為保持冬季水溫與周圍環境協調，建成半地下式，地上部分0.8m，堆土0.6m草皮護坡。
　　(3) 調沉池出水由泵送往生物轉盤，設計流量1 500m3／d，設置2臺2(1)/(2)PW污水泵(1備1用)，額定流量36m3／h～72m3／h，額定揚程11.6m～8.5m，電機功率4.0kW。
　　(4) 由于池內水位波動很大，難以采用靜水壓頭排泥，故設置污泥泵抽升至排泥井，然后重力流排往沼氣池。
3.3　生物轉盤間
設計流量1 500m3／d。轉盤間宜有一定空間，通風良好，裝置了3組直徑為3m的轉盤，每組處理污水量500m3／d。先安裝2組，其中一組為三級轉盤，另一組為四級轉盤，2組轉盤并聯運行的處理污水量為1 000m3／d。為提高二沉池和濾池的出水水質，在轉盤出水口處投加混凝劑PAC5mg/L～10mg/L。　
轉盤是由盤體、氧化槽、轉軸和傳動裝置組成，每組轉盤的進水管上各裝一DN80轉子流量計。
　　(1) 盤體從廠家定做，為使盤體表面具有較大的表面積、通風良好、不堵塞和使用壽命長，采用厚度為0.8mm的聚乙烯板壓制成具有一定間距的波紋板(一、二級間距為25mm，三、四級為20mm)粘合成蜂窩狀塊體，若干個塊體由角鋼組裝成一個盤體。
　　(2) 氧化槽為矩形鋼筋混凝土池，以能裝下的盤體并能正常運行的構造尺寸設計。盤體邊緣距池壁300mm，為減小轉軸長度，每級池間的輸水渠采用涂有防腐層的鋼板制成。
　　(3) 轉軸要抗彎和抗扭力，采用直徑247mm，壁厚16mm的無縫鋼管，軸底高出組氧化槽設計水面50mm。
　　(4) 傳動裝置由電機和減速機組成，分高、中、低速三檔，轉盤邊緣線速度分別為22、16、12m/min。
3.4　二次沉淀池
(1) 采用二組多斗平流式沉淀池，以截留生物轉盤脫落的生物膜，平面尺寸3.0m×12m，有效水深2.2m，沉淀時間2.5h。
　　(2) 為減小出水堰出水負荷以保出水水質，設置兩條集水渠雙側齒形三角堰匯水。
　　(3) 靜水壓頭排泥，排泥水頭為1.2m，污泥重力流排往沼氣池進行常溫消化。
3.5　濾池
為了進一步降低二沉池出水的BOD5、COD與SS，提高出水水質且有利于回用水的消毒。
　　(1) 設置二組矩形鋼筋混凝土結構的普通快濾池，濾速5m/h～6m/h，濾池平面尺寸2.0m×2.8m，高3.5m。
　　(2) 石英砂濾料d0＝0.6mm～1.2mm，厚0.7m；礫石承托層d0＝1.2mm～32mm，厚0.7m。
　　(3) 反沖洗強度15L／(s.m2)，反沖洗時間6min～7min,設置1臺8BA-25型濾池反沖洗水泵，額定流量216m3／h～324m3／h，額定揚程14.5m～11.0m，電機功率17kW。
3.6　集水池
矩形地下式鋼筋混凝土池，平面尺寸5.4m×5.0m，有效水深2.2m，內設回流隔墻孔口出流，貯存過濾后的回用水，同時兼做消毒的接觸池，接觸時間為45min。
3.7　加氯間
設置2臺加氯機，投氯量為5mg/L～10mg/L。
3.8　中心泵站　
(1) 平面尺寸8.1m×8.6m，裝置有三組不同型號、功能的泵組和濾池管路系統。
　　(2) 三組泵的型號、功用及數量：
　　① 2臺2(1)/(2)PW型污水泵，前已述及。
　　② 1臺8BA-25型濾池反沖洗泵，前已述及。
　　③ 2臺3BA-13型泵(1備1用)，為減小建筑面積共用一個基礎，額定流量32.4m3／h～52.2m3／h，揚程21m～15m，電機功率4kW，用于往人工湖送水或澆灌綠地、果園。
3.9　沼氣池
由于賓館區域內的環境質量要求較高，為避免散發臭氣味，同時兼做污泥濃縮和污泥消化而設置，調沉池的沉泥、二沉池的污泥及濾池反沖洗水的泥垢均以重力流排放至沼氣池。沼氣池實質上是一常溫消化池，構造簡單，修建費用低，維護簡便，產生的沼氣可供處理站利用，又可省掉濃縮池的修建，一舉多得。
　　(1) 沼氣池為兩個直徑為5.0m的地下式圓形混凝土結構的密封池，有效深度3.5m，進、出泥管均為200mm。
　　(2) 每個沼氣池均具有一個直徑為2.0m的水壓室，以調節沼氣池內部壓力和排除池內分離出來的污泥水。
　　(3) 沼氣池圓頂高出地面0.2m～0.3m，上面可培土種植草坡以求保溫和美化環境。
污水處理系統運行結果分析 　
賓館凈化站建成后，經調試正式運轉，各處理單元運行狀態穩定，二沉池出水水質良好，濾池出水清徹透明。經山東省環境監測中心站監測結果認為：該處理設施出水水質已達到建設部頒發的《生活雜用水水質標準》(CJ25.1-89)。

大慶礦井污水處理設備*