1、山西汾西柳湾煤矿矿井水回收利用工程施工图设计工艺设计总说明一、设计依据二、规模和水质标准1、规模：柳湾矿井下排水由 2 座矿井中排出，1 号井排水量 1500m3/d，2 号井排水量4000 m3/d，全矿总计排水量 5500 m3/d。水处理站设计计算流量 Q300m3/h，正常工作 18.3h，全日最大处理能力7200 m3/d。处理站规模为 7200 m3/d。脱盐产品水流量 300m3/h，全日正常工作 17h，正常生产脱盐水 3825 m3/d。最大脱盐水能力 5400 m3/d。2、水质标准：矿井排水水质1 号井和 2 号井排水水质差别很大，见表 21 和表 22 所示。 （1 号
2、井排水为酸性水） 。两种水混合后计算混合水的水质情况见表 23 所示。设计一混合水作为基础资料。脱盐产品水水质需满足 GB5749-2006生活饮用水卫生标准 ，现将水质指标开列如下，见表 24，表 25，表 26。三、水处理工艺流程四、矿井水处理站水处理工艺设施（一）矿井排水预处理系统工艺设施1、1 号井排水中和池：设计流量 Q70m3/h，以 1 号井井下排水泵排水量为准，水池容积 150m3，约为 2h 的进水量。中和池结构为钢筋混凝土，内壁贴耐酸瓷砖防腐，在井下排水管 DN200 上面，加设 GJ-200 型管道静态混合器，投加30NaOH 溶液 104mg/L。将 1 号井的排水 P
3、H 值从 3.1 提高到 PH8，中和后的出水自流入缓冲调节池。为计量进水量和控制投药量，在进水管上设KTLDE-150 型电磁流量计，在中和池出口处设在线 PH 计 1 台。2、2 号井井下排水管上加设 KTLDE-300 型电磁流量计，以记录进入处理站的水量。3、混合缓冲调节池：容积 800m3，约为 2h 的总进水量。 1 号井中和后的原水与 2 号井排入的矿井水，在池内混合均化，而后再由提升泵送到絮凝沉淀池处理。该池可起到一定的调节作用，调节进水量与提升泵出水量之间的不平衡，以延长水处理站的连续工作时间。由于进水有较多的悬浮物，故池底设重力排泥斗自流排泥入污泥池。4、提升泵：KQW15
4、0/220-11/4 型，流量 167 m3/h，H14m，电动机 11kW，3台，2 用 1 备。将调节池内的水均匀抽升送入絮凝血管沉淀池，出水管上装有在线浊度仪，连续测定出水的浊度，以控制投加 PAC 的加药量。5、投药装置：SJY-500 型 4 套，其中 2 套投加聚合氯化铝（ PAC） 。每台加药装置对 1 座沉淀池，便于调节加药量，且使 2 座沉淀池互相不干扰，加药量用转子流量计控制。1 套加药机投加 NAOH，为 1 号井排水调整值，另 1 套加药机投加 KMn04 作为接触过滤除铁初锰的氧化剂。6、管道静态混合器：GJ-200 型，DN200 装在提升泵出口上，使药剂与沉淀池进
5、水充分混合。混合器设在沉淀过滤车间内。7、絮凝斜管沉淀池：沉淀池 2 座，每座设计水量 150m3/h，总计 300m3/h，全日最大处理能力 7200m3/d，可以满足最大排水量之需。反应采用穿孔旋流反应池，分成 2 座独立运行系统，每座分成 6 格，每格平面尺寸 1.6m*1.6m，总停留时间 20min。斜管沉淀池也分成 2 座独立运行系统，每座平面尺寸 3.5m*9.0m，内设聚丙烯蜂窝斜管，孔径 35mm，斜长 1000mm，倾角 60，清水区上升流速1.32mm/s，表面负荷 5.0m3/m2h。排泥斗排泥入污泥池，出水为三角堰出流，出水堰前设有 JYG300 型 DN300 集油
6、管，可将表面上残留的油污排除。出水浑浊度20NTU 。沉淀池设在沉淀过滤车间内，单层厂房，防止冬季沉淀池冰冻。8、相互冲洗滤池：设计水量 Q300m3/h，由絮凝沉淀池自流入滤池。设3.0m*3.0m 滤池 8 格 1 组，滤速 4.17m/h。由于需除铁除锰，故滤料采用 0.5-2mm 陶粒滤料，厚 1000mm，下部为粗陶粒和卵石垫层。小阻力平格栅配水系统。相互冲洗滤池其阻力小，期终允许水头损失大，恒速过滤、恒速冲洗、调节灵活，无需专门的反冲洗水泵或水塔，节能、成套组装、施工方便，管理简单，全自动化运行。滤池出水流入转输水池。滤池反冲洗水流入反冲洗排水池。滤池设在沉淀过滤车间内，防止冬季滤
7、池冰冻。9、转输水池：600m3 矩形钢筋混凝土池 1 座，存贮相互冲洗滤池的出水，供加压泵抽取进行深度脱盐处理。10、污泥池：平面尺寸 8.1m*5.1m，有效容积 150m3。承接相互冲洗滤池的排水、混合缓冲调节池及絮凝沉淀池的排泥。设 WQR45-30-7.5 型污泥泵，流量 45 m3/h，H30m，电动机 7.5kW，2 台，其中 1 用 1 备。将污泥送入选煤厂，与选煤厂煤泥一并处理。（二）深度处理脱盐系统工艺设施1、规模：脱盐车间处理水量 5100m3/d，可制成脱盐水 3825m3/d，浓水排放 1275m3/d，计算流量 225m3/h，正常日工作 17h，最大产水能力 54
8、00m3/d，满足矿井生产生活用水的需要。2、工艺设施：所有深度处理设施均放在脱盐车间内，脱盐车间的地平及墙面均贴瓷砖，以防腐和保持车间洁净。加压泵：KQW150/320-22/4 型，Q160m3/h，H 32m，1480r/min，电机 22kW，3 台，其中 2 用 1 备，抽取转输水池的水加压送入瓷砂过滤器。特大卵石 粒径100mm 厚 100mm大瓷球 50-32mm 厚 100mm中瓷球 32-16mm 厚 100mm瓷球 16-8mm 厚 50mm小瓷球 8-4mm 厚 50mm瓷砂过滤器：YL-2600 型，D2600mm，6 台，同时使用，内装0.5-2mm 瓷砂滤料，厚 1
9、000mm，下部有 50-4.0mm 的瓷球作垫层，厚450mm，滤速 9.43m/h，由于瓷砂表面有很多微孔，具有优良的吸附能力，代替石英砂作为各种给水处理的过滤材料，特别适用于反渗透装置的直接过滤预处理工艺，出水浊度 1NTU，SDI3。滤料的垫层组成由下至上为：粗瓷砂 4-2mm 厚 50mm总厚 450mm瓷砂滤料 0.5-2mm 厚 1000mm（第一次装填1100mm）小阻力平格栅配水系统，进水设有挡水板，防止水流直冲滤层，反冲洗用水洗，水洗强度 68L/sm 2 即 115153m3/h，膨胀高度 10；反洗时间510min，期终允许水头损失 5m，反洗供水由反洗泵满足，反洗泵K
10、QW150/235-15/4 型，Q 129m3/h，H18.5m，电机 15kW，2 台，其中 1 用1 备。反洗水管上设有 KTLDE-200 型电磁流量计，控制反洗水量。瓷砂过滤器出水直接送入反渗透装置的 5m 过滤器。反渗透装置：RO-75 型，Q75m3/h，3 台，同时使用，每日工作 17.6h。单台反渗透装置包括：5m 保安过滤器：ML-700 型，过水能力 100m3/h，1 台高压泵：CR90-6 型，Q100m3/h，H122m，电机 45kW，380V ，1 台膜元件：超低压反渗透膜 ESPA1 型，50 支，抗污染纳滤膜 ESNA1-LF2 型，25 支压力容器：WAV
11、E-300P-8-1R2R-H-5-WH 型，材质为玻璃钢，15 支电动慢开门：700G-41 型，DN125，1 台电动排水门：702Z-41 型， DN80，1 台仪表操作箱：1 套管道阀门及滑架：1 套阻垢剂加药装置：1 套清洗装置：1 套包括：溶药箱 5m3 1 台清洗泵：KQWH100-160 型，Q100m3/h，H32m，电机 15kW，380V，1 台5m 过滤器：ML-700 型， 1 台管道阀门及流量计：1 套反渗透控制设备：1 套反渗透装置 RO-75 型单台产水量 75m3/h，进水量 100m3/h，浓水排放量25m3/h，回收率 75，膜元件为海德能公司生产的超低压
12、反渗透膜 ESPA1 型和抗污染纳滤膜 ESNA1-LF 型组合安装，其渗透量大，压力小，脱盐率高，可以满足苦咸水一次淡化的要求。每套膜元件 75 支组合安装，每根压力容器内 5 个膜元件，每套设备 15 根压力容器，10-5 制排列，一级两段脱盐，系统脱盐率92.73。由于原水含盐量较高，硬度大，为防止在浓水端有 CaCO3,BaSO4, SrSO4 或 CaSO4 等沉淀，设计投加高效新型阻垢剂。处理后的浓水入浓水池，作为矿井灌浆灭火、矸石山灭火及选煤厂生产补充用水。反渗透装置运行 3 个月4 个月左右须将膜元件清洗一次，去除可能附着在膜面上的有机物、细菌以及一部分矿物盐类结晶，清洗剂视不
13、同需要可采用410的 EDTA 溶液、PH12 的 NaOH 溶液、PH2 的 HCL 溶液以及用 NaH SO3 及非氧化性杀菌剂异噻唑啉酮的衍生物等，以消除污垢及生物粘泥。清水池：1000m3 矩形清水池 1 座，存储反渗透的产品水供矿井生产生活用水。为了清洁和防腐需要，池内壁池底均贴瓷砖。消毒：采用以 CL2 和 CLO2 为主的复合消毒剂发生器 ZH-300 型 2 台，产气量 300g/h，电源柜 KZDF-300/12 型，300A，12V。消毒器正常 1 台工作，投氯量按 1mg/L 设计，在细菌高发期也可 2 台同时使用，维持清水池内余氯量0.3mg/L 即可。浓水池：150m
14、3 钢筋混凝土水池 1 座，存储反渗透产生的浓水。浓水泵：KQW100/285-45/2 型，Q108m3/h，H 94m，电机 45kW，2台，其中 1 用 1 备，将浓水池中之水送到灌浆灭火场地及选煤厂等处。消毒液动力泵：KQW50/170-3/2 型，Q12.5m3/h，H 34m，电机3kW，2 台，其中 1 用 1 备，供给消毒器动力水，作为负压抽送的动力源。清水泵：KQW150/285-18.5/4 型，Q120m3/h，H 26m，电机18.5kW，3 台，其中 2 用 1 备，将清水池中的脱盐水送入旧矸石山上的 1000m3饮用水储水池，可供全矿井用水。反洗排水池：有效容积 1
15、00m3，承接瓷砂过滤器的反洗排水和反渗透装置的反洗排水。设 WQR25-14-2.2A 型，Q25m3/h，H14m ，电机 2.2kW，2台，其中 1 用 1 备，将水抽到混合缓冲调节池中再处理。五、集中控制要求（一）预处理部分1、矿井排水管上设有电磁流量计，当井下水泵开始排水工作时，流量计显示管道中的流量，同时发出报警信号，告知工作人员，此时水处理站应该开始工作。2、现场安装在线浊度仪显示此时进水的浊度值或悬浮物浓度，工作人员以流量大小和浊度高低开启投加 PAC 的加药泵，并调整加药量的大小（此部分采用手动调节） 。1 号井中和池用在线 PH 计，调整投加 NaOH的加药量。3、井下水泵
16、停止工作，流量计读数为 0，此时可自动关闭 NaOH 加药泵，中和池则停止工作。4、调节水池水位显示及控制：显示仪表用数字显示调节水池水位高低。水位控制节点控制提升泵，具体操作程序为：调节水池水深 1.5m 时开启1 台提升泵；高水位水深 3.5m 时再开启 2 台提升泵；低水位水深 0.2m时停 2 台提升泵。5、提升泵流量控制及显示：提升泵启动后以沉淀池出水三角堰计量流量的大小，以此数据用人工调节絮凝池投加 PAC 的量。当提升泵全部停止工作时，可自动停 PAC 加药泵。6、滤池自动控制：每格滤池达到高水位时，电动闸门开启，滤池反冲洗6min 后电动闸门关闭。7、转输水池水位显示及控制：显
17、示仪表用数字显示转输水池水位高低。告知加压泵是否可以启动，不参加控制。低水位水深 0.2m 时，停 2 台加压水泵。8、加药装置及消毒器设备本身自带控制设备，不参与集中控制。9、污泥池自动控制：当污泥池高水位，自动开污泥泵，将水送入选煤厂处理；当污泥池低水位时，自动停污泥泵。（二）深度脱盐水处理部分1、加压泵启动：当转输水池水深1.5m 时，告知可以具备启动条件（单并一定启动） 。如需 RO 进行工作时，必须先由人工启动待正常运行后方可开启反渗透装置。2、反渗透装置为全自动运行。测量压力、流量、进出水含盐量、PH 值、水温等，采用成套 PLC 控制装置控制，相关传感器等一并成套。但反渗透装置的
18、运行状态应反应到控制室内。3、清水池水位显示及控制：显示仪表用数字显示清水池水位高低。清水池溢流水位报警并提示立即停运反渗透装置。清水池水深 1.5m 时开启 1台清水泵；高水位时再开启 2 台提升泵；低水位水深 0.2m 时停 2 台清水泵。4、浓水池水位显示及控制：显示仪表用数字显示浓水池水位，浓水池高水位时，开浓水泵，将水送到灌浆场地及选煤厂；浓水池低水位时，停浓水泵。5、反洗排水池水位显示及控制：显示仪表用数字显示反洗排水池水位，反洗排水池高水位时，开反洗排水泵，将水送到混合缓冲调节池；当反洗排水池低水位时，停反洗排水泵。六、施工安装及质量验收1、本图尺寸以毫米计，标高以米计，系相对标
19、高，处理站场地平整标高998.50m 定为0.00m。管道标高均指管中心标高。2、工艺管道管材钢管：普通焊接钢管采用法兰及焊接连接，小直径管可使用钢零件或锻铁零件螺纹连接。喷塑复合钢管采用卡箍或法兰连接，采用法兰连接时，法兰盘在焊接后亦需作喷塑处理。工程塑料管 ABS：采用 ABS 胶粘接，与管件阀门相连接处用 ABS 法兰连接，钢管与 ABS 管相接处用法兰或螺纹连接。不锈钢管：材质为 1Cr18Ni9Ti，不锈钢焊条氩弧焊接，不锈钢需用等离子切割。排水铸铁管：承插口石棉水泥砂浆接管排水钢筋混凝土管：平口，水泥砂浆抹带接管排水塑料管：材质 UPVC，PVC 胶粘接油漆防腐不锈钢设备及管道可不
20、做防腐处理，为了面漆颜色区别，管外表面涂面漆两道防腐。碳钢设备的外表面涂红丹底漆一遍，绿色面漆两遍防腐。钢管及支架等钢件，明装部分涂红丹底漆一遍，环氧树脂漆两遍防腐。埋地部分沥青底漆一遍，黑色沥青漆两遍防腐。明装的 ABS 管在室外或池外部分，为防止紫外线曝晒使其老化，外表面用金属箔不干胶带包裹，而后用彩色不干胶条粘上，以示区分不同用途的管道。面漆颜色给水管：绿色（指工艺管道） ，生活给水管涂银粉。脱盐水管：天蓝色污水管：深兰色污泥管：黑色投药管：在 ABS 管上粘橙色不干胶条带，不锈钢管涂橙色。消毒液管：在 ABS 管上粘红色不干胶条带，不锈钢管涂红色管道保温：室外明露管道，采用聚氨脂泡沫塑
21、料瓦块保温，厚度3cm，外包玻璃布，而后再刷环氧树脂保护层。管道支架：特殊支架本套图纸中均绘制了大样图，一般支架均用国标 03S402 图，施工时按国家标准图要求选取和加工。管道的试压：管道安装完毕后需作水压试验，水压试验时应排除管道内的空气，灌满清水对管道进行浸润，浸润时间钢管不小于 1 天。试验压力：钢管为工作压力加 0.5MPa，但不得小于 1 MPa。ABS 管为工作压力加 0.2 MPa。铸铁管：当试验压力1 MPa 时，为工作压力的 2 倍，当试验压力1MPa 时，为工作压力加 0.5 MPa。场地排水管道闭水试验：闭水试验在回填土之前进行，将管道充满水，经 24h 再试验，试验的
22、水位为检查井的井口标高，漏水量的试验时间不小于 30min，DN300 管道允许漏水量 1.167L/hm，经 4h 不漏水为合格，记录在试验时间内保持注水高度所补充的水量，不应超过预先试验的数值。其余管道试压均按给排水管道施工及验收规范执行。3、所有土建工程在施工中必须与工艺图进行校对，特别是设备基础留洞及工艺管道留洞位置，并按工艺图尺寸标高，将预埋套管安装在池壁内，与土建工程同时施工，不允许事后打洞，以免漏水。4、土建工程完毕后，必须进行水池的冲水试验，将池充满水，检查是否有渗漏，及时修补。冲水试验需在抹面之前，充水三次，每次充水 1/3 水深，每次充水结束稳定 2 天，观察和测试渗漏情况
23、，扣除管道的渗漏因素，24h 渗漏率应小于 1/1000。根据观察到的渗漏，视具体情况修补。5、所有设备均由施工单位负责就位安装，生产厂家只负责设备内部的管道安装。所有与施工设备相连接的管道，均由施工单位安装。6、水泵基础在土建施工中顶面预留 3050mm 找平层，待将水泵安装就位用垫铁调平后，再用细石混凝土和 1：2 水泥砂浆抹平。预留地脚螺栓孔必须在设备到货后，校核螺孔尺寸并安装就位后用细石混凝土二次封填。膨胀螺栓在安装时打入基础，不可事先预留。7、支架位置图中绘入了相对位置，未注尺寸，目的是允许在施工中根据具体情况适当调整。8、排水检查井均选用国标图。9、各单位工程的特殊施工要求，见施工
24、图各分册的说明。10、 由于处理站场地较小，因此本设计的室外管道大部分标注了定位尺寸，一部分只给出了管道的走向，系统图及材料表中给出了零件及管材，在实际操作时可根据具体情况调整。11、 滤床的装填采购运输均由施工单位办理，设计予以指导施工。12、 为了便于中和除铁曝气，混合缓冲调节池目前按露天设置，如经过冬季运行出现冰冻现象，则需补加保温棚建筑。13、 未尽事项在施工中酌情处理。七、运行管理1、本工程分矿井水处理工段和深度处理工段两个部分，全厂运行操作均集中在水处理车间内，污泥提升有信号传到水处理车间即可。2、在设备安装完毕后，需进行单机试验，水泵必须连续运行 72h，并记录其运行情况。3、单
25、机运行合格后，方可进行系统试运行，首先将系统充满清水，在清水情况下，运行所有的系统和设备，待将跑冒滴漏以及各种不正常情况相应处理后，才能引入井下排水进行试运转。4、斜管必须绑扎在底部支架上，防止其漂浮。另外斜管应向进水方向倾斜，不可反向。5、斜管下部在运行一段时间后，将形成悬浮泥渣层，原水必须穿过泥渣层后再进入斜管，因此将极大地增强处理效果。从池顶面应能看清斜管，尽量使出水为 10NTU，以此调整加药量，出水浊度不允许超过20NTU，以免加大滤池负荷。运行中要保持泥渣层的稳定，排泥不可过多，避免将悬浮泥渣层排空。另外也不可使泥面过高，不要发生翻池现象，一旦发现某处有云状泥渣升出斜管顶面，必须立
26、即打开此处的排泥管进行排泥。一般每班排泥一次，但由于排泥斗容积小，每根排泥管排泥时间约 1min 左右。6、滤床的铺设滤池的承托层组成为：由下而上在最底部用100mm 的特大卵石由人工紧密排列铺设一层，防止在反冲洗时冲动，保证滤床不塌陷，而后按下述方式铺设。特大卵石 粒径100mm 厚 100mm大卵石 粒径 64-32mm 厚 100mm粗陶粒 粒径 32-16mm 厚 100mm大陶粒 粒径 16-8mm 厚 50mm中陶粒 粒径 8-4mm 厚 50mm小陶粒 粒径 4-2mm 厚 50mm总厚 450mm卵石应尽量选用三相尺寸较均匀者，不允许装入片状或角状砾石。卵石应冲洗干净，不含泥土
27、和草根。滤料采用单层陶粒滤料，粒径 0.5-2.0mm，厚 1000mm，滤料应符合下述标准，其视密度 1.0-1.19g/cm3，孔隙率 55，不含泥土、云母和有机杂质。滤料的水浸出液应不含有毒物质，盐酸可溶率不应大于 2.83，小于 0.5mm 粒径的不应大于 3，上限粒径不应大于 2mm，滤料第一次应装填 1100mm，在冲洗时会将小颗粒滤料冲出，以保证滤床有足够的厚度。7、冲洗滤料调整冲洗强度，首先将调节用方形闸门开启 100mm，而后徐徐转到手轮使闸门上升，观察出水堰板上的水头高度，使其值为 80mm 左右，此时固定手轮位置不再转动，反洗水量已达到设计要求。每格滤池需冲洗 2-3 次
28、，方可达到使用要求。在冲洗时应观察陶粒的膨胀情况，如膨胀高度过大，陶粒已冲入反洗排水槽中，表示反洗强度过大，应将调节闸门关小，使陶粒不冲出为止，记录此时出水堰板的水头高度，今后按次冲洗流量运行。8、滤池第一次充水启动必须由底部集水区进水，此时开启池顶进水分配渠端部专用的初次进水闸板，即可将原水从集水区流入池内，使水面缓慢平稳上升，在水位由下往上增高的同时，将滤池及承托层内的空气赶出，待水位已高出反洗排水槽顶面时，即可关闭初次进水闸板，而由该格滤池的进水闸板门进水。9、调节进水闸板门，使每格滤池的进水量相等。调好后即可锁定，不再变动，待到检修该格滤池时再关闭。10、 由于水处理站自动化程度高，更
29、需加强管理和进行各项数据监测，每日应有化验和正规的报表，化验项目包括进水和出水的水质化验分析，目的是能达到充分的水量、足够的水压、合格的水质、经济的成本，以满足用户对供水的需要。11、 运行记录内容：水泵的水量、水压、电流、电压、停开时间加药间：投药量、每天配药量、消耗原材料、耗电量沉淀池：排泥时间、排泥历时、次数、流量计的瞬时流量滤池：冲洗周期、堰板上水头高度水池：水位反渗透装置：流量、水压、PH 值、TDS12、 化验记录内容水源水质全分析：第 1 年每月 1 次，作为运行调整数据的依据和深入了解全年水质变化的规律，第 2 年以后每季度化验 1 次。原水和出水：PH 值、总硬度，每天 1 次。沉淀池进口、出口、滤池出口的浊度每小时 1 次。清水池出口余氯每小时 1 次出厂水每季度送卫生防疫站化验验证 1 次。13、 原始记录主要有值班记录、设备维修记录和工作日志，统计报表则是在原始记录的基础上汇编而成，可分为日统计、月统计、年统计，又可分为运行、设备、化验、财务报表等。14、 运行维修值班人员在填写值班记录、维修记录和工作日志时，一定要及时、准确、完整、真实、清晰地将值班事项记录下来，统计报表则要定时、系统、准确、精练地反映水处理站运行管理的关键信息。
