1、矿井水处理工程 技术方案,北京海鹰国信环保工程科技有限公司城市水资源开发利用（北方）国家工程研究中心,目录,第1部分 前言 第2部分 矿井水净化处理 2.1 工艺比较 2.2 设计原则和依据 2.3 工艺设计 2.4 工程设计 2.5 电气设计 2.6 仪器、仪表和自控设计 第3部分 矿井水深度处理 3.1 概述 3.2 工艺设计 3.3 工程设计 3.4 电气设计 第4部分 结论,第部分 前言,通二煤矿是一个老矿井，每天有大量矿井水涌出。通二煤矿矿井水有三个排放点，副井西矿井水排放量为4.5m3/min，主井西矿井水排放量为6m3/min，主副井东矿井水排放量为6m3/min。三个排放点的合
2、计排放量即通二矿矿井水总排放量为16.5m3/min，即990m3/h，即23760 m3/d。,通二煤矿排出的矿井水属于 “含悬浮物高矿化度矿井水”。通二煤矿矿井水不仅以煤粉为主的悬浮物含量高，而且溶解性总固体、硬度、硫酸盐含量超过国家饮用水的标准，但超出标准不算太多，属于水质较好的矿井水。,第部分 前言,2007年10月1日实施的煤炭工业污染物排放标准GB20426-2006对矿井水的溶解性总固体、硬度、硫酸盐的排放限值没有具体要求。按照此标准，通二煤矿的矿井水只需去除悬物处理，即“矿井水净化处理”，即可达到排放标准或作为煤矿一般工业用水（如井下防尘、电厂循环冷却水等）。但是，由于通二煤矿
3、的矿井水处理后作为煤化工用水，根据煤化工用水的水质要求（超过国家饮用水标准），通二煤矿的矿井水进行净化处理后，必须再进行矿进水脱盐处理，即“矿井水深度处理”。,第部分 前言,按煤化工项目的要求，符合煤化工水质标准（水质要求见附表）需水量为500m3/h，即通二煤矿矿井水深度处理淡化出水500m3/h。 按矿井水深度处理的产水率70%计，矿井水深度处理进水为50070%715m3/h。矿井水净化处理过程中排泥反冲排水损失水按5%计，则矿井水净化处理水量为：715(1-5%)753m3/h。,第部分 前言,2.1.工艺比较,第2部分 矿井水净化处理,常规混凝过滤方案：,第2部分 矿井水净化处理,优
4、点：高效澄清池是集混合、絮凝、沉淀于一体的水处理构筑物，且在反应过程中有部分污泥回流，使水中颗粒物质的浓度提高，有利于悬浮物质和絮体间的相互碰撞，增大絮体的粒度，加快絮凝体的沉降速率，可有效提高混凝、沉淀处理效果，因矿井水絮凝反应物（即矾花）的沉降速度慢于普通地表水，为确保澄清池的处理效果，在其清水区安装矿井水专用高效增强沉淀装置，在分离区环向敷设。,高效澄清池,缺点：根据本项目中，矿井水中的煤粉为有机物和无机物的复合体，不同煤化阶段的煤分子结构大不相同，煤粒表面所带电荷数量也不相同，因而其亲水程度各异，这样矾花形成困难，混凝沉降效果差。且药品投加量大，会造成后续深度处理系统污染快，清洗频繁。
5、,第2部分 矿井水净化处理,优点：多介质滤池利用石英砂和无烟煤作双层滤料，能较完全地去除水中悬浮物和胶体，且具有自动反冲洗能力。 缺点：冲洗时要求高，反冲效果不太好，会发生滤料跑失现象。,多介质滤池,第2部分 矿井水净化处理,系统优化后的超声强化混凝过滤方案：,第2部分 矿井水净化处理,特点：由城市水资源开发利用（北方）国家工程研究中心与北京海鹰国信环保工程科技有限公司共同研制开发新型管道混合反应装置（专利号ZL：200920013000x） ，此装置具有水头损失小，抗负荷能力强，混合效果好的特点。装置的主管内装有超声波震子盒，将电能转成机械能，产生超声波，超声波的空化作用可将液体震碎成大量微
6、小气泡，这些小气泡的周围产生局部高温高压，使得絮凝剂充分快速混合在水中，利用超声波使难絮凝的悬浮物达到吸附电中和脱稳作用，同时可氧化部分有机污染物。,超声强化反应设备,第2部分 矿井水净化处理,本项目中，由于矿井水矾花形成困难，混凝沉降效果差，因此要选择有效的混合工艺与絮凝工艺相结合，才可使形成的絮体有较大密度，有利沉淀池运行及过滤后续处理。本方案中采用新型管道混合反应装置与管式静态混合器相结合的混合工艺，利用两种混合设备的优点，互补对方缺点，达到混合效果最优。,第2部分 矿井水净化处理,优点：由城市水资源开发利用（北方）国家工程研究中心与北京海鹰国信环保工程科技有限公司共同研制开发的双级斜板
7、沉淀池（专利号：ZL200720016160.0）克服了常规沉淀池的缺定，改进了常规沉淀池布水、集水、排泥等各个环节，合理利用水力条件，提高沉淀效果，增加沉淀池的负荷率。 双级斜板沉淀池由双向流斜板沉淀池和变间距斜板沉淀池组合而成，具有抗负荷能力强，出水稳定、占地面积小的典型特点。,网格絮凝斜板沉淀池,第2部分 矿井水净化处理,双向流斜板沉淀池因双向流斜板装置（专利号：ZL200720016160.5）而得名。双向流斜板独特的外形设计将排泥、出水在同一装置内有效分离开，使得排泥和出水两种方向，互相不干扰，在相同有效的沉淀面积内，提高了板间流速，增加了沉淀池的水力负荷，因为减少了系统的占地面积。
8、 变间距斜板沉淀池内置变间距斜板，由于斜板间距的突变，使得接触区形成涡流区，利用水力条件使得絮体在斜板内二次絮凝，吸附细小颗粒，起到过滤网捕的作用，保证了出水水质以及供水安全。,缺点：材料消耗多，一次性投资较大。,第2部分 矿井水净化处理,优点： 1、采用双层滤料，滤料含污能力强。 2、采用气水反冲洗，因在反冲洗时反冲洗排水阀（板）工作过程中是从090范围内来回翻转而得名。由于反冲洗时关闭排泥水阀，高速反洗，反冲洗效果好，耗水量少（按反冲洗周期24小时计，反冲洗水量仅占产水量1.56） 3、土建结构简单，投资较省，施工方便，工期短。 4、反冲洗时不会出现滤料流失现象。 5、运行自动化程度高，便
9、于管理。,翻板滤池,缺点： 一次性投资较大。,发明专利马军，刘伟。高铁酸盐水处理剂制备及除污染工艺。03108924.0 本发明涉及一种多功能水处理药剂的制备与除污染技术。采用廉价的亚铁盐，经过改性处理得到反应活性较高的三价铁，再经过氧化过程制备高铁酸盐。本法工艺简单，能耗低，产品质量稳定，成本低廉。本发明制备的高铁酸盐产品，由于具有强氧化性并同时具有絮凝剂的特点，对天然水体中的多种污染物有广谱的去除作用。高铁酸盐预氧化处理具有氧化、吸附、共沉、消毒、杀菌、除藻等多功能的净水效能。相对常规混凝处理，水中有机污染物和重金属的去除效率提高50左右；除藻效率提高1倍。此净水方法的优点是高效、经济、运
10、行管理方便，不需要增加大型设备，不需改变现有的常规处理工艺流程，易于在水厂推广应用。,新型管道混合反应装置（专利号ZL：200920013000x）此装置具有水头损失小，抗负荷能力强，混合效果好的特点。装置的主管内装有超声波震子盒，将电能转成机械能，产生超声波，超声波的空化作用可将液体震碎成大量微小气泡，这些小气泡的周围产生局部高温高压，使得絮凝剂充分快速混合在水中，利用超声波使难絮凝的悬浮物达到吸附电中和脱稳作用，同时可氧化部分有机污染物。,第2部分 矿井水净化处理,经过上述两个方案的对比，方案二从一次性投资成本上相当于方案一，但从系统的运行稳定、出水水质、设备维护成本、操作人员的劳动强度及
11、日常运行成本等方面比较，方案二更适合该项目的矿井水净化处理。安徽芜湖电厂矿井水处理（500吨/时） 辽宁葫芦岛水厂（5万吨/天） 黑龙江依兰县水厂（2万吨/天）,综述：,2.2.设计原则和依据 2.2.1设计原则 （1）严格执行国家和地方环境保护的有关法规，确保矿井水处理后各项指标达到设计要求，矿井水处理后加以利用，提高矿井水资源化利用率。 （2）立足国内，采用技术先进、经济可行的处理工艺，降低工程投资和水处理成本。 （3）设计采用的矿井水处理设施高效、节能；运行、维修方便且能长久正常运行。,第2部分 矿井水净化处理,（4）构筑物布置时力求紧凑合理，减少占地面积，降低工程投资，同时管理方便。
12、（5）根据现代化煤矿企业特点，采用可靠的自控监控系统，确保处理水量和出水水质。 （6）处理构筑物力求美化，站区充分考虑绿化。,第2部分 矿井水净化处理,2.2.2 采用的标准、规范和资料 1)室外给水设计规范(GB50013-2006) 2)室外排水设计规范(GB50014-2006) 3)城市杂用水水质标准(GB/T18920-2002) 4)生活饮用水卫生标准(GB5749-2002) 5)地面水环境质量标准(GB3838-2002) 6)中华人民共和国水污染防治法 7)煤炭工业矿井设计规范(GB50215-2005) 8)煤炭工业给水排水设计规范(MT/T5014-96),第2部分 矿井
13、水净化处理,9)建筑给水排水设计规范(GB500152003) 10)建筑设计防火规范(CBJ1687) 2001年版 11)泵站设计规范(GBT5026597) 12)给水排水管道工程施工及验收规范(GB5026897) 13)给水排水构筑物施工及验收规范(GBJ14190) 14)建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范 (GB502422002) 15)生活饮用水水源水质标准(CJ302093),第2部分 矿井水净化处理,第2部分 矿井水净化处理,2.2.3 设计处理水量 按照集团公司的规划要求，本工程的矿井水净化处理部分设计处理水量18072m3/d，即753m3/h。 考虑处理过程的损
14、耗5%，矿井水净化处理出水水量为：18072（15%）17168m3/d，即715m3/h。,第2部分 矿井水净化处理,2.2.4 设计处理水质 1）通二煤矿矿井水水质情况 通二煤矿矿井水的主要污染物为悬浮物（煤粉）、色度、浑浊度、细菌学、氯离子、硫酸根离子及溶解性总固体等指标，具体指标如下：,第2部分 矿井水净化处理,2）矿井水净化处理设计进水水质,第2部分 矿井水净化处理,第2部分 矿井水净化处理,3）矿井水净化处理设计出水水质,2.3 工艺设计,2.3.1通二煤矿矿井水的类型和特性 通二煤矿矿井水属于“含悬浮物矿井水”和“高矿化度矿井水”类型的矿井水，简称“含悬浮物高矿化度矿井水”。含悬
15、浮物矿井水的特性不同于普通地表水（高矿化度矿井水的特性将在矿井水深度处理章节中阐述），其水质具有明显的煤矿行业特点，具体如下：,第2部分 矿井水净化处理,（1）悬浮物含量很不稳定、悬浮物浓度差异较大，且大部分的悬浮物含量远高于地表水，感官性状差； （2）悬浮物粒度小、比重轻、沉降速度慢。矿井水中悬浮物颗粒直径较小，平均只有28m，总悬浮物中约85%以上的粒径在50m以下；煤粉的平均密度一般只有1.31.5g/cm3，远远小于地表水系中泥砂颗粒物的平均密度2.42.6g/cm3；,第2部分 矿井水净化处理,第2部分 矿井水净化处理,（3）矾花形成困难，混凝沉降效果差。矿井水中的煤粉为有机物和无机
16、物的复合体，不同煤化阶段的煤分子结构大不相同，煤粒表面所带电荷数量也不相同，因而其亲水程度各异。 （4）不同的含悬浮物矿井水，由于悬浮物含量和煤屑在悬浮物中的所占比例不同，使得CODMn 差异较大，但CODMn是由于煤屑中碳分子的有机还原性所致，在水中十分稳定，它将随着悬浮物的去除而消失，故不需要进行生化处理。,2.3.2 工艺流程及说明,第2部分 矿井水净化处理,第2部分 矿井水净化处理,通二煤矿井下矿井水首先进入到预沉调节池，调节水质及水量，去除易沉淀大颗粒悬浮物，产生的煤泥水进入到煤泥水浓缩池。然后通过提升泵进入到超声强化反应设备，投药点设置在超声强化反应设备前端，经过混合后，进入到网格
17、絮凝双级斜板沉淀池，沉淀池排水进入到煤泥水浓缩池，PAM在网格反应前段投加。沉淀池出水后，进入到翻板滤池，去除水中悬浮物，达到国家水质标准，考虑到节约用水问题，翻板滤池的反洗排水进入到集水池，最终返回到预沉调节池，重新进入到系统内处理。翻板滤池反洗水来自净化水池。,第2部分 矿井水净化处理,2.3.3 工艺特点,（1）本工艺是目前煤矿处理矿井水中悬浮物比较成熟的净化处理工艺，能有效去除矿井水中的悬浮物和胶体，保证出水水质要求，该工艺技术先进、运行方便可靠。 （2）预沉调节池不仅能使井下排水均质、均量，有效地承受井下泵房不定量排水产生的冲击负荷，保证处理设施正常运行，而且能起到很好的预沉作用。,
18、第2部分 矿井水净化处理,（3）对矿井水处理工艺，高效澄清池与多介质滤池采取高差布置，使高效澄清池的出水自流进入多介质滤池过滤，节省动力消耗，降低了工程投资和水处理运行费用。 （4）处理工艺中采用了模拟屏、上位机和PLC自动控制，实现自动加药、自动排泥、在线监测和全过程控制，进出水水质、水量、水池液位连续动态显示，动力设备联锁控制等，自动化程度高，有效地减少了设备操作和维护的工作量，同时确保了处理效果。,第2部分 矿井水净化处理,2.4 工程设计,2.4.1 系统组成,预沉调节池、超声强化反应设备、网格絮凝双级斜板沉淀池、翻板滤池、煤泥水浓缩池、煤泥压滤装置、集水池、加药系统,2.4.1.1
19、预沉调节池,主要功能为进行矿井水水量调节和均质。由于矿井水排水具有时段不均匀性、时段变化系数大的特点，应尽量减少冲击负荷的影响，使后继水处理单元接受的矿井水水质稳定、,第2部分 矿井水净化处理,水量恒定，系统能稳定、连续运行。矿井水直接进入预沉调节池，矿井水滞留时间约为4小时，进行自然沉淀后，经过提升泵进入超声强化反应设备。,预沉调节池1座2格，半地下式钢砼结构，总容积： 4000m3，外形尺寸：42.6024.904.0m,第2部分 矿井水净化处理,预沉煤泥泵,预沉煤泥泵采用立式排污泵，5台（4用1备），1台备用于仓库，流量50m3/h，扬程22m，功率5.5kw,材质碳钢，用于将预沉调节池
20、泥斗内的煤泥水提升到煤泥水浓缩池。,第2部分 矿井水净化处理,桁架刮泥机,桁架刮泥机，2台（2用），桁架提板式，预沉调节池每格各设1台，行走速度1.0m/min ，升降功0.80kW，行走功率1.10kW,材质碳钢，用于将预沉调节池底的煤泥刮入泥斗内。,第2部分 矿井水净化处理,提升水泵,提升水泵采用立式污水污物泵，4台（3用1备），安装4台，流量240400m3/h，扬程1317m，功率18.5kw,材质碳钢，用于将预沉调节池内的矿井水提升后进入高效澄清池。,潜水排污泵,潜水排污泵，1台，流量1030 m3/h，扬程84m，功率0.75kw,材质铸铁，用于将提升泵房积水坑内水提升至排水沟外排
21、。,第2部分 矿井水净化处理,2.4.1.2 超声强化反应设备,超声强化反应设备是由城市水资源开发利用（北方）国家工程研究中心与北京海鹰国信环保工程科技有限公司共同研制开发新型管道混合反应装置，此装置具有水头损失小，抗负荷能力强，混合效果好的特点。装置的主管内装有超声波震子盒，将电能转成机械能，产生超声波，超声波的空化作用可将液体震碎成大量微小气泡，这些小气泡的周围产生局部高温高压，使得絮凝剂充分快速混合在水中，利用超声波使难絮凝的悬浮物达到吸附电中和脱稳作用，同时可氧化部分有机污染物。,吸水井,吸水井采用半地下式钢砼结构，总容积100m3，池数1座2格，外形尺寸8.53.64.0m。,第2部
22、分 矿井水净化处理,新型管道反应器 新型管道反应器2台，单台流量360m3/h，单台功率6KW，材质不锈钢，用于药剂混合，安装于絮凝池前端。,管道静态混合器 管道静态混合器2台，单台流量360m3/h，材质碳钢防腐，用于药剂混合，安装于絮凝池前端。,第2部分 矿井水净化处理,2.4.1.3 网格絮凝双级斜板沉淀池,网格絮凝双级斜板沉淀池由城市水资源开发利用（北方）国家工程研究中心与北京海鹰国信环保工程科技有限公司共同研制开发的双级斜板沉淀池克服了常规沉淀池的缺定，改进了常规沉淀池布水、集水、排泥等各个环节，合理利用水力条件，提高沉淀效果，增加沉淀池的负荷率。 双级斜板沉淀池由双向流斜板沉淀池和
23、变间距斜板沉淀池组合而成，具有抗负荷能力强，出水稳定、占地面积小的典型特点。,第2部分 矿井水净化处理,双向流斜板沉淀池因双向流斜板而得名。双向流斜板独特的外形设计将排泥、出水在同一装置内有效分离开，使得排泥和出水两种方向，互相不干扰，在相同有效的沉淀面积内，提高了板间流速，增加了沉淀池的水力负荷，因为减少了系统的占地面积。 变间距斜板沉淀池内置变间距斜板，由于斜板间距的突变，使得接触区形成涡流区，利用水力条件使得絮体在斜板内二次絮凝，吸附细小颗粒，起到过滤网捕的作用，保证了出水水质以及供水安全。,网格絮凝双级斜板沉淀池采用半地下式钢砼结构，数量2座，设计流量为380 m3/h（单座），单池外
24、形尺寸为7235.5m。,第2部分 矿井水净化处理,2.4.1.4 翻板滤池,第2部分 矿井水净化处理,翻板滤池是一种气水反冲洗滤池，因在反冲洗时反冲洗排水阀（板）工作过程中是从090范围内来回翻转而得名。具有出水水质明显提高、反冲洗水量少、反冲洗时间短、基建投资省、施工简单、工期短等优点。具体如下：,滤料、滤层可多样化选择 根据滤池进水水质与对出水水质要求的不同，可选择单层均质滤料或双层、多层滤料，亦可更改滤层中的滤料。一般单层均质滤料是采用石英砂（或陶粒）；双层滤料为无烟煤与石英砂（或陶粒与石英砂）。当滤池进水水质差（如原水受到微污染，含TOC较高时），可用颗粒活性炭置换无烟煤等滤料。,第
25、2部分 矿井水净化处理,滤料反冲洗净度高、周期长与容污能力强 翻板滤池出水水质比一般低水头反冲滤池出水水质好 反冲洗水耗低、水头损失小 双层气垫层，保证布水、布气均匀 气水反冲系统结构简单，施工进度快,翻板滤池采用半地下式钢砼结构，数量4座，设计流量为190 m3/h（单座），单池外形尺寸为754.8m，翻板滤池利用石英砂和无烟煤作双层滤料，能较完全地去除水中悬浮物和胶体。,第2部分 矿井水净化处理,反洗水泵,反洗水泵，2台（1用1备），安装2台，流量1400m3/h，扬程16m，功率90kw,材质碳钢，用于翻板滤池的单独水洗。,第2部分 矿井水净化处理,反洗水泵,反洗水泵，2台（1用1备），
26、安装2台，流量358m3/h，扬程16m，功率22kw,材质碳钢，用于翻板滤池的气水联合反洗。,第2部分 矿井水净化处理,反洗风机,反洗风机，2台（1用1备），安装2台，流量24.5m3/h，扬程49.8m，功率37kw,材质碳钢，用于翻板滤池的气洗。,第2部分 矿井水净化处理,2.4.1.5 煤泥水浓缩池,煤泥水浓缩池采用半地下式钢砼结构，数量1座，有效容积为350m3，平面外形尺寸为10.05.0m，用于储存浓缩预沉调节池及网格絮凝双级斜板沉淀池内的煤泥。,渣浆泵,渣浆泵为螺杆泵，2台（1用1备），安装2台，流量56.88m3/h，扬程61m，功率30kw,材质碳钢，用于提升煤泥水浓缩池中
27、的煤泥水到压滤机。,第2部分 矿井水净化处理,潜水搅拌机,潜水搅拌机1台，叶轮直径620 池深5.0m，功率7.5kw,材质碳钢，用于煤泥水浓缩池的搅拌。,2.4.1.6 煤泥压滤装置,目前，国内采用煤泥水压滤的方法是板框压滤或带式压滤。该方法的优点是处理彻底，压滤出的煤泥饼含水率低。缺点是投资相对较大、运行成本高、机械设备故障多，特别是板框压滤工人劳动强度大。 根据以上的分析，结合煤矿的实际条件，本工程设计采用在矿井水处理厂内将煤泥水浓缩后，再由压滤机进行脱水处理。,第2部分 矿井水净化处理,厢式自动拉板压滤机,厢式自动拉板压滤机1台，过滤面积100平方，材质 增强聚丙烯，用于煤泥水的压滤处
28、理。,电动葫芦,电动葫芦1台，起重量1t，起升高度 h6m，功率1.9KW，用于安装或检修时提升压滤机。,第2部分 矿井水净化处理,电动葫芦,电动葫芦2台，起重量10t，起升高度 h9m，功率16.1KW，用于安装或检修时提升压滤机。,第2部分 矿井水净化处理,2.4.1.7 集水池,净化水池采用半地下式钢砼结构，数量1座，有效容积为240m3，平面外形尺寸为8.38.34.2m，用于储存翻板滤池的反洗排水、煤泥压滤液及上清液溢流等，然后返回到预沉调节池进行再次净化处理。,集水泵,集水泵自藕式安装，2台（1用1备），安装2台，流量60m3/h，扬程18m，功率5.5kw,材质碳钢，用于提升集水
29、池中的水到预沉调节池。,第2部分 矿井水净化处理,2.4.1.8 均质水池,均质水池采用半地下式钢砼结构，数量1座，有效容积为420m3，平面外形尺寸为18.06.54.2m ，用于储存处理后的矿井水。,均质水泵,均质水泵为自藕式安装，2台（1用1备），安装2台，流量100200340 m3/h，扬程312417 m，功率22kw,材质碳钢，用于提升均质水池中的水到外排水沟。,2.4.1.9 加药装置,加药设备包括溶药设备4套和贮药设备4套，溶药设备型号MK-RY-1000（非标），贮药设备型号MK-CY-2500（药箱现场加工，非标设备厂家配套）；非标设备包括搅拌机4台、加药计量泵6台、过滤
30、器6只、计量泵阻尼器6只、电动放药阀6只、虹吸控制阀2只。,第2部分 矿井水净化处理, PAC/PAM加药设备,PAC/PAM加药设备、PAM加药装置,手动葫芦1台，起重量0.5t，起升高度 h9m，用于安装或检修时均质水泵用。,手动葫芦,第2部分 矿井水净化处理,PAM加药装置包括溶药设备1套和贮药设备1套，溶药设备型号MK-RY-500，贮药设备型号MK-CY-1000（加药箱现场加工，非标设备厂家提供）；非标设备包括加药计量泵5台、计量泵阻尼器5只、过滤器5只、搅拌机2台、电动放药阀3只。, PAM加药设备,第2部分 矿井水净化处理,2.5 电气设计, 设计范围,本工程设计包括矿井水处理
31、厂动力配电、照明配电、自控系统及检测仪表设计。, 设计依据,工艺专业提供的要求及相关电气设计规范，主要设计规范有： 供配电系统设计规范(GB50052-95)； 低压配电设计规范(GB50054-95)； 工业与民用电力装置的接地设计规范(GBJ65-83)。, 负荷计算,第2部分 矿井水净化处理,矿井水处理厂计算有功功率1194.25kW，最大视在功率1327kVA,自然补偿因素0.9,变压器复合率82.9%。水处理厂民用动力负荷按10kW估算，厂房、道路及场地照明按10kW估算。处理站所有负荷均由通二的原有6KV变压器馈出，共五条回路（5个开关），若原有变压器满足不了要求，新设变压器型号为
32、S11-M-1600KVA/6.3-0.4,位置根据矿上实际情况确定。, 配电系统,第2部分 矿井水净化处理,水处理厂的动力设备为分散布置，均为三相380/220V低压电源供电，站内民用动力及照明为三相电源分配使用，较为简单，设计处理站供电采用放射式供电方式，优点是安全可靠。 设计要求低压配电位置尽可能靠近负荷中心，由于站内大功率用电设备主要为提升泵、供水泵，其他动力及照明负荷较小，考虑到场地构筑物布置，配电室设置在水处理车间内。 水处理厂供配电主要设备有电源进线柜及低压配电柜，为GGD型。进线柜和配电柜对配电回路可以实现电压、电流等电量参数的检测和显示，对电机回路实现过流、过载、断相、欠压等
33、故障保护。, 动力设备的启动和控制方式,第2部分 矿井水净化处理,动力设备的启动方式依据功率大小不同分为直接启动和软启动器启动。加药计量泵为变频器启动，由PLC控制变频器，最终由变频器控制加药计量泵的加药量。 所有动力设备均可实现集中手动、中控室自动和就地控制三级控制。集中手动在配电柜面盘上实现，自动控制由中控室上位机实现，就地控制由设备旁就地按钮箱实现。, 电缆敷设,第2部分 矿井水净化处理,电缆敷设为沿电缆沟或桥架敷设，无电缆沟和桥架的地方，穿镀锌钢管埋地暗敷设。, 接地,处理厂低压配电系统接地型式采用TN-C-S系统，在电源进户处做重复接地。配电系统工作接地与所有电气设备金属外壳的保护接
34、地共用一组接地装置，并与自控系统共用接地装置，接地电阻不大于1欧。, 照明,室内及场地照明均采用三相五线制，三相电源平均分配使用。室内照明主要采用日光灯；泵房采用工厂灯，光源为白炽灯；场地照明采用道路灯，光源为高压钠灯。,2.6 仪器、仪表和自控设计,第2部分 矿井水净化处理,仪器、仪表,通二煤矿矿井水处理工程仪器、仪表主要包括在线高浊、低浊传感器、变送器和二次仪表，在线水处理流量传感器、变送器和二次仪表，在线水池和加药箱液位传感器、变送器和二次仪表，在线压力传感器、变送器和二次仪表。,自控设计,自动控制及监控系统主要包括：在线监测、自动加药、自动排泥、液位联锁、PLC自控、全过程监控等。,第
35、2部分 矿井水净化处理,（1）在线监测主要包括矿井水处理流量、加药量、水池液位（预沉调节池、煤泥水浓缩池、清水池、集水池）、加药设备液位等。,（2）自动加药。根据矿井水原水水质、处理水量的变化，通过进口计量泵根据水量、水质自动准确投加混凝剂和助凝剂。,（3）自动排泥。根据矿井水进水浊度、处理水量的变化，通过PLC系统和可控电动阀实现自动排泥，排泥工艺参数可通过上位机进行修改。,（4）液位联锁控制。水泵、电动阀和液位之间实现联锁控制，报警上、下限液位和联锁上、下限液位可通过上位机进行修改。,第2部分 矿井水净化处理,（5）报警及保护功能。当发生电气、液位、机械等故障时系统进行声、光报警，并采取相
36、应措施。现场控制柜具有手动功能，以保证矿井水处理系统正常运行。,第3部分 矿井水深度处理工程,3.1 概述,通二煤矿矿井水的净化处理只是去水中的悬浮物、浊度、色度等指标，不能去除水中的离子成份。由于通二矿矿井水原水中很多离子成份（原水指标参照1.1.4章节）的指标不满足煤化工用水的要求，煤化工用水指标如表21所示。因此矿井水必须进行深度处理（去盐），出水才可达到煤化工用水的要求。,第3部分 矿井水深度处理工程,表21 关于焦化项目生产水及循环水水质指标,第3部分 矿井水深度处理工程,3.2 工艺设计,（1）给水工程设计规范（GBJ13-86）； （2）工业用水软化除盐设计规范（GBJ109-8
37、7）； （3）生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）； （4）集团提供的水量、水质资料； （5）国内外淡化除盐设计规范和设计导则。,3.2.1 设计依据,第3部分 矿井水深度处理工程,3.2.2 设计水量,矿井水深度设计处理水量（即矿井水净化处理出水水量）：715m3/h； 矿井水深度处理出水的淡水水量为：71570%500m3/h，即11500m3/d（每天运行按23h计）； 矿井水深度处理出水的浓水水量为：71530%215m3/h，即4945m3/d（每天运行按23h计）。,第3部分 矿井水深度处理工程,3.2.3 设计出水水质,第3部分 矿井水深度处理工程,3.2.4 系统工艺流
38、程,3.3 工程设计,第3部分 矿井水深度处理工程,3.3.1 系统组成,预处理单元、反渗透单元、加药单元、清洗单元、控制单元,3.3.1.1 预处理单元,净化水池、原水泵、管式换热器、自清洗过滤器、自清洗过滤器反洗水泵、超滤装置、超滤水池、超滤水泵、超滤反洗水泵,净化水池/原水泵/自清洗过滤器反洗水泵,净化水池采用半地下式钢砼结构，数量1台，有效容积为950m3，平面外形尺寸为25.89.04.65m，用于储存净化处理后的矿井水。,第3部分 矿井水深度处理工程,原水泵3台，流量400m3/h，扬程37m，功率75kw,提供足够的压力 将净化水池的水送往自清洗过滤器。 自清洗过滤器反洗水泵2台
39、，流量40m3/h，扬程50m，功率15kw,提供足够的压力将净化水池的水送往自清洗过滤器反洗。,第3部分 矿井水深度处理工程,管式换热器的特点：热传系数高，耐高温高压、防垢除垢能力强。,管式换热器,在预处理进水加入管式换热器，可将预处理进水温度由15温升至25 ，满足后续超滤及反渗透系统的设计要求，增加系统产水量。,第3部分 矿井水深度处理工程,自清洗过滤器,工作原理：水从过滤器的进口进入粗滤网，然后由内而外通过细滤网流出，过滤杂质积累于滤网的内表面而引起压差的增大。粗滤网是被设计用来保护清洗装置，免其受到大颗粒杂质的损伤。 过滤器再预设的压差或时间达到时，开始自动清洗过程，过滤器清洗通,过
40、一个旋转的吸吮扫描器进行，它将杂质从滤网吸走并通过排污阀排走。,第3部分 矿井水深度处理工程,优点：较大的过滤面积，简单的结构和可靠地操作机构，使自清洗过滤器成为水质差、过滤精度要求高的场合的最佳选择。清洗时所需水量极少，即使在界限压力情况下亦有良好的清洗效果。连续清洗时所需水量极少，使得供水不至中断不至损失很多水。,本系统选用1套自清洗过滤器，规格为3英寸，过滤精度50微米 (滤筒：尼龙,叠片：PE)。,第3部分 矿井水深度处理工程,超滤装置,本方案超滤装置采用内压式膜组件，通过有机组合，便捷而有效的去除原水中非溶解性物质，为后续处理建立绝对屏障。由于超滤系统,截流物质的多种类性如：有机物、
41、胶体、毫米级的絮体、细菌、病毒及微生物等等。因而为后续反渗透设备的安全运行提供了绝对保障，并相对延长了后续设备使用寿命。,本方案超滤装置设置4套，选用海南立升超滤膜元件，型号 LH3-1060-V,膜面积40m2（每套72支），具有单套出力180m3/h，回收率90%。超滤膜中空丝内径为1.0-1.2mm，超滤膜平均截留分子量为80000道尔顿，超滤膜材质为改性PVC，经过改性后的PVC具有亲水性好，耐有机污染，耐酸碱等特点。,第3部分 矿井水深度处理工程,超滤水池/超滤水泵/超滤反洗水泵,第3部分 矿井水深度处理工程,超滤水池采用半地下式钢砼结构，数量1座，有效容积为476m3，平面外形尺寸
42、为13.18.94.65m ，用于储存超滤处理后的矿井水。 超滤水泵3台，流量360m3/h，扬程30m，功率55kw,提供足够的压力 将超滤水池的水送往反渗透系统。超滤反洗水泵3台，流量360m3/h，扬程20m，,功率30kw,提供足够的压力 将超滤水池的水送往超滤系统反洗。,第3部分 矿井水深度处理工程,3.3.1.2 反渗透单元,保安过滤器,5保安过滤器的作用是截留矿井水带来的大于5m的颗粒，以防止其进入反渗透系统。这种颗粒经高压泵加速后可能击穿反渗透膜组件，造成大量漏盐的情况，同时划伤高压泵的叶轮。切线方向进水，提供旋转水流及离心力，从而可在滤芯外侧去除一部分杂质颗粒。,保安过滤器、
43、高压泵、反渗透装置、成品水池、成品水泵,第3部分 矿井水深度处理工程,高压泵,高压泵的作用是为反渗透装置提供足够的进水压力，保证反渗透膜的正常运行。根据反渗透本身的特性，需有一定的推动力去克服渗透压等阻力，才能保证达到设计的产水量。 本单元高压泵采用ITT多级立式泵，过流件材质为不锈钢，该泵为RO装置专用泵，具有绝缘等级高、运行效率高的特点。,第3部分 矿井水深度处理工程,反渗透装置设计成6套，每套出力85m3/h。每套反渗透安装在一个撬架上。在本项目中，考虑到设备的节能、运行压力、膜的透过率、膜的脱盐率、出水的含盐量等因素，采用美国海德能公司生产的高脱盐率的反渗透膜。反渗透膜脱盐率高，单根膜
44、脱盐率可达到99.5%，同时透水性好，实现了脱盐率与透水性最佳的组合。采用此膜可提高RO出水的水质，减轻除盐系统的负担。 单套反渗透膜的排列方式采用一级二段排列，回收率可控制在70%以上。,反渗透装置,反渗透组件外壳采用优质玻璃钢RO专用容器。在RO装置停运时，用产品水自动冲洗，挤排膜和不锈钢管道中的高TDS残水，使停运后的膜完全浸泡在淡水中，可以防止膜的自然渗透造成的膜损伤，去污除垢，使装置和RO膜得到有效保养。,第3部分 矿井水深度处理工程,成品水池/成品水泵,第3部分 矿井水深度处理工程,成品水池采用半地下式钢砼结构，数量1座，有效容积为790m3，平面外形尺寸为21.58.94.65m
45、 ，用于储存反渗透系统处理后的产水。 成品水泵3台，流量262m3/h，扬程60m，功率75kw,提供足够的压力将成品水池的水送往用水点。,3.3.1.3 加药单元,第3部分 矿井水深度处理工程,杀菌剂加药装置、阻垢剂加药装置、还原剂加药装置、 酸加药装置,杀菌剂、还原剂加药装置,在超滤装置前每天间断性的投加适量杀菌剂是为了防止予处理设备及超滤装置滤芯表面上细菌的繁殖增长而导致超滤装置及相关设备性能的下降。在反渗透装置前投加还原剂是为了防止余氯的瞬时泄漏而造成对反渗透膜的损害。杀菌剂采用次氯酸钠，还原剂采用亚硫酸氢钠。 系统各配备1台容积为400L的PE加药箱，美国LMI计量泵各2台。,第3部
46、分 矿井水深度处理工程,阻垢剂、酸加药装置,投加盐酸、阻垢剂（配合使用）为防止反渗透浓水端,特别是反渗透压力容器中最后一根膜元件的浓水侧出现CaCO3、MgCO3、MgSO4、CaSO4、BaSO4、SrSO4、SiO2的化学性结垢而导至损坏膜元件的性能，阻垢剂选用美国Argo AF150 UL阻垢剂，投加量2-4mg/l。该阻垢剂为高效分散剂，能有效控制碳酸钙、硫酸钙、硫酸锶结垢，在不加酸的条件下LSI最大允许值为2.5。,第3部分 矿井水深度处理工程,3.3.1.4 化学清洗单元,清洗系统为超滤系统、反渗透系统的正常工作提供了可靠保障。 清洗泵选用1台316不锈钢卧式泵，流量180m3/h
47、，扬程28m，功率32KW 。 配备1台5m3清洗药箱,材质PE。 清洗过滤器2台D800H1800,不锈钢材质，滤芯采用10微米的喷熔滤芯。 清洗系统与超滤系统、反渗透系统实现联锁控制，当UF或RO系统工作时，清洗系统是无法启动的，而清洗系统工作时， UF或RO系统也不会启动。 清洗系统与UF、RO系统的结合，对膜元件的彻底清洗提供了最有效的解决办法。,第3部分 矿井水深度处理工程,3.4 电气设计,在线监测,自清洗过滤器、超滤系统及反渗透系统仪表，如总进、出水和系统内部的流量、水温、pH、电导率、压力、污染指标等，净化水池、超滤水池和成品水池的液位等，实现在线检测，420mA模拟量信号通过
48、PLC传给上位机。,在线监测及全过程监控系统、控制系统,在线监测及全过程监控系统,第3部分 矿井水深度处理工程,联锁控制,原水泵、自清洗过滤器反洗水泵和净化水池液位，超滤水泵、超滤反洗水泵和超滤水池液位，成品水泵和成品水池液位通过PLC系统实现联锁控制。联锁上、下限液位和报警上、下限液位可在上位机上修改。,对自清洗过滤器、超滤系统、反渗透系统的动力设备的开关量、检测传感仪表的模拟量进行采集，以动画图形和中文方式显示各模拟量及动力设备的运行状态，在操作画面可对各动力设备进行操作。,上位机全过程监控,第3部分 矿井水深度处理工程,自动冲洗,定时自动对RO膜元件进行低压表面冲洗，将RO膜元件内尚存的
49、浓水冲洗掉，防止浓水沉积引起RO膜表面结垢。RO系统每当停运后也自动进行低压自动冲洗。,系统保护,当高压泵进口压力低于限定值或出口压力高于限定值，高压泵自动停止运行，以确保反渗透系统的安全性。高压泵采用变频启动，使反渗透膜缓慢升压，以免受高压水冲击而损坏。,控制系统,第3部分 矿井水深度处理工程,自清洗过滤器控制,自清洗过滤器的启动、运行、反洗等过程均可由PLC实现自动控制。,超滤系统控制,UF系统的启动、运行、反洗、停机备用等过程均可由PLC实现自动控制。同时，每套UF还设置一块就地仪表盘和一块就地操作盘，在就地盘上可读出UF的有关工艺参数，以及能在就地操作盘上启停相关的自动阀门。对UF的重要参数均设有在线检测仪表，并设定有超限报警功能。,
