庄塔煤矿矿涌水污水处理厂工艺设计.pdf

中国资源综合利用 C h i n a R e s o u r c e s C o m p r e h e n s i v e U t i l i z a t i o n Vol.38， No.6 2020 年 6 月 - 1 8 9 - 污水治理 庄塔煤矿矿涌水污水处理厂工艺设计 刘利军 （湖南艾布鲁环保科技股份有限公司，长沙 410014） 摘要庄塔煤矿矿涌水污水处理厂污水处理采用“中和 化学沉淀 过滤”工艺，污泥处理采用“重力浓 缩 机械脱水”工艺，建设规模为 11 000 m3/d。本文介绍了该项目进出水水质指标的确定，分析了主要构 筑物设计参数及工艺设计特点。 关键词水质确定；设计参数；化学沉淀；过滤；重力浓缩；机械脱水 中图分类号X752 文献标识码A 文章编号1008-9500202006-0189-03 DOI10.3969/j.issn.1008-9500.2020.06.059 Process Design of Zhuangta Coal Mine Water Gushing Wastewater Treatment Plant Liu Lijun Hunan Airbluer Environmental Protection Technology Co., Ltd., Changsha 410014, China Abstract The sewage treatment plant of Zhuangta Coal Mines gushing water treatment plant adopts the “neutralization chemical precipitation filtration“ process, and the sludge treatment adopts the “gravity concentration mechanical dehydration“ process, with a construction scale of 11 000 m3/d. This paper introduces the determination of the water quality index of the project, and analyzes the main structural design parameters and process design features. Keywords water quality determination; design parameters; chemical precipitation; filtration; gravity concentration; mechanical dehydration 庄塔煤矿位于慈利县庄塔水库上游，1998 年闭矿 之后，大量的矿井污水从原矿区矿井中涌出，枯水期 涌水量约为160 m3/h， 丰水期涌水量最大可达450 m3/h， 污水经过周边渠道汇入张家界市重要饮用水源地庄塔 水库。污水中含有大量 Fe、酸度高、水质呈橙黄色， 周边农田土质酸化导致农作物减产，庄塔水库水质变 差，对供水区域内居民的身体健康构成威胁，治理必 要性强。为避免发生大量涌水时处理能力不足而出现 环保事故， 本污水处理厂处理能力按最大涌水量确定， 设计规模为 11 000 m3/d。 1 工程进水水质指标 经专业机构检测，主要污染物指标 Fe、SS 和 pH 超标，污水处理厂具体进水水质如表 1 所示。废水排 放 pH 和 SS 执行污水综合排放标准（GB 8978 1996） 一级标准， 总铁执行 煤矿工业污染物排放标准 （GB 204262006） ， 设计出水水质标准如表1所示。 表 1 污水处理厂进水水质 项目pHSS（mg/L）Fe（mg/L） 进水2 ～ 34080 ～ 90 出水6 ～ 9206 2 处理工艺及流程 2.1 矿井污水处理工艺确定 根据专业机构的检测数据判断，该矿井涌水的 性质为酸性矿井污水，主要为 Fe、SS 和 pH 超标。 酸性矿井污水降低酸性的处理方法主要有中和法、微 生物法、人工湿地法 [1]，去除 SS 的方法主要是混凝 沉淀法，除铁常用到的主要方法有化学沉淀法、电化 学氧化法、吸附法、离子交换法，近年来，磁分离技 术也有一定应用。根据该污水水质情况，结合同类工 收稿日期2020-04-16 作者简介刘利军（1983-），男，湖南永兴人，硕士研究生，工程师，研究方向水污染治理。 中国资源综合利用第 6 期 - 1 9 0 - 污水治理 程经验，因本项目用地紧张，经过技术比选和论证， 本污水处理厂确定采用“中和 化学沉淀 过滤”工 艺，该工艺占地小、投资和运营成本低、简单易操作， 处理效果好。具体工艺流程如图 1 所示。 图 1 矿井污水、污泥处理工艺流程 2.2 污泥处理工艺确定 矿井污水处理过程中不可避免地会产生污泥， 主要是煤泥。目前，矿井污水产生的污泥处理可供选 择的方案主要有“浓缩 消化 自然干化”“湿地污 泥 自然干化”“浓缩 机械脱水”三种 [2]。随着环 境保护处理要求的提高，近年来，人们研发出两种污 泥处理方法，即“重力浓缩 机械脱水”工艺和机械 浓缩脱水工艺。因机械浓缩脱水工艺设备投资高、装 机功率大、药剂使用量多、运营成本高等原因，经过 技术比选和论证，本污水处理厂确定采用“重力浓缩 机械脱水”工艺，脱水机械使用板框压滤机，泥饼 外运至填埋场填埋。本工艺具有总体投资低、运行成 本低、机械化程度高，设备体积小、生产场地清洁无 任何臭味等技术特点， 压滤水通过回流进行二次处理， 从源头上避免了二次污染。 3 主要构筑物设计 3.1 格栅池 格栅池1座， 总尺寸为0.80 m2.50 m1.00 m， 浆砌石池壁，水泥砂浆抹面，池壁厚度为 200 mm， 底板厚度为 250 mm，采用厚 100 mm 的 C15 素混凝 土垫层。 池内安装人工格栅， 材质为304SS， 数量1台， 格栅倾角为 90。 3.2 调节池 调节池 1 座，有效面积为 562.20 m2，高为 5.50 m， 浆砌石池壁，水泥砂浆抹面，池壁厚度为 400 mm，底 板厚度为 450 mm，采用厚 100 mm 的 C15 素混凝土垫 层。池内安装潜水搅拌机 4 台，材质为镀塑防腐，型 号为 QJB4/12-620/3-480/S，SUS304；安装 3 台，2 用 1 备，规格型号为 Q300 m3/h，H15 m，N18.5 kW； 安装超声波液位计 1 台，规格型号为 0 ～ 6 m，带 4 ～ 20 mA 电信输出。 3.3 组合池 组合池1座， 总尺寸为20.40 m42.90 m5.50 m， 池壁厚度为 400 mm，底板厚度为 450 mm，采用厚 100 mm的C15素混凝土垫层。 组合池由中和反应池、 混凝反应池、絮凝反应池、斜管沉淀池、中间水池、 清水池、污泥浓缩池组成，除清水池按 1 组设计，其 余均按两组并联设计。 中和反应池停留时间为60 min， 尺寸为10.05 m 6.50 m4.00 m，主要设备包括 2 台 pH 在线监测仪和 2 台电磁流量计；混凝反应池和絮凝反应池的停留时 间均为 20 min，尺寸均为 10.05 m2.20 m4.00 m； 斜管沉淀池停留时间为 1.305 h，有效尺寸为 10.00 m 21.00 m5.50 m，有效水深为 4.95 m，污泥斗尺寸为 上边长 5.00 m、下边长 1.20 m、深 2.71 m，斜管填料 量为 800 m2，材质为 PP，参数为 L1 m，Φ80 mm， 填料支架材质为 Q235A，安装耐磨砂浆泵 8 台，4 用 4 备，规格型号为 50UHB-ZK-20-30；中间水池尺寸 为 10.00 m4.60 m5.50 m，内安装有 1 台超声波液 位计和 3 台锰砂过滤器提升泵（2 用 1 备），规格型 号为 Q300 m3/h，H18 m，N22 kW；清水池尺寸 为 10.00 m4.40 m5.50 m，内安装有 1 台超声波 液位计和 2 台反冲洗水泵（1 用 1 备），规格型号为 Q400 m3/h，H12.50 m，N22 kW；污泥浓缩池尺寸 为 10.00 m6.40 m5.50 m，安装规格型号为 QBY- 80 的气动隔膜泵 3 台（2 用 1 备），测量范围为 0 ～ 6 m 的超声波液位计 1 台，调节池提升泵 2 台（1 用 1 备），型号为 Q200 m3/h，H21 m，N18.5 kW。 3.4 设备用房 设备用房 1 座，为钢砼框架结构，平面尺寸为 9.74 m12.74 m。设备用房分为风机房和加药间。 风机房内设罗茨风机 3 台（2 用 1 备），相关参数为 Q28.27 m3/min，风压为 44.1 kPa，N37.0 kW。加药 间内设 PAM 和 PAC 溶药装置各 3 套，含磁翻板液位 计，有效容积为 3 m3，设 PAM 加药计量泵 3 台（2 用 1 备），相关参数为 Q1 200 L/h，N0.75 kW，设 PAC 加药计量泵 2 台（1 用 1 备），相关参数为 Q170 L/h， N0.37 kW， 设轴流风机5台， 相关参数为Q1 000 m3/h， 全压为 152 Pa，N0.12 kW。 3.5 综合用房 综合用房 1 座，为钢砼二层框架结构，平面尺寸 第 6 期 - 1 9 1 - 刘利军 庄塔煤矿矿涌水污水处理厂工艺设计污水治理 为 21.40 m11.10 m。内设轴流风机 8 台，相关参数 为 Q1 000 m3/h，全压 152 Pa，N0.12 kW，设箱式 压滤机 2 台，型号为 XAMY100/1250，功率为 3 kW， 并配套污泥斗 2 套，设 11 kW 空压机 1 台，电动葫芦 2 套，型号为 HHB-0.5AF，功率为 0.75 kW。 3.6 石灰石加药间 石灰石加药间 1 座，为钢砼框架结构，平面尺 寸为 4.50 m5.50 m，内设石灰加药系统一套，含石 灰乳溶解罐、石灰乳暂储罐、加药泵等。 4 工艺设计特点 4.1 采用了优化项目投资的污水处理工艺 本项目投资较少，在对现场进行充分调研、论 证工艺技术可行的情况下，从药剂采购、设备采购等 多维度考虑，在保证处理效果的基础上最大限度降低 工程投资。药剂方面，因氢氧化钠等中和药剂比氢氧 化钙市场价高很多，方案推荐采用氢氧化钙降低药剂 采购成本，同时降低污泥含水率，为后续处理节省投 资；通过比选带式压滤机、螺旋压滤机和板框压滤机 等多种污泥脱水设备，结合项目实际情况，选用板框 压滤机，极大限度地降低了工程投资和运营成本。 4.2 优化了构筑物布置 因本项目所在地地形复杂、用地紧张，通过构 筑物布置优化，将中和反应池、混凝反应池、絮凝反 应池、斜管沉淀池、中间水池、清水池、污泥浓缩池 组成组合池，占地少，连续处理效果高，单位时间处 理效率高， 极大限度地节约了用地和降低了工程投资。 同时，将压滤水通过回流进行二次处理，从源头上避 免二次污染。 4.3 采用了适合项目现场的污泥处理工艺 通过对多个矿井涌水处理的调查，多数投资困 难，一般采用污泥堆积 自然干化的方式处理污泥， 往往给当地环境造成的二次污染大。为解决该环境问 题，本研究采用“重力浓缩 机械脱水”工艺，初期 投资看起来较高， 但该工艺很好地可以有效减少占地、 减少环境污染，而且脱水效率高，后续运营成本低。 5 结语 慈利县庄塔煤矿矿涌水污水处理厂项目采用“中 和 化学沉淀 过滤”污水处理工艺和“重力浓缩 机械脱水”污泥处理工艺，该项目占地小，投资和运 营成本低，简单易操作，处理效果好，水质改善大， 对下游农田及庄塔水库水质改善具有重要作用，建议 后续运行过程中不断提高管理水平，发挥污水处理系 统的重大功效。 参考文献 1 赵峰华，孙红福，李文生 . 煤矿酸性矿井水中有 害元素的迁移特性 [J]. 煤炭学报，2007，32（3） 261-266. 2 崔 玲 . 浅论矿井排水中污泥的处置 [J]. 煤矿环 境保护，2000，14（2）15-16. 5 月 28 日，甘肃兰州市危险废物处置中心正式 挂牌。该中心的成立，不仅填补了兰州市及周边地区 危险废物集中处置项目建设空白，更重要的是对保护 地区环境安全，实现经济社会与环境全面、协调、可 持续发展，都具有十分重要的意义。 据介绍，经过近两年的筹备和建设，兰州危险废 物处置中心总投资达 1.05 亿元，年处置能力达 13 万吨 工业固体废物（其中，10 万吨为危险废物，3 万吨为一 般固废）。该项目的落成、运营，将大幅度降低企业固 体废物处置成本，提高企业市场竞争力，提升城市环境 质量，优化城市投资环境，对于保护地区环境安全，加 快推进现代化中心城市建设， 实现经济社会与环境全面、 协调、可持续发展，都具有十分重要的意义。 （再 协） 甘肃兰州危险废物处置中心挂牌成立 年处置 13 万吨工业固体废物 简 讯