新莊煤礦礦井水處理方案
一、專案概況
新莊煤礦，設計年產量為800萬·噸/年。礦井廢水主要**於地下滲透水、開採過程中灑水降塵及滅火灌漿等生產過程產生的含煤塵廢水，煤堆場和矸石堆場淋溶水，工業廣場廢水等，它具有以下基本特徵：水體呈無色，水質呈弱鹼性，其中含有硫酸鹽、氯化物及亞硝酸鹽氮等汙染物超標。
二、設計原則
1、採用先進合理的處理工藝，確保處理後出水達標排放；
2、因地制宜，布局合理，盡量少占地或不佔綠地；
3、投資省、執行費用低、操作管理和維修方便；
4、避免對周圍環境造成二次汙染。
三、設計依據
1、水量：根據礦井的《初設》的湧水量資料，礦井正常湧水量為1850m3/h，最大湧水量為2850m3/h。
處理達標後的礦井廢水經消毒後用於礦上生產回用，回用量達到廢水處理量的50%以上。
2、水質：
（1）設計進水水質
煤礦礦井廢水主要汙染因子有煤粉、ph、硫酸鹽、氯化物及亞硝酸鹽氮等。根據2023年六月份慶陽市環境監測站的《檢測報告》。
（2）設計外排放水水質標準
礦井廢水排放水質標準達到《煤炭工業汙染物排放標準》（gb20426-2006），
（3） 回用水水質
根據礦井《開採方案設計》用水量估算提供的資料，回用水採用處理達標並經消毒後的礦井水，回用量超過50%,剩餘水量處理後達標排放。
回用水水質標準達到《煤礦井下消防、灑水設計規範》（gb50383—2006）附錄b.0.1井下消防、灑水水質標準。
生活飲用水的水質標準達到（gb5749-2006）生活飲用水標準。
四、礦井廢水處理方案
方案1：採用傳統處理工藝即(地面)調節預沉+斜板沉澱+中間水池+深度處理（回用部分：過濾+超濾+反滲透+消毒）
工藝介紹
礦井水原水由井下提公升幫浦直接打到預沉調節池中，廢水在預沉調節池中停留，調節水質水量。廢水在停留的過程中，水中的懸浮物得到初步沉降，煤泥沉積於池底。調節池池底設計為斜面，進水方向端設有泥鬥，通過池中設定的行車式刮泥機將煤泥颳到泥鬥中，再通過排泥幫浦打到汙泥池。
調節池出水通過水幫浦打到反應池中，為了增強沉澱處理效果，在反應池中投加混凝劑、助凝劑，通過池中的攪拌機攪動、混合使廢水中的懸浮物與藥劑形成礬花，後進入斜管沉澱池中。廢水在斜管沉澱池中進一步沉降去除水中的懸浮物，沉澱分離的汙泥沉積於池底泥鬥中，通過控制排泥閥定期排入汙泥池中，出水進入中間水池。需回用部分水進入深度處理單元，中間水池剩餘的水外排。
回用水進入深度處理單元，深度處理包含過濾、超濾、反滲透及消毒，在消毒池入水口投加二氧化氯消毒，使處理後的水中維持一定的餘氯量，防止供水系統中細菌的滋生。消毒後的水再通過回用水幫浦送至用水點回用。
工藝流程：
採用此種處理工藝對礦井廢水進行處理。並對處理後的水進行消毒處理，最終回用做消防、井下防塵、地面灑水等。
汙泥處理工藝流程 ，調節預沉池、斜板沉澱排泥通過管道進入汙泥池，經汙泥幫浦抽至重力濃縮池，經過重力濃縮後的汙泥經渣漿幫浦輸送至板框壓濾機脫水，經脫水後煤泥含水率可達到80%以下，脫水後的煤泥外運。
方案二：井下超磁分離系統+水倉+地面深度處理（回用部分：過濾+超濾+反滲透+消毒）
，除去水中大的懸浮物後自流進入預沉池；水中大顆粒及大比重物質在預沉池中沉積下來，預沉池主要沉積物為大顆粒煤泥，預沉池設潛水渣漿幫浦，定期將底部泥鬥汙泥排入汙泥池，再由汙泥幫浦送至壓濾機脫水，幹泥外運。
經過預沉處理的水自流進入超磁分離混凝系統，混凝系統通過投加磁種和混凝劑（pac和pam），使懸浮物在較短時間內（約3~6min）形成以磁種為載體的「微絮團」。
經過混凝之後的水再自流進入超磁分離機進行固液分離淨化，超磁分離機通過磁吸附打撈，使出水水質達到外排指標，處理後的清水再自流進入井下水倉。
水倉的水經清水幫浦提公升到井上，需回用部分進行深度處理單元，經過活性炭過濾，鈉離子交換脫鹽和深度反滲透處理單元，為工業生產和消防灑水補充用水，處理方案與方案一基本相同，剩餘部分直接外排。
由超磁分離機分離出的煤泥（渣），由超磁分離機自身的卸渣裝置刮下進入磁分離磁鼓；在磁鼓的高速分散區將磁種和非磁性懸浮物分散，由磁鼓對磁種進行吸附**，再經脫磁處理後磁種由幫浦打入前端的混凝投加系統，進入下一次迴圈使用；煤泥（渣）排入汙泥中轉池，在用汙泥中轉幫浦輸送至汙泥池中，汙泥通過汙泥幫浦系統進入廂式壓濾機，脫水後的泥餅通過礦井運輸系統外運。
2、井下超磁分離工藝流程
方案三：地面超磁分離系統+水倉+地面深度處理（回用部分：過濾+超濾+反滲透+消毒）
1、工藝流程說明
工藝流程同井下超磁分離系統基本相同，礦井水經井下水倉提公升至地面進入超磁分離系統進行處理。
採用上述三種方案處理後的水在經過超細濾膜進行滲透處理後的水可以達到生活飲用水標準 ： 超濾（uf）與反滲透（ro）聯合使用的技術俗稱雙膜法，採用雙膜法進行礦井水深度處理是優化汙水處理工藝的基礎上，先將礦井水用傳統方式進行處理，在經過預處理裝置，最後採用雙膜法進行深度處理，處理後的水質可以達到（gb5749-2006）生活飲用水標準。
五、水處理成本和投資：
上述方案1的處理成本在0.7——0.8元/噸之間，方案2、3的處理成本在0.
4——0.5元/噸之間，投資是方案1要比方案2、3在裝置投資上多20%左右，在占地面積及建設工期上都比方案2、3要周期長6——10個月左右。
六、結論：
綜合比較，推薦方案2或者方案3，即使用井下超磁分離系統或者地面超磁分離系統，加地面深度處理單元（超濾膜加反滲透系統處理）既經濟，又在占地面積和建築物構築物的建設上節省了約1/6左右的面積和空間。
七、電氣控制設計要求：
1）、汙水處理系統電氣自動控制
整個動力裝置系統均設有缺相、過流、過載、過熱保護功能，並有故障停機裝置及消除按扭，使電氣控制系統更加實用、安全、可靠。控制系統由自動和手動組成，自動控制訊號由水位計發出，調節池水位達到設定，系統將自行起動，當水位降低到設定水位時，系統自行停機。自動執行時，系統可實現無人職守。
自動控制在非正常情況或自動控制有異常的情況下可切換**工控制，保證汙水處理系統正常工作。
2）、主要自動控制物件的設計要求
提公升幫浦：提公升幫浦設定一備一用，在自動控制狀態時，由安裝在調節池內的液位控制器自動啟動或停止。當調節池中水位處於高位時,自動起動提公升幫浦、投藥裝置等，低水位時自動停止執行。
排泥系統：排泥閥採用電動蝶閥，由時間繼電器進行控制，當達到設定的排泥週期時，電動蝶閥自動開啟排泥，排泥週期完成後電動蝶閥自動關閉，停止排泥。
濾料反衝系統：在過濾單元中設有自動虹吸反衝和強制反衝系統,當濾料快阪結時，虹吸管內的水位不斷上公升，經虹吸輔助系統不斷抽吸系統內空氣，形成真空，利用大氣壓力對濾料進行反沖洗。
3）、故障報警系統
系統設定故障自動報警裝置，提示維護管理人員對系統進行檢查和恢復工作狀態。該報警裝置在系統主要裝置出現故障停機時能發出報警，並設有人工消除報警手動裝置。
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