矿井水处理站技术方案(井下)

第一章工程概述
1.1. 工程概况
1、项目名称
煤矿矿井水井下处理工程
2、建设单位
3、项目地点
煤矿井下中央水仓附近
4、项目建设规模
本项目的建设规模为本工程设计规模，按80m3/h设计。

1.2. 设计依据
1、《中华人民共和国清洁生产促进法》；
2、《中华人民共和国煤炭法》（1996年12月1日实施）；
3、《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》（2005年4月1日实施）；
4、《全国生态环境保护纲要》（国发[2000]38号2002年11月）；
5、《煤炭工业设计规范》
6、《建筑给水排水设计规范》(GB 50015-2003)
7、《泵站设计规范》(GB/T 50265-97)
8、《水处理设备技术条件》JB/T 2932-1999
9、《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)
10、《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002)
11、《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001)
12、《建筑设计防火规范》(GB 50016-2006)
13、《建筑灭火器配置设计规范》(GB 50140-2005)
14、《砌体结构设计规范》(GB 50003-2001)
15、《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002)
16、《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002)
17、《给水排水工程结构设计规范》(GB 50069-2002)
18、《钢制压力容器》(GB 150-1998)
19、《橡胶衬里化工设备》(HG/T 20677-1990)
20、《低压配电设计规范》(GB 50054-95)
21、《通用用电设备配电设计规范》(GB 50055-93)
22、《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》(GB 50062-92)
23、《建筑照明设计标准》(GB 50034-2004)
24、《电力装置的电气测量仪表装置设计规范》(GB/J 63-90)
25、《仪表系统接地设计规定》(HG/T 20513-2000)
26、《控制室设计规定》(HG/T 20508-2000)
27、《仪表供电设计规定》(HG/T 20509-2000)
28、《可编程控制器系统工程设计规定》(HG/T 20700-2000)
29、《给水排水制图标准》(GB/T 50106-2001)
30、《建筑制图标准》(GB/T 50004-2001)
31、《总图制图标准》(GB/T 50103-2001)
32、《煤矿安全规程》2010年2月第一版
33、《煤炭工业矿井设计规范》（GB50215-2005）
34、《煤矿巷道断面和交岔点设计规范》（GB50419-2007）
35、《煤矿井底车场硐室设计规范》(GB50416-2007)
36、《煤矿井下热害防治设计规范》(GB50418-2007)
1.3. 工程范围和设计内容
根据本项目所处理污水情况，确定污水处理的进出水水质、工程建设规模和对污水处理构筑物及必要的附属建筑物的工艺、建筑、结构、电气、自控仪表、总图等专业进行方案设计，设计方案进行工程投资估算和经济评价后编制本方案—山西聚义实业集团鑫辉源煤矿矿井水井下处理工程初步设计方案。

本次初步设计方案内容主要包括：
1、根据污水进水水质，提出处理方案。

2、通过分析、比较，推荐技术先进、工艺可靠、经济合理，出水水质可满足要求的处理方案，确定主要建设内容。

3、依据国家和地方的有关定额和估算指标，结合同类型工程实例和成功经验，估算工程投资，并进行经济及成本分析。

第二章建设规模和设计水质
2.1. 设计目标
1、综合考虑目前生产用水水质、设备、材料、控制等方面，选择最经济合理的矿井污水处理方案。

2、处理后的出水首先达到国家标准GB20426-2006煤炭污水排放标准，然后满足煤矿回用降尘的需要。

3、矿井污水经处理后，由原有系统提升至清水池。

2.2. 设计规模
本方案设计规模按处理量80m3/h设计。

设计进水水质：
pH值7-8.5
悬浮物（mg/L）2500~3000
设计出水水质：
pH值 6.5-9.0
悬浮物（mg/L）<20
第三章 工艺设计
3.1工艺流程设计
根据矿井水水质特点及处理后的水质要求，采用混凝、沉淀工艺。

工艺过程：井下排水由巷道排水沟收集后经由格栅除去大块杂物后，自流入沉砂池；沉砂池上清液溢流入反应池，在反应池中加入助凝剂及混凝剂充分反应后，井下排水经由配水花墙流入沉淀池，在反应池中生成的絮凝体沉入沉淀池底，上清液通过穿孔集水槽收集后排入井下水仓；然后由井下排水泵提升至清水池，在清水池中加药消毒后由提升泵房提升至各用水点。

沉砂池及反应池中的污泥经由排砂泵排入污泥浓缩池，沉淀池中的污泥由刮吸泥机排入污泥调节池后经由排砂泵排入污泥浓缩池；污泥浓缩池上清液溢流入巷道排水沟回流至处理系统，污泥池浓缩池内的污泥经由渣浆泵输送入污泥脱水机进行脱水，泥饼由矿车运出。

水处理工艺流程图如下：
矿井水
反应池 沉淀池
水仓
中间污泥池
污泥浓缩池
排砂泵
污泥压滤机
污水 污泥
井上清水池
提升泵房
用水点
泥饼外运
3.2工艺特点
（1）采用混凝+沉淀工艺处理效果好。

（2）出水水质可确保排放的要求。

（3）整体设备采用优质产品，质量保证，运行稳定可靠，维修管理方便。

（4）工程采用成熟稳定的工艺，运行管理方便，节能。

对设备的操作人员要求较低。

（5）系统平面布置紧凑，降低了工程投资及占地面积。

第四章工程设计
4.1工艺单元设计
1、格栅池（钢结构）
设计流量：1600m3/d
尺寸：3.0m*1.5m*2.5m
格栅池设备：格栅
栅条间隙：5mm
格栅宽度：800mm
材质：不锈钢
2、沉砂池（钢结构）
设计流量；Q=1600m3/d
尺寸：6.4m*2.5m*2.5m*2
停留时间；HRT=1.0h
总容积：80m3
➢防爆潜水排砂泵：2台
Q=15m3 /h H=15m
3、絮凝反应池（钢结构）
设计流量；Q=1600m3/d
尺寸：3.0m*2.5m*2.5m*2
停留时间；HRT=0.4h
总容积：37.5m3
反应搅拌机：10台
设备材质：不锈钢
4、絮凝沉淀池三座（钢结构）
设计流量；Q=1600m3/d
尺寸：3.0m*2.5m*2.5m*6
停留时间；HRT=1.4h
总容积：112.5m3
沉淀池刮吸泥机：6台
设备材质：不锈钢
5、中间污泥池（钢结构）
设计流量；Q=1600m3/d
尺寸：3.0m*2.5m*2.5m*2
停留时间；HRT=0.4h
总容积：37.5m3
➢防爆潜水排砂泵：2台
Q=15m3 /h H=15m
6、污泥浓缩池（钢结构）
设计流量；Q=1600m3/d
尺寸：3.0m*2.5m*2.5m*4
停留时间；HRT=0.9h
总容积：75m3
➢全自动板框压滤机：2套
表4-2 水处理站主要设备一览表
4.3其他费用明细表
总计：460.40万元+55.00万元=515.40万元
4.4构筑物明细表
总计：万元
第五章建筑与结构设计
5.1.1 设计规范及设计依据
1、《砌体结构设计规范》（GB 50003-2001）
2、《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2001）
3、《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）
4、《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）
5、《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）
6、《给水排水工程结构设计规范》（GB50069-2002）
5.1.2 建筑设计
利用矿井进行建设。

5.1.3 结构设计
1、设计原则
（1）本地区抗震设防烈度为7度，应按国家有关规范作抗震设计并采取相应的抗震措施。

（2）本地区为北方地区，水池等构筑物应要求砼的抗渗标号不低于S6，抗冻标号不低于F150。

（3）本工程所用材料
混凝土：水池及基础部分为C30，垫层为C10，其他部分为C25；
钢筋：HPB235（φ）、HRB335（φ）级钢筋；
砌体：MU10机制粘土砖；
砂浆：地下部分为M10水泥砂浆，地上部分为M7.5混合砂浆。

（4）本工程所有建、构筑物的设计使用年限为50年，建筑结构的安全等级为二级。

2、结构选型及处理措施
储水池中采用C25抗渗钢筋混凝土加膨胀剂UEA，采用钢制止水带进行止水处理；基础采用钢筋混凝土及砖条形式。

第六章电气、控制设计
6.1.1. 设计依据
1、《低压配电设计规范》(GB 50054-95)
2、《通用用电设备配电设计规范》(GB 50055-93)
3、《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》(GB 50062-92)
4、《建筑照明设计标准》(GB 50034-2004)
5、《电力装置的电气测量仪表装置设计规范》(GB/J 63-90)
6.1.2. 设计范围
本工程电气设计包括回用水处理车间的动力、照明设计。

主要内容如下：
1、水处理车间设备的用电负荷计算
2、水处理车间低压供、配电系统设计
3、水处理车间用电设备的电气控制
4、水处理车间界区内的动力电缆及照明电缆（线）的敷设
5、水处理车间设备及建筑的接地
6、设计界限为水处理车间总配电柜电缆进口至所有用电设
备、电器。

6.1.3. 供配电系统
在井下内设380V低压配电室，1140V或660V来电经过变压为380V后以380V电源分别向各配电点供电。

380V低压电缆选用全塑矿用电力电缆。

利用40×4的镀锌扁钢和动力电缆的接地芯线将所有电气设备正常不带电的金属外壳、电缆保护管及其它金属部件进行有效连接，最后与接地装置可靠连接，接地装置的接地电阻不大于2Ω。

6.1.4. 电缆敷设
自污水处理站变电站来电缆接入中控低压配电柜，通过输出电缆（电线）给用电设备及电器。

全部水处理车间采用树干式及放射式相结合的方式，视建筑物、构筑物结构情况、用电设备的布置情况，采用架空敷设方法。

整个回用水处理站的照明统一由矿内安排。

照明采用30勒克斯设计。

6.1.5. 控制系统概述
根据工艺条件，系统的控制对象主要是开关量，涉及到的控制对象除了开关阀以外，主要是泵设备的控制。

也就是说系统是一个以开关量控制为主的系统；所以本控制系统采用简洁实用的PLC电气自动控制。

1、控制方式
✧系统采用PLC控制。

✧系统部分关键设备采用自动控制，
✧系统可实现手动和自动的切换，在非常运行状态下，对设备及
水泵、控制阀可以进行手动操作
2、控制功能
✧设备运行操作，实现系统启动、运行、停运等操作
3、水泵及电机保护
✧所有电机使用过载保护器
6.1.6 控制系统功能
1、手动控制
系统可以实现手动和自动的切换，在非正常运行状态下，对每台泵设备和控制阀可以进行手动控制。

2、电仪控制一体化
电气设备和工艺过程的控制由一个控制系统完成，提高系统的完整性和可靠性。