同煤集团鹊儿山煤矿矿井水处理工程设计毕业设计

同煤集团鹊儿山煤矿矿井水处理工程设计毕业设计

第一章设计任务书

1.1 设计题目:

同煤集团鹊儿山煤矿矿井水处理工程设计

1.2 设计原始资料：

1.2.1 原水水质

同煤集团鹊儿山煤矿矿井水如表1所示。

表1 鹊儿山矿矿井水水质

1.2.2 用水水质标准

由于属于严重缺水地区，矿区生活用水紧，矿井水处理后要求达到《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006。

1.2.3设计水量

按每生产1t煤将有0.7m3的矿井废水产生估算，该煤矿年矿井涌水量为140万m3，即每天外排矿井水大约4000m3左右。

因此，矿井水处理设计水量为：4000m3/d。

1.3 矿井水处理的一般原则

(1)各矿井原则上只设一个煤矸石处置场，按国家标准和要求科学规处置

2.1 部分具体构筑物及工艺的选择

2.1.1 矿井水处理的初级单元

(1)中和单元。对于显酸性的矿井水，这是必不可少的一个单元，酸性矿井水可用任何碱性物质来中和，选用何种碱性物质，取决价格、反应性、适用性、运输方便、产生的泥状沉积物性及所需求的净水质量。

(2)沉降单元。在矿井水处理过程中，悬浮固体的去除一般是靠重力沉降来实现的，这些单元被称为沉降(池)。这是一种经济实用的方法。

(3)氧化单元。氧化进行的方式有空气氧化、化学氧化、电解氧化三种。空气氧化主要是曝气和充氧;化学氧化利用氧化剂氧化水中污染物。矿井水净化中主要用到的是自然曝气充氧过程。该单元的主要功能是将废水中有机物质氧化，达到氧化的终端产物C02和H20，这可以有效降低COD.

(4)化学凝聚单元。矿井水中一般含有很多胶状物质，沉淀所需时间长，效果差，常采用化学凝聚法处理。

(5)过滤单元。过滤的目的是进一步去除水中悬浮物。一般情况下，进水浊度不大于l00mg/L时，出水浊度可保证小于5mg/L;进水浊度小于l mg/L时，出水浊度可小于lmg/L:进水浊度小于1 mg/L时，可使出水浊度小于0.5mg/L。过滤在矿井水处理中具有重要的作用。它不仅能进一步降低水的浊度，而且水中有机物、细菌及病毒等含量将随浊度的降低而被去除。至于残留在经过过滤后的水中的细菌、病毒等在失去浑浊物的保护和依附时，在过滤后的消毒过程也将容易被杀灭，因此过滤为后续的消毒单元提供了良好的条件。它是保证矿井水处理成生活饮用水卫生安全的重要措施。

(6)消毒单元。由于矿井水受人类生产生活活动的污染而含有大量细菌，虽然混凝、沉淀和过滤后其大部分细菌被得到了去除，但还有一定水量的细菌和病原菌存在。在处理工艺中，必须加以消毒灭菌。消毒主要是杀死对人体健康有害的病原菌和病毒等，保证饮水的卫生安全。在工业用水过程中，消毒也是防止细

菌、微生物对离子交换膜、反渗透膜等污染的措施。

(7)辅助单元。在矿井水净化处理工艺中，各单元均产生大量的污泥，这些污泥必须经妥善处理。一般采用板框压滤机、自动清料间歇式压滤机等机器进行固液分离处理

2.1.2 矿井水深度处理单元

针对矿井水中的重度污染因子，单纯的初级处理单元的组合，是无法脱除干净的。经初级处理后的矿井水仍有一些无机盐类、金属和有毒物质超标，达不到用水标准，因此，应有针对性地增加一些深度处理单元，以解决这一问题。增加的处理单元主要包括如下 :

(1)高硬度去除单元。对于高硬度矿井水，可采用石灰软化法。在不需要彻底去除硬度的情况下，该方法可将硬度降低到80-100mg/L，远低于生活饮用水标准。

(2)除铁单元。初级处理后Fe, Mn超标，可再利用高锰酸钾法去除。Fe, Mn 的氧化速度随水温的升高、搅拌强度的增加而加快，反应发生后，锰盐渗析出来，形成矾花沉淀。同时能取除90%的酚。

(3)脱硫单元。电渗析脱硫技术目前己成熟，但其造价高，运行费用大、维护复杂，这些限制了它的使用和推广。生物法脱硫，对环境条件要求苛刻，难以实现。目前较理想的方法是用6210净水剂脱硫。该净水剂是以铝钙渣为主要原料研制的。温度为25 0C时，反应30min以上，S042’去除率可达90%以上，同时也能去除Ca 2+, Mgt+, HC03-a

(4)脱氟单元。去除矿井水中的氟的主要方法有石灰沉淀法、活化铝吸附法。在水中投加石灰石后形成CaF2沉淀。

2.1.3 矿井水处理的高级单元

在矿井水资源化过程中，经过初级处理和高级处理后，仍达不到用水标准，就需要采取更高一级的处理单元来处理矿井水。主要有:

(1)电渗析单元。

(2)反渗透单元。

(3)离子交换单元。

(4)蒸馏法单元。

(5)生物脱硝单元。

这些工艺，技术先进，脱除效率高，可成为矿井水的终极处理方法。但一般来讲，这些高级处理单元往往是工程造价高、运行费用高，维护维修复杂且费用高。当管理操作不正确时，会使处理后达标的矿井水变得非常昂贵，一般不做这

样的工艺。但本厂水用于生活饮用，需加超滤和反渗透处理。

2.2 处理方法和处理设施的选定

当地面水源未受到污染时，一般主要是浊度、细菌总数等超标，未达到饮用水标准，大部分净水厂采用的常规工艺为混凝、沉淀、过滤、消毒、用户。而矿井水的水质特性不同于一般地表水，往往是浊度、硬度、矿化度等项超标，为了达到饮用水的标准，除了采用常规工艺外，还需要考虑增加深度处理和高级处理单元。

当地面水源未受到污染时，一般主要是浊度、细菌总数等超标，未达到饮用水标准，大部分净水厂采用的常规工艺为混凝沉淀、过滤、消毒、用户。而矿井水的水质特性不同于一般地表水，往往是浊度、硬度、矿化度等项超标，为了达到饮用水的标准，除了采用常规工艺外，还需要考虑增加深度处理和高级处理单元。

由于采用何种处理方法、处理设施以及处理到何种程度取决于原矿井水水质、水量及用水对象对水质、水量的要求。同煤集团鹊儿山煤矿水水质有以下几项超标:浊度、色度、总硬度、矿化度、硫酸盐、细菌等，除浊度及色度外基本上都属低量超标。

矿区用水大户为选煤厂洗煤生产用水、矿区电厂循环冷却用水及冲灰用水;其次是道路洒水和居住区生活用水。而洗煤用水、绿化及道路洒水、循环冷却水对水质的要求很低，一般对矿井水经过初级处理即可满足要求;锅炉用水需除去硬度:矿区生活饮用水，对水质要求较高。因此矿井水回用可以采取分质供水。

现对处理过程的具体构筑物及工艺做对比选择：

1、澄清池

澄清池是一种将絮凝反应过程与澄清分离过程综合于一体的构筑物。

在澄清池中，沉泥被提升起来并使之处于均匀分布的悬浮状态，在池中形成高浓度的稳定活性泥渣层，该层悬浮物浓度约在3～10g/L。原水在澄清池中由下向上流动，泥渣层由于重力作用可在上升水流中处于动态平衡状态。当原水通过活性污泥层时，利用接触絮凝原理，原水中的悬浮物便被活性污泥渣层阻留下来，使水获得澄清。清水在澄清池上部被收集。

泥渣悬浮层上升流速与泥渣的体积、浓度有关，因此，正确选用上升流速，保持良好的泥渣悬浮层，是澄清池取得较好处理效果的基本条件。

沉淀和澄清。