煤礦廢水處理工藝方案的選擇
根據(jù)煤礦廢水處理工藝的設(shè)計和選用的原則，煤礦礦井廢水屬于含高濃度懸浮物、總鐵、總錳超標(biāo)的酸性廢水；對于懸浮物、金屬離子的去除率要求較高，因此，將采用一個技術(shù)成熟、處理效果穩(wěn)定可靠的處理工藝，即：采用“中和調(diào)節(jié)+沉淀+過濾”的組合處理工藝；該處理工藝具有技術(shù)成熟、占地面積小、投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、操作管理方便、出水水質(zhì)好、處理效果穩(wěn)定等優(yōu)點。目前該處理技術(shù)已被廣泛使用于煤礦廢水處理工程上，并獲得成功，整個系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，礦井廢水經(jīng)處理后能達(dá)到《煤炭工業(yè)污染排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB20426-2006）的排放要求，60%的礦井廢水處理后達(dá)到《煤礦井下消防、灑水設(shè)計規(guī)范》(GB 50383—2006)回用水標(biāo)準(zhǔn)。

煤礦廢水水質(zhì)

（1）設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)

   礦井水中污染物與地質(zhì)構(gòu)造、煤炭伴生物、煤炭相鄰巖層成分、開采強(qiáng)度、采煤方式等有關(guān)。煤礦礦井水水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果，煤礦礦井水水質(zhì)，如下表：

表1-1 煤礦礦井廢水處理設(shè)計進(jìn)水指標(biāo)  （除pH外，單位為mg/L）


（2）設(shè)計出水水質(zhì)（達(dá)標(biāo)排放出水水質(zhì)）

   礦井水處理后可達(dá)到《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》《煤炭工業(yè)小型礦井設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的“消防灑水用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)”，具體指標(biāo)如下，具體指標(biāo)見表1-2.

表1-2 達(dá)標(biāo)排放出水主要水質(zhì)指標(biāo)   （除pH外，單位為mg/L）


煤礦礦井廢水處理工藝流程圖：


工程流程簡介：

1.中和：礦井廢水進(jìn)入中和池，通過石灰和機(jī)械攪拌，使廢水和石灰混合均勻，進(jìn)行中和反應(yīng)，調(diào)節(jié)PH值至堿性。

2.調(diào)節(jié)：礦井污水調(diào)節(jié)池主要作用是即均化水質(zhì)水量，以及給后續(xù)工藝提供穩(wěn)定的供水，也起到初沉的作用。

3.絮凝：經(jīng)曝氣后出水進(jìn)入絮凝池中，通過加入聚合氯化鋁（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）藥劑，進(jìn)行攪拌混合，使之發(fā)生絮凝反應(yīng)。

4.沉淀：用于去除懸浮物，實現(xiàn)固液分離。沉淀池內(nèi)安裝斜管填料，實現(xiàn)淺層沉淀，斜管沉淀池與平流相比，能將紊流、湍流改善為穩(wěn)定有序的淺層層流狀態(tài)，顆粒沉降不受紊流干擾。斜管孔徑內(nèi)顆粒沉降距離僅為平流沉淀的1／7。

5.過濾：沉淀池出水進(jìn)入中間水池內(nèi)，通過提升泵將其提升至重力式無閥過濾器進(jìn)行過濾處理。利用濾層的沉淀、機(jī)械篩濾等作用截留污水中殘存的細(xì)小懸浮物。污水經(jīng)無閥過濾器過濾后直接排入清水池。過濾器濾層吸收大量懸浮物后將導(dǎo)致濾速下降，必須定期對過濾層進(jìn)行反沖洗。反沖洗采用自動虹吸反沖洗，并開啟反洗排水閥門，水流自下而上通過濾層，將截留在濾層上的雜物排入反沖洗水池中。

6、污泥處理：系統(tǒng)處理過程中于調(diào)節(jié)池沉淀段、斜管沉淀池等部位將產(chǎn)生部分污泥，污泥定時排入污泥濃縮池濃縮，濃縮污泥由壓濾機(jī)壓濾脫水后清運(yùn)至環(huán)保許可的規(guī)定填埋場。

7、清水回用：保護(hù)水資源是每一個企業(yè)及個人應(yīng)盡的義務(wù)，本方案鼓勵企業(yè)對處理后的清水進(jìn)行回用。經(jīng)系統(tǒng)處理后的出水SS≤25mg/L，可用于洗礦、掃除等環(huán)節(jié)。

8、排污口按規(guī)范設(shè)置，排放水有計量堰安裝計量裝置，回用水電磁流量計測量流量，使污水處理系統(tǒng)規(guī)范化。

構(gòu)筑物設(shè)計及主要設(shè)備選型

1、土建構(gòu)筑物設(shè)計及其配置設(shè)備

（1）中和池：

設(shè)置目的：用于調(diào)節(jié)廢水PH值。

   設(shè)計計算：1座，采用半地上式鋼混結(jié)構(gòu)

            

（2）調(diào)節(jié)池：

設(shè)置目的：用于調(diào)節(jié)廢水水量、水質(zhì)，還起初沉作用。

   設(shè)計計算：1座，采用半地上式鋼混結(jié)構(gòu)

            

（3）石灰池

   設(shè)置目的：用于混合石灰，投入廢水處理系統(tǒng)，調(diào)節(jié)廢水pH值。

   設(shè)計計算：1座，采用地上式鋼混結(jié)構(gòu)

           

  （4）反應(yīng)池

設(shè)置目的：用于廢水絮凝混合反應(yīng)。

設(shè)計計算：2座，采用半地上式鋼混結(jié)構(gòu)

（5）沉淀池

設(shè)置目的：用于沉淀廢水中的懸浮物，斜管的表面負(fù)荷為1.39m3/(m2.h)。

設(shè)計計算：1座，采用半地上式鋼混結(jié)構(gòu)

（6）中間水池

設(shè)置目的：用于存儲沉淀池的上清液。

設(shè)計計算：1座，采用半地上式鋼混結(jié)構(gòu)

（6）污泥濃縮池

   設(shè)置目的：用于濃縮污水處理過程中生產(chǎn)的污泥。

設(shè)計計算：1座，采用半地上式鋼混結(jié)構(gòu)

（7）過濾器基礎(chǔ)

設(shè)置目的：用于安裝鋼制自動反沖洗無閥過濾器。

設(shè)計計算：1座，采用毛石砼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

（8）反沖洗水池

   設(shè)置目的：用于接收反沖洗排水閥排出的污水。

設(shè)計計算：1座，采用半地上式鋼混結(jié)構(gòu)

          

（9）回用水池

   設(shè)置目的：暫時儲存處理消毒后的清水，采用次氯酸鈉消毒。

設(shè)計計算：1座，采用半地上式鋼混結(jié)構(gòu)

（10）污泥干化池

   設(shè)置目的：用于干化污水處理過程中生產(chǎn)的污泥

設(shè)計計算：2座，采用地上式磚混結(jié)構(gòu)

（11）壓濾機(jī)基礎(chǔ)

結(jié)構(gòu)形式：鋼混（上部棚架）

數(shù)    量：1座

功能及作用：安放壓濾機(jī)

（12）操作管理房

      設(shè)置目的：主要用于放置風(fēng)機(jī)、消毒器、投藥設(shè)備等。

      設(shè)計參數(shù)：2間；

      結(jié)    構(gòu)：采用地上磚混結(jié)構(gòu)。

       煤礦礦井廢水處理工程采用的主要土建構(gòu)筑物見表3-1

表3-1  主要土建構(gòu)筑物一覽表


主要設(shè)備

表4-2   主要設(shè)備及報價表

化工廢水處理工藝——UASB構(gòu)造圖
?UASB是（Up-flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket）的英文縮寫。名叫上流式厭氧污泥床反應(yīng)器，是一種處理污水的厭氧生物方法，又叫升流式厭氧污泥床。
污水自下而上通過UASB，反應(yīng)器底部有一個高濃度、高活性的污泥床，污水中的大部分有機(jī)污染物在此間經(jīng)過厭氧發(fā)酵降解為甲烷和二氧化碳。
因水流和氣泡的攪動，污泥床之上有一個污泥懸浮層。反應(yīng)器上部有設(shè)有三相分離器，用以分離消化氣、消化液和污泥顆粒。消化氣自反應(yīng)器頂部導(dǎo)出；污泥顆粒自動滑落沉降至反應(yīng)器底部的污泥床；消化液從澄清區(qū)出水。UASB 負(fù)荷能力很大，適用于高濃度有機(jī)廢水的處理。運(yùn)行良好的UASB有很高的有機(jī)污染物去除率，不需要攪拌，能適應(yīng)較大幅度的負(fù)荷沖擊、溫度和pH變化。
UASB反應(yīng)區(qū)與三相分離器設(shè)計參數(shù)示意圖
化工廢水處理工藝——泵前重力投加
?泵前重力投加是利用水泵葉輪的高速轉(zhuǎn)動，使混凝劑迅速地分散到原水中。這種方法安全可靠，節(jié)省混凝劑，一般適用于取水泵距水廠較近者。
化工廢水處理工藝——比阻測定裝置
?污泥比阻是表示污泥過濾特性的綜合性指標(biāo)，它的物理意義是：單位質(zhì)量的污泥在一定壓力下過濾時在單位過濾面積上的阻力。求此值的作用是比較不同的污泥（或同一污泥加入不同量的混合劑后）的過濾性能。污泥比阻愈大，過濾性能愈差。
化工廢水處理工藝——帶式干燥器
?連續(xù)式常壓干燥器的一種。主要用于干燥小塊或纖維質(zhì)物料，如煤、肥皂、羊毛、棉花和其他纖維等。
化工廢水處理工藝——單級萃取流程
?單級萃取又稱一次接觸萃取，利用萃取劑，通過萃取作用使廢水得到凈化是廢水物理化學(xué)處理法之一。根據(jù)一種溶劑對不同物質(zhì)具有不同溶解度這一性質(zhì)，可將溶于廢水中的某些污染物完全或部分分離出來。
化工廢水處理工藝電滲析裝置
?電滲析法是利用電場的作用，強(qiáng)行將離子向電極處吸引，致使電極中間部位的離子濃度大為下降，從而制得淡水的一種方法。一般情況下水中離子都可以自由通過交換膜，除非人工合成的大分子離子。
化工廢水處理工藝——方形曝氣沉淀池
?曝氣是使空氣與水強(qiáng)烈接觸的一種手段，其目的在于將空氣中的氧溶解于水中，或者將水中不需要的氣體和揮發(fā)性物質(zhì)放逐到空氣中。換言之，它是促進(jìn)氣體與液體之間物質(zhì)交換的一種手段。
化工廢水處理工藝——混流泵
?混流泵是介于離心泵和軸流泵之間的一種泵?；炝鞅玫谋绒D(zhuǎn)速高于離心泵，低于軸流泵，一般在300-500之間。它的揚(yáng)程比軸流泵高，但流量比軸流泵小，比離心泵大。
化工廢水處理工藝——離心脫水機(jī)
?離心脫水機(jī)是洗滌設(shè)備的一種，是采用內(nèi)筒轉(zhuǎn)動等離心方式，通過高速的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，將物件所含的水分甩出去的一種設(shè)備?？梢苑譃椋合滦孤┟撍畽C(jī)，上卸料脫水機(jī)，固定式離心脫水機(jī)，活動式脫水機(jī)。
化工廢水處理工藝——立式多段焚燒爐
?多段立式焚燒爐結(jié)構(gòu)緊湊，操作彈性大，適用于各種污泥的焚燒處理。多段爐的污泥自上而下進(jìn)行干燥和焚燒，焚燒后的氣體在爐內(nèi)上升，在頂部與處于干燥階段的含水率為65％一75％的泥餅?zāi)嫦蚪佑|，對氣體起到一定脫用。
化工廢水處理工藝——連續(xù)式重力濃縮池
?濃縮池的作用是用于降低要經(jīng)穩(wěn)定、脫水處置過程或投棄的污泥的體積。污泥濃縮后污泥增稠，污泥的含水率降低，污泥的體積大幅度地降低，從而可以大大降低其他工程措施的投資。連續(xù)式重力濃縮池的基本構(gòu)造特點是裝有與刮泥機(jī)一起轉(zhuǎn)動的垂直攪拌柵,能使?jié)饪s效果提高20%以上。
化工廢水處理工藝——流化床焚燒爐
?其爐體是由多孔分布板組成，在爐膛內(nèi)加入大量石英砂，將石英砂加熱到600度以上，并在爐底股入200度以上的熱風(fēng)，是熱砂沸騰起來，再投入垃圾。垃圾同熱砂一起沸騰起來，垃圾很快燥，著火，燃燒。未燃盡的垃圾比重交輕，繼續(xù)沸騰燃燒，燃盡的垃圾比重較大，落到爐底，經(jīng)過水冷卻后，用分選設(shè)備將粗渣，細(xì)渣送到廠外，少量的中等爐渣和石英砂通過提升設(shè)備送回到垃圾焚燒爐中繼續(xù)使用。

1、病必須采用二級處理，并需進(jìn)行預(yù)消毒處理。

環(huán)保是人類生存發(fā)展歷程中的一個極為重要的主題。地球上的陸地面積約占地球表面積的30%，海洋面積約占地球表面積的70%，而其中的淡水量僅為地球總水量的2.5%左右。面對這種境況，節(jié)約用水和廢水處理就變得刻不容緩。
一般來說，處理廢水，采用電解、化學(xué)沉淀、吸附等方法進(jìn)行處理，有時為了在自來水中消毒，還參雜了。不管是采用化學(xué)法還是生物法，都會出現(xiàn)成本過高或者凈化不徹底等問題，那么是否能夠?qū)ふ业揭环N既又節(jié)能環(huán)保的方法來處理廢水呢？就目前而言，作為廢水處理的一個研究熱點——強(qiáng)磁分離法來處理廢水是很有效。那么，什么是磁分離法？它的原理是怎樣的？它能夠凈化廢水到何種程度？

所謂的磁分離就是根據(jù)不同物質(zhì)具有不同的磁性性質(zhì)（物質(zhì)的磁性可分為三種：鐵磁性、順磁性和反磁性，其中鐵磁性物質(zhì)可以作為磁種添加到弱磁性的廢水中進(jìn)行磁分離），當(dāng)廢水中的磁性物質(zhì)或者非磁性物質(zhì)（需要添加磁種）處于磁場中時，物質(zhì)必然會受到來自磁場的作用力，當(dāng)然，廢水中的懸浮不僅受磁場力，還受到重力、流體黏滯力、流體慣性力以及分子間的吸引力，只要我們所施加的磁場足夠大，就可以使得廢水中的懸浮顆粒進(jìn)行磁分離。
而磁分離的方法又可以采用永磁分離和電磁分離（包含超導(dǎo)磁分離）。磁力大小的公式為Fu=γVH(dH/dx)，其中，γ為顆粒本身磁化率，V為顆粒體積，H為磁場強(qiáng)度，dH/dx為磁場強(qiáng)度梯度。從實際應(yīng)用中來考慮，如果我們單純的用永磁體增加磁場強(qiáng)度，的確可以增加磁場力的大小，但是這樣所制造的磁鐵太耗成本。因此大多采用磁梯度分離法，即只需要增加磁場強(qiáng)度的梯度，就可以達(dá)到增強(qiáng)磁場力的效果。值得一提的是，要想產(chǎn)生高強(qiáng)度的磁場，用一般的永磁鐵，很難實現(xiàn)，可以采用超導(dǎo)體來實現(xiàn)，理論上處于臨界溫度以下的超導(dǎo)體所產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度可以達(dá)到10T以上，可以在無需添加磁種的情況下就能輕松實現(xiàn)磁分離。一般的梯度磁分離可分離微細(xì)顆粒（線度1um）和弱磁性微粒（磁化率低到10-6），那么，超導(dǎo)梯度磁分離的范圍和精度將比此更廣，更。
無疑，磁分離技術(shù)在廢水處理中不僅環(huán)保，而且造價和維護(hù)成本低，作為一般的磁分離的加強(qiáng)版——超導(dǎo)磁分離技術(shù)將大大提升常導(dǎo)磁分離的性能。我們有理由相信，隨著科學(xué)家對磁體、污染物的分離程度的機(jī)制等方面的不斷研究，磁分離技術(shù)將被應(yīng)用到尋常百姓家中。
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