煤矿及选煤厂污水处理实践
来源：亚欧能源网 发布时间：2015-04-22 11:53:09
煤矿及选煤厂污水处理实践
孙银辉
孙银辉
（神华集团包头矿业有限责任公司，内蒙古 包头，014100）
摘要：煤矿及选煤厂产生的生产、生活污水，是在环保达标排放中不容忽视的，通过污水处理的实践，为同行业污水处理提供借鉴。关键词：煤矿 选煤厂 污水处理 环保 达标排放
煤矿配套选煤厂是多数矿井生产模式，为防止矿井废水污染周围环境，矿修建了一座自然沉淀池，但是，随着国家对废水排放的要求越来越严格，现有自然沉淀池已不能满足环保排放的要求，同时，生产厂区建有办公楼、职工宿舍楼、职工食堂、职工澡塘等配套设施。现有职工1000多人，每天约产生250立方废水，因此煤矿本着经济效益和社会效益双丰收的原则，在发展生产的同时，为减少污染，保护环境，造福子孙，决定对煤矿废水及地面冲刷污水进行收集治理，对矿及选煤厂职工生活区产生的生活废水进行处理，彻底解决煤矿污水和生活废水污染问题，治理后的废水达到国家煤炭工业排放标准及环保要求。
1污水水质与水量
1.1矿井污水来源分析及水质、水量
1.1.1污水来源主要是矿井废水和地面冲刷水。
A、地面冲刷水主要是地面的浮尘和煤粉在运输过程中散落在地面上的煤灰。该股污染水源变化性比较大，一般在冲洗地面和下雨的时候产生。
B、煤矿矿井排水受到开采过程中人为的污染，其水质随开采工序的变化而变化，在出煤高峰时，水质污染较重；在交接班，不出煤或少出煤时，水质较清。另外，在一年中的枯水期，涌水量小，悬浮物含量高，浊度与色度也高，在丰水期，井下水量大，使悬浮物含量下降，浊度与色度也随之降低。
C、总之该废水的水质水量变化比较大，季节性比较强。
1.1.2废水水质、水量
废水水量按500m3/d设计。根据水样，对水质进行综合分析，确定进水水质：
| 水质项目 | 悬浮物 | CODcr | 油 | pH |
| 数值 | 150mg/L | 110mg/L | 4mg/L | 7 |
1.2.1水量
根据居民生活用水量标准以250L/（人·天），以1000人数计算。需建设300m3/d的处理规模，以适应矿区生活污水水质、水量的变化。
1.2.2废水水质
| 项目名称 | CODcr mg/L |
BOD5 mg/L |
SS mg/L |
氨氮 mg/L |
PH |
| 数 值 | ≤250 | ≤100 | ≤80 | ≤30 | 7.6 |
矿井生产处理后处理后的水质达到《煤炭工业污染物排放标准》（GB20426-2006）中的指标如下：
| 水质项目 | 悬浮物 | CODcr | 油 | pH |
| 出水水质 | 40mg/L | 40mg/L | 3mg/L | 6～9 |
| 标准值 | ≤50mg/L | ≤50mg/L | ≤4mg/L | 6～9 |
| 项目名称 | CODcr mg/L |
BOD5 mg/L |
SS mg/L |
氨氮 mg/L |
PH |
| 数 值 | ≤100 | ≤20 | ≤70 | ≤15 | 6～9 |
3.1矿井污水处理工艺
根据矿井及地面废水水质及处理要求，矿井水主要是悬浮物（SS）及有机物（COD）超标。其中有机物是悬浮物附带作用（或煤作用非常彻底的煤粉及古生物残骸、及人体排泄物）及水中某些还原性溶解物质所致，它将随着悬浮物的去除而大幅度下降。所以工艺主要考虑悬浮物的去除。根据现有沉淀净化设施以及类似水质的矿井水处理运行经验，采用加药混凝沉淀工艺进行处理。
废水处理工艺流程：
废水 反应池 斜管沉淀池 过滤 排放
污泥
絮凝剂 干化场
工艺简述：煤矿矿井及地面废水经改造后地面收水管网收集后自流进入反应池进行加药反应，增加有机物和悬浮物沉将性能，然后进入斜管沉淀池去除水中悬浮物和有机物及油类物质，沉淀池出水自流进入中间池然后由水泵打入过滤器进行进一步处理，处理后的清水经标准化排放口排放，出水各项指标达均可到环保排放要求。产生的污泥由污泥泵送至干化场进行自然风干处理。
3.2生活污水处理工艺
工艺流程:
4主要单元说明及参数
4.1矿井污水处理单元说明及参数
1、机械反应池
机械反应池是处理水与混凝剂、助凝剂实行瞬间混合的理想设备，具有高效混合、节约用药、占地面积小等特点，混合效益达90-95%。
设计水量：21m3/h
停留时间：2h
有效容积：42m3
数量：1座
规格：φ5.0×2.5m
搅拌器:1.5KW
2、斜管沉淀池
沉淀装置采用斜管沉淀池，在进水端加装布水墙，使进入池中的水流均匀；在出水端加装集水装置，以防水流短路；在池中安装斜管，提高沉降效率。在沉淀池内悬浮物、胶体、岩尘等，自然混凝沉淀于斜管上，积累到一定程度后，便自行下滑到沉淀池下部污泥斗内，污泥由泵送到干化场处理。上部清水自流进入中间池。
设计两座斜管沉淀池,并联使用。
设计水量：21m3/h
有效容积：84m3
停留时间：4小时
规格尺寸:4.0×10.0×4.0(单池)
数量:两座
内设4台污泥泵
型号： AS22-2CB；
流量：40m3/H；
扬程：10m；
功率：2.2KW；
4.2生活污水处理单元说明及参数
1、格栅渠：
2000×500×1500 mm
内装CF-500型机械格栅一台;安装倾角:65度,
2、 调节池装置：
设计流量：12.5m3/h
停留时间:10.0h
有效容积：125m3
结构：钢混
内设两台污水提升泵：WQ40-12-15-1.5
流量：12.5t/h，扬程15m。
电机功率：1.5Kw
3、水解酸化池
有效容积：150m3
停留时间: 12h
结构：钢混
内装生物填料
4、接触氧化装置：
有效容积: 100m3
容积负荷:1.5 KgBOD5/.d
设计水气比: 1:15
填料:100m3
旋切曝气头：60套
5、泥水分离装置：
有效容积: 16.8m3
有效停留时间: 4h
内设污泥泵一台AS10-2CB
6、供气装置
接触氧化池供气采用FSR80型三叶罗茨鼓风机2台，一用一备，当泵启动时，鼓风机污水处理系统供其氧，调节池采用穿孔曝气管曝气。
风量:3.18 m 3/min
功率:5.5KW
排出压力:49KPa
7、加药装置
加药装置采用1台JY-I，药剂计量泵自动投加。
搅拌电机功率：0.37Kw
计量泵功率：0.37Kw
8、污泥浓缩池：根据计算每天大约产生污泥量为50m3，
污泥浓缩池：50m3
数量：1座
9、风机房：20m2
10、脱水机房：20m2
11、控制室：20m2
12、化验室：20m2
5污水处理效果
5.1矿井污水处理效果
| 项目 指标 |
斜管沉淀池 | 过滤器 | |||||
| 进水 | 出水 | 效率 | 进水 | 出水 | 效率 | 标准 | |
| CODCr（mg/L） | 110 | 55 | 50% | 55 | 44 | 20% | ≤50 |
| 悬浮物（mg/L） | 150 | 60 | 60% | 60 | 48 | 20% | ≤50 |
| 油（mg/L） | 4 | 3 | 25% | 3 | 2.4 | 20% | ≤4 |
| PH | 7 | 6～9 | 6～9 | 6～9 | |||
| 指标 | CODcr Mg/L |
BOD5Mg/L |
SS Mg/L |
||||||
| 指标 | 进水 | 出水 | 效率% | 进水 | 出水 | 效率% | 进水 | 出水 | 效率% |
| 调节池 | 250 | 237.5 | 5 | 100 | 95 | 5 | 120 | 114 | 5 |
| 水解酸化池 | 237.5 | 190 | 20 | 95 | 76 | 20 | 114 | 108 | 5 |
| 接触氧化池 | 190 | 57 | 70 | 76 | 15.2 | 80 | 108 | 86.4 | 20 |
| 泥水分离器 | 57 | 54 | 5 | 15.2 | 14.4 | 5 | 86.4 | 34.5 | 60 |
| 排放标准 | ≤100 | ≤20 | ≤70 | ||||||
| 指标 | NH3Mg/L |
PH |
||||
| 指标 | 进水 | 出水 | 效率% | 进水 | 出水 | 效率% |
| 调节池 | 30 | 28.5 | 5 | |||
| 水解酸化池 | 28.5 | 11.4 | 60 | |||
| 接触氧化池 | 11.4 | 10.2 | 10 | |||
| 泥水分离器 | 10.2 | 9.6 | 5 | 6～9 | ||
| 排放标准 | ≤15 | 6～9 | ||||
6.1煤矿污水处理投资估算
6.1.1运行费用
1、电费：
设备总动力为19Kw，实际运行功率为5.87Kw。每度电费为0.5元。则处理每吨水所需的电费用为：C1=5.87×0.5÷21=0.13元
2、人工费：
操作人员按2人计，月工资900元，
则处理每吨水所需费用为：C2=30×2÷24÷21= 0.12元
3、药剂费
PAC投加量为10mg/L，固体PAC价格以2500元/吨计。
则每吨水药剂费用合计为C3=0.05元计
4、运行成本：C4=C1+C2+C3 =0.13+0.12+0.05=0.3元/吨污水
6.1.2投资概算
1、造价汇总表
| 序号 | 造价项目名称 | 报价（万元） | 备注 | ||
| 1 | 直接费用 | 土建直接费 | 16.62 | ||
| 2 |
设备直接费 | 27.48 | |||
| 小计 | 44.1 | ||||
| 3 |
间接费用 | 运输费 | 2.0 | ||
| 安装费用 | 5.0 | ||||
| 调试费用 | 1.5 | ||||
| 小计 | 8.5 | ||||
| 4 | 合计 | 52.6 | |||
2土建报价
单位：万元
| 序号 | 项目名称 | 规 格 | 数量 | 金额 | 备注 |
| 1 | 反应池 | φ5.0×2.5m | 1座 | 1.5 | 钢混 |
| 2 | 沉淀池 | 4.0×10.0×4.0 | 2座 | 9.6 | 钢混 |
| 3 | 中间池 | 4.0×4.0×3.5 | 1座 | 1.68 | 钢混 |
| 4 | 干化场 | 4.0×12.0×1.4m | 2座 | 3.84 | 钢混 |
| 5 | 控制室 | 和生活污水站公用 | |||
| 6 | 合计 | 16.62 |
3、设备造价清单
单位：万元
| 序号 | 名 称 | 规 格 | 材质 | 数量 | 金额 | 备注 |
| 1 | 斜管 | DN60 | PVC | 80m2 | 5.6 | 使用期限30年 |
| 2 | 污泥泵 |
AS10-2CB |
4台 | 1.28 | ||
| 3 | 过滤水泵 |
WQ50-24-20-4KW |
2台 | 1.0 | ||
| 4 | 填料架 |
|
A3 | 2套 | 3.8 | |
| 5 | 搅拌器 |
φ3.5 |
1套 | 2.2 | ||
| 6 | 管道、阀门 | 1套 | 2.5 | 郑州 | ||
| 7 | 电器控制 | 1套 | 0.8 | |||
| 8 | 加药装置 | JY-1 | 1套 | 2.6 | ||
| 9 | 布水装置 | 2套 | 2.4 | |||
| 10 | 集水装置 | 2套 | 0.8 | |||
| 11 | 过滤器 | φ2000mm | 1套 | 4.5 | ||
| 12 | 合计 | 27.48 | ||||
4、间接费用
| 序号 | 造价项目名称 | 报价（万元） | 备注 | |
| 1 |
间接费用 | 运输费 | 2.0 | |
| 安装费用 | 5.0 | |||
| 调试费用 | 1.5 | |||
| 小计 | 8.5 | |||
6.2.1运行费用
1、电费
设备总动力为15Kw，实际运行功率为8Kw。每度电费为0.5元。则处理每吨水所需的电费用为：C1=8×0.5÷12.5=0.32元
2、人工费：
按每人每月900元计算,则处理每吨水所需费用为: C2=30×2÷12.5÷24=0.2元
3、药剂费
PAC投加量为10mg/L，固体PAC价格以2500元/吨计。
则每吨水药剂费用合计为C3=0.075元计
4、运行成本：C4=C1+C2+C3 =0.32+0.2＋0.075=0.595 /吨污水
6.2.2投资概算
1、主体构筑物概算
单位:万元
| 序号 | 项目名称 | 规格尺寸 | 数量 | 金额 | 备注 |
| 1 | 格栅渠 | 2.0×0.5×1.5m | 1座 | 0.2 | 钢混 |
| 2 | 调节池 | 6.0×6.0×5.0m | 1座 | 5.4 | 钢混 |
| 3 | 水解酸化池 | 5.0×5.0×7.0m | 1座 | 5.25 | 钢混 |
| 4 | 接触氧化池 | 3.0×5.0×5.0m | 2座 | 4.5 | 钢混 |
| 5 | 沉淀池 | 3.0×5.0×5.0m | 1座 | 2.25 | 钢混 |
| 6 | 污泥浓缩池 | 4.0×4.0×4.0m | 1座 | 2.24 | 钢混 |
| 7 | 风机房 | 20m2 | 1间 | 1.0 | 砖混 |
| 8 | 控制室 | 20m2 | 1间 | 1.0 | 砖混 |
| 9 | 脱水机房 | 20m2 | 1间 | 1.0 | 砖混 |
| 10 | 合计 | 22.84 |
2、设备投资概算
单位：万元
| 序号 | 名 称 | 规 格 | 数量 | 金额 | 备注 |
| 1 | 机械格栅 | CF-500 | 1台 | 2.5 | |
| 2 | 污泥泵 | AS10-2CB | 2台 | 0.64 | |
| 3 | 提升泵 | WQ40-12-15-1.5 | 2台 | 0.8 | |
| 4 | 罗茨风机 | Q=3.18m3/min， P=49kPa，N=5.5kw |
2台 | 6.0 | |
| 5 | 立体填料 | φ150 | 100m3 | 1.5 | |
| 6 | 曝气装置 | φ260 | 60套 | 0.48 | |
| 7 | 填料支架 | 1套 | 3.6 | ||
| 8 | 收水装置 | 1套 | 1.6 | ||
| 9 | 加药装置 | JY-1 | 1套 | 2.6 | |
| 10 | 电器控制 | 1套 | 2.5 | ||
| 11 | 板框压滤机 | 15m2 | 1套 | 3.6 | |
| 12 | 管道阀门 | 4.5 | |||
| 13 | 安装费用 | 6.0 | |||
| 14 | 运输费用 | 2.0 | |||
| 15 | 调试费用 | 3.0 | |||
| 16 | 合计 | 41.32 |
3、总投资为：土建+设备及间接费用=22.84+41.32=64.16万元
7环境保护
7.1矿井污水处理对周围环境影响
矿井污水处理完成后不对周围环境产生任何不良影响。而生活污水处理从环境角度看，污水处理建成后对周围环境的不良影响主要是异常臭气和噪声。
7.1.1臭气对环境的影响
污水处理采用物化+生化处理工艺，污泥脱水采用机械脱水。只要平时操作管理得当，整个处理过程将很少臭气的产生，从而也不会对周围的环境空气质量造成影响。
7.1.2噪声对环境的影响
污水处理站建成后主要噪声源是鼓风机，约为85dB，符合国家规定新建企业生产车间内噪声值最高不得超过85dB(A)的规定。按此值推算对周围的影响，计算模式为：
LP=LW-20Logr-R-11
式中：LP——受声点（即被影响点）处的声压级dB(A)
LW——噪声源的声功率级·dB(A)
r——声源至受声点的直线距离m
R——厂房围护结构的隔声量·dB（A）
取LW =85dB(A) R=10dB(A)
计算得：
r=20m LP=38dB(A)
r=50m LP=30dB(A)
r=100m LP=24dB(A)
r=150m LP=20.5dB(A)
r=200m LP=18dB(A)
由计算可知，声源外150～200米外，噪声影响值已低于20dB(A)，其对环境噪声的本身值影响甚小，鼓风机房设隔声门窗后，即使距噪声源较近处，噪声也低于40dB(A)，甚至对周围的声学环境不构成危害。
7.2.3污水处理站处理效果的监测手段
- 通过监测站定期取样化验，对出水CODCr、SS、等主要水质指标进行监测。
- 监测结果反馈给运转管理人员，依此对运转工况进行适当调整，以保证低能耗、高去除率的运转，确保出水水质达标排放。
企业既有责任搞好生产、生活，就有义务对矿及选煤厂生产污水和生活污水的处理，实践说明所采用的污水污染处理工艺流程符合环保要求，值得同行借鉴。
参考文献：
[1] 王德一. 矿区生活污水深度处理的试验 [J]. 煤炭工程，1986.（6）
[2] 李剑锋. 矿井水井下净化处理工程 [J].煤炭加工与综合利用，2005（4）.
[3] 环境科学文摘. 矿业、冶金工业三废处理与综合利用 [J]. 环境科学文摘，1996（5）.
作者简介：孙银辉（1979-），助理工程师，注册安全工程师，2001年毕业于包头钢铁学院煤炭综合利用专业，现供职于神华包头矿业有限责任公司，从事煤炭技术、生产管理工作。
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