矿井废水资源化(饮用级)新技术及设备技术方案

1、*集团*煤矿矿井废水资源化（饮用级）新技术及设备工程方案地址： 电话： + 传真： +E-mail ：联系2人0：1年 月 日煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案目录第一部分、技术可行性报告 . 第一章项目背景 3第二章设计依据与原则 6第三章矿井水处理现有技术 8第四章水质特征及设计指标 10第五章基本技术方案 121、水处理站设置地点 122、水处理工艺流程（推荐工艺） 123、水站主要设施、功能与方案简介 124、净化过程及原理 13第六章设备选型与工程设计 17第七章工艺与设备图 23第八章装机容量及运行费用 24第九章项目经济效益及预期目标 25第十章项目的环境效益与社会效

2、益 26第十一章技术特点与优势 28第二部分 工期、质量及服务承诺 30第三部分施工方案 32第四部分与传统工艺对比 43煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案第一部分、技术可行性报告第一章 项目背景1、矿井水利用是政治、社会经济、环保、产业及企业自身发展的必然，是大势所 趋。煤炭是支持我国能源生产和供给的基础资源， 我国是一个富煤贫油的国家。 截至 1997 年，探明 我国埋深 1000 米以内的煤炭储量高达 21039 亿吨，具有开采条件的煤炭储量有 14150 亿吨以上， 目 前我国保持年产 10 亿吨煤的水平。 矿井水通常指煤炭开采过程中所有渗入井下采掘空间的水。 据统 计，在

3、采煤过程中，全国煤矿年排矿井水约 42 亿吨，平均吨煤涌水量约 4.2 吨。煤炭作为能源被大规模开采以来， 在传统的观念中煤矿生产总是和那股浑浊的矿井水相伴而行， 一直流淌到今天。随着科学的发展和人们环保意识的提高，对矿井水也有了新的认识。从自然排放 到治理排放，从排放到利用，实现从废弃物到资源开发利用的转变。矿井水来自地下水系，同属水资源，日涌水量少则几千吨，多则数万吨。由于生产的开凿从岩 层中涌出，在未经污染前是清洁的水，由于生产污染，矿井水变得色泽浑浊、由煤泥所引起的悬浮 物含量高，沉积量大。矿井水直排污染地面及地下水体， 造成矿区生产、 生活严重缺水； 污染水体被生物吸收和蓄积， 最后

4、进入人体， 引起癌症和肿瘤等， 危害人体健康； 危害周围农田和各种设施。 但因处理环节复杂、 治理工程投资费用高而一直没有得到有效处理。进入 90年代以来， 矿井水的治理及综合利用工作在国内一些煤矿取得了良好效果。 以国投新集 能源公司新集二矿为例， 该矿年产煤炭 300万吨，日产矿井水量为 1万立方米。 1996 年该矿投资 400 万元兴建矿井水治理工程，将处理后的矿井水补供生产用水系统，之后数年该矿又陆续对矿井水处煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案理系统进行了全面的改扩建，提高处理能力及处理等级，使处理后的矿井水成为生活用水，每年节约水费 150 万元以上。2006年 12

5、月，由国家发展改革委组织编制的 矿井水利用专项规划 （以下简称规划） 正式发布。该规划涉及全国主要产矿区，是我国矿井水利用工作“十一五”期间的指导性文件 和项目建设的主要依据。规划以大幅度提高矿井水资源综合利用水平为目标，坚持全面规划、 合理开发、统筹兼顾、高效利用的方针，以企业为主体，强化宏观调控，加强政策引导，依靠科技 进步和技术创新，搞好示范工程，推动矿井水利用产业化发展，缓解矿区水资源短缺的形势，保护 生态环境，促进矿区及周边地区经济社会的可持续发展。规划提出：一、重要产矿区、严重缺水矿区及大涌水矿区的当地有关部门及企业，应组织 编制本矿区矿井水利用发展规划，并将其纳入矿区发展规划中；

6、二、研究制定促进矿井水利用的产 业政策、财税政策和其它相关扶持政策；三、加大矿井水利用技术研发力度，重点研发具有自主知 识产权的关键技术，加强技术创新能力建设，建立以企业为主体的技术创新体系，推动“产学研” 的联合，组织实施矿井水利用的重大示范工程；四、各级政府要加大对矿井水利用的支持力度，积 极支持矿井水利用技术研发，兴建矿井水利用工程，建立矿井水利用工艺、生产、药剂和产品的质 量检查监督体系，使矿井水利用规范有序。由于煤矿企业产业链的延伸，矿井水利用的市场需求不断扩大，利用规模逐渐增加，矿井水利 用成本逐步降低； 同时， 我国以“节水”为核心的水价机制逐步形成，矿井水的利用价值不断提高，这

7、为企业大规模利用矿井水提供了有利的市场环境。2、#煤矿拟建矿井污水回用水站概况为积极响应国家对煤矿 矿井水利用专项规划 要求及 “节能减排” 的号召，同时也考虑到厂 区用水需求的扩大及长期持续发展的需要，集团和煤矿领导提出将矿井水变“废”为“宝” ，改建成 一套新的矿井水处理与回用系统。 现计划处理规模为 100 吨 / 时，处理后水质达到 国家生活饮用水 卫生标准（ GB57492006），用于矿区生产用水和生活用水。3、#煤矿原有水处理设施概况#煤矿为 * 集团下属煤矿 , 现有水处理系统一套 :整套工艺采用常规水处理工艺： 原水加药反应沉淀澄清贮水池排放。 处理规模为 400 吨/ 时。

8、其设施包括：井下出水干管、进水廊形明渠（兼沉淀池）、加药间、贮水池，各设施均为地 上设置，其中，矿井污水经管道加药后进入廊形明渠，进行沉淀处理，之后进入贮水池，从贮水池煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案再排入水处理厂南边的水渠。廊形明渠有两条 , 一用一备，相互交错，构成矩形池体（长 60 米，宽40米，深 2.35 米）, 各渠出水端有一出口，需清泥时，关闭该渠进水，放尽该渠存水，车从渠内出 口进入池内，将渠内煤泥挖运出池外。4、项目拟承担单位概况沈阳市 科技开发有限公司拥有一支专业的销售团队及售后服务人员，坚持不断创新、 追求品质、持续改进、优良服务”的经营理念，强化内部管理，

9、强化产品质量，达到持续稳定地向顾客提 供优质的产品和满意的服务。 。公司环保事业部专业从事饮用水净化与消毒、污水与工业废水处理或回用、特种水质处理、水 处理新材料与新工艺的研发、设计、制造、现场安装到技术咨询服务。公司以航天科研所、军事科学院、中华海外博士联合会、天津工业大学、北方技术交易市场等 科研、市场信息力量为技术依托，拥有一批在国内、行业内有较高知名度的水处理高新技术研发人 员，承担过国家、军队及省市部委多项水处理重大专项课题，拥有多项专利产品和专有核心技术， 获得国家和军队科技成果多项， 本公司独家使用的中空纤维超滤膜技术是一项专具有高精度过滤、 高膜通量、超低压、抗膜堵塞等特性，处

10、于国际领先水平的技术。公司秉承 技术先进、 团队和谐、 管理规范、 质量一流 的宗旨， 愿与各界朋友携手共同发展、 共创碧水家园、服务社会和人民。煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案第二章 设计依据与原则1、国家法律及设计规范1、水处理设备 制造技术条件 JB2932-19992、机械设备安装工程施工及验收通用规范GB50231-983、现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范GB/T50236-19984、室外给水设计规范GB50013-20065、水处理设备原材料入厂检验ZBJ98004-19876、水处理设备油漆，包装技术条件ZBJ98003-19877、通用技术条件 JB/Z

11、Q 4000.2-10-868、低压配电设计规范 GB50054-20089、通用用电设备配电设计规范GB50055-199310、低压开关设备和控制设备 总则 GB/T14048 。 1-200011、电工成套装置中的指标灯和按扭的颜色GB/T2682-198112、钢制压力容器 GB150-199813、不锈钢冷轧钢板GB/T3280-199214、不锈钢热轧钢板GB/T4237-199215、流体输送用不锈钢无缝钢管GB/T14976-200816、管路法兰技术条件JB/T74-199417、管路法兰类型JB/T75-199418、凸面板式平焊钢制管法兰JB/T81-199419、水质

12、悬浮物的测定 重量法 GB/T11901-198920、工业产品使用说明书总则 GB9969 。 1-199821、机电产品包装通用技术条件GB/T13384-9222、包装贮运图示标志GB191-200023、不锈钢材料机械性能技术GB122024、金属焊接件焊接技术JB/T594325、机加工质量符合 JB/T5936 的规定煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案26、中华人民共和国水污染防治法27、生活杂用水水质标准 ( CJ25.1 89)28、污水综合排放标准 ( GB89781996)29、建筑给水排水设计规范 (GBJ15-88)30、给水排水工程结构设计规范 (GBJ6

13、9-84)31、化工设备、管道外防腐设计规定(HG/T 20679-1990)32、城市供水水质标准 CJ/T 20633、国家生活饮用水卫生标准 (GB57492006 )34、饮用水化学处理剂卫生安全性评价(GB/T 17218)35、生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准(GB/T 17219)36、生活饮用水标准检验方法 (GB/T 5750)37、卫生部 生活饮用水集中式供水单位卫生规范 (2001)38、卫生部 生活饮用水水质卫生规范 (2001)39、国家及行业其它相应规范、标准。2、建设单位(甲方)提供的设计资料依据：#煤矿平面平置图，见附件一。3、#煤矿矿井水处理与回

14、用方案选择的原则依据下列原则进行矿井水处理工艺方案选择：技术先进、成熟。处理效果好且稳定， 在进水水质稳定情况下， 确保长期运转中出水水质达到国家生活饮用水 卫生标准规定的要求。零药剂处理，低运行费用。尽量利用现有水处理设施，减少基建与设备投资。便于实现工艺过程的自动控制，降低劳动强度和人工费用，方便运行管理。选定的设备先进、可靠、国产化程度高、成套性好、便于维护。煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案第三章 矿井水处理现有技术矿井水无论排放还是回用，一般都需要进行不同程度的净化处理。其水处理工艺及技术是关键 和核心。其技术的好坏，直接涉及到处理的水质效果、设备投资与运行成本等。现国内

15、使用的矿井 废水处理技术主要有：沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀过滤、清污分流法、中和法、电渗析法、反渗透 法等。处理后排放的矿井水，通常采用沉淀或混凝沉淀处理技术；处理后作为生产用水或其它用水 的，通常采用混凝沉淀过滤处理技术；处理后作为生活用水，过滤后必须再经过除酚、除重金属等 对人体有害物质及消毒处理；有些矿井水含盐量较高，处理后作为生活饮用水还必须在净化后再经 过脱盐处理。1、常规技术（或传统技术）A、沉淀法： 原水沉淀澄清排放B、加药混凝沉淀法： 原水加药反应沉淀澄清排放C、加药混凝沉淀过滤法： 原水加药反应沉淀澄清砂滤（消毒）排放（回用） 上述工艺中， 投加药剂一般为石灰或氧化镁 （去除硅

16、酸盐） 、铝系或铁系絮凝剂等， 主要用于增 加沉降速度， 提高去除效果； 砂滤一般采用石英砂滤池， 沉淀池一般为钢砼结构斜板或斜管沉淀池， 主要用来去除浊度等；消毒一般采用液氯或二氧化氯，用于杀灭病菌类微生物。存在的主要问题：大部分工艺的出水水质只能排放，无法达到回用要求。工艺 A、B、 C一般只能滤除较粗大的颗粒，其过滤精度通常只能达到 100 微米左右，一些较细小的颗粒、胶体、分子及离子并不能被有 效滤除，但正是这些细小颗粒和胶体往往蓄积着大量的重金属、酚类和苯类等致癌物，因此只能排 放，或回用于水质要求很低的场所。 药剂的运行费用高。 为了加快沉淀速度，提高处理效果，一般需要连续长期地加

17、入大量的絮 凝剂或助凝剂，即浪费化工材料，增加环境污染，又增加了运行费用、煤泥的处置量和处理成本， 还增加了煤泥的设备投资。 耗时长，所需占地大 。2、其它技术煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案膜分离技术： 主要用作矿井水的深度处理与回用。常规“加药、混凝、沉淀、砂滤”等分离技 术得到的水质与源水条件和其工艺操作条件有紧密关系，出水水质不稳定，但是，膜过滤技术处理 的水质则不再依据源水水质，而是依据所选用膜的截留尺寸，所以膜过滤是一种很严格的物理分离 技术，可去除水中的离子、小分子、大分子、胶体、微粒、病毒、细菌等。膜技术分为微滤（MF）、超滤（ UF）、纳滤 （NF）和反渗透 （

18、RO）等。微滤和超滤主要用于去除水中细菌、病毒、热源物质 和大分子有机物、 泥砂微粒和胶体。 纳滤、 反渗透主要用于去除水中小分子有机物、 无机物和离子。 其典型工艺流程为： 原水加药反应沉淀澄清砂滤或MF UF RO或 NF消毒回用。 存在问题： 易堵塞、不易清洗恢复 。 对预处理要求高。 设备投资较高。 运行成本较高。电渗析法： 是在外加直流电场力的作用下，利用离子交换膜对溶液中离子的选择透过性，使溶 质和溶剂分离的一种物理化学过程。 含盐水经过电渗析后， 便可得到淡化水和浓缩液 （浓水）。当含 盐量小于 1000mg/L 时， ED法的能耗低于蒸馏法。 ED脱盐法的优点是：不需再生，可连

19、续出水，工 艺系统简单，设备少。其主要问题是：易发生极化结垢，水回收率低（一般为50%左右），对进水预处理要求高。 当矿井水含盐量小于 4000mg/L 时用此法较为经济。 上世纪七十年代初期， 电渗析脱盐2 技术已在我国矿井水处理利用中得到应用。 但由于它对 SO42去除率很难超过 65%，用以淡化 SO4Na 型和 SO4Cl -Na 型水很难达到饮用水水质标准。 另外它不能去除水中的有机物和细菌， 设备运行能 耗大。因此近年来在高矿化度矿井水淡化方面，ED法已逐渐被 RO法取代。离子交换法 ：是化学脱盐的主要方法。即利用阴阳离子交换剂去除水中的离子，以降低水的含 盐量。其特点是：技术成熟

20、、使用经验多，出水水质好，但工艺系统和运行管理复杂，不能连续出 水，再生液会造成二次污染。 离子交换软化法可作为 RO的前处理， 以减小硬度。 此种脱盐工艺用于 矿井水含盐量小于 500mg/L 时比较经济。蒸馏法 ：是对含盐水进行热力脱盐淡化处理的有效方法。它以消耗热能为代价，适用于各种含 盐量，尤其是高浓度的苦咸水淡化。蒸馏法的优点是设备寿命长，预处理要求低，操作方便，水质 纯度高。但缺点是能耗高，设备较笨重，防腐要求高，热交换器表面易结垢等。一般当矿井水含盐 量超过 4000mg/L 时才可以考虑采用。煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案第四章 水质特征及设计指标1、矿井水水质

21、分析及特征本公司技术人员通过对现场的考察，对甲方人员的了解和咨询，初步认为#煤矿矿井水水质污染物主要来自煤泥产生的悬浮物， 另外， 由于煤泥与水接触， 有可能带来有机物及溶解性离子超标。 经过现场取样，并带回公司研究后，由本公司进行了相关水质指标的分析。由于本项目主要采用中空纤维超滤膜的物理截留技术，而该膜是本公司合作单位历经十余年研 究的科研成果，已对其科学理论和去除机理有了充分的了解，又凭借其在部队多年的、反复的实际 应用，因此，从理论到实践可以表明：该膜对去除浊度、胶体、细菌、铁、锰、氨氮是完全有效的， 但又考虑到矿井水可能的污染物来源除了上述污染物之外，还可能有重金属及有机物等污染物，

22、而 这些污染物对中空纤维膜而言，只能是部分去除，并不能确保完全有效，为了确保水处理工艺更加 可靠、精准、针对性更强，出水水质安全可靠，有必要对该水质进行更加全面、真实的分析和反复 核实，因此公司一方面采用该中空纤维膜进行了小试，对该膜过滤后的出水进行了水质分析，另一 方面， 公司委托环保监测中心对重点的、 可疑的水质指标， 如重金属等关键指标进行了重复性检测。 现将三方面的数据汇总于表 1，其水质特点可归纳为 “二高”：悬浮物含量高： 主要由煤泥引起的浑浊度超标 13 35 倍；细菌等微生物及硫化物含量高： 虽然对带离现场的水样检测细菌总数、大肠菌群、挥发酚、硫 化物等易引起检测数据失真 ,

23、但仍有一定参考意义。 本项所测 细菌指标、 硫化物指标 超标。总之，该矿矿井水污染物主要来自煤泥引起的浊度和微生物超标，其它水质指标如溶解性总固 体、总硬度、硫酸盐、氯化物、氰化物等均合格，该水质经过净化处理完全可以作为生活饮用水使 用。公司人员通过对带回的水样进行小试表明， 中空纤维超滤膜及复合滤料组合过滤后所测出水水质可完全达到国家生活饮用水卫生标准( GB5749-2006)。2、设计产水量： 100m3/h3、现有矿井水源水量： 400m3/hGB5749 2006)4、设计出水水质标准： 出水水质满足国家生活饮用水卫生标准煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案表 1 # 煤矿

24、矿井水水质分析结果汇总水质检测项目公司对矿 井污水的 检测结果环境监 心对矿 水的检 果测中 井污 测结市政供水或小 型集中式供水 的国标 上限超标倍数公司对 “膜+复合滤 料 ”工 艺 过 滤 矿 井 水的出水水质检测 结果浑浊度 (NTU)35-1或313350色度25-15 或 2010臭和味无味无异味不得有异臭味无味肉眼可见物有有无无pH7.4-6.58.57.2阴离子合成洗涤剂(mg/L)0.05-0.3-耗氧量(CODMn,mg/L)2.89-3或51.9溶解性总固体669-1000 或 1500612总硬度43.348.8450 或 55050.1UV254(cm-1)0.24-

25、0.11UV410 (cm-1)0.08-0.02总汞 (mg/L)-0.010.001-砷(mg/L)0.05-0.01 或 0.050.05铬(mg/L)0.030.030.050.03硒(mg/L)0.01-0.010.01铅(mg/L)0.010.030.010.01镉(mg/L)0.0100.0050.0050.005铁(mg/L)0.45-0.3 或 0.50.1锰(mg/L)0.15-0.1 或 0.3-铝0.1-0.20.1铜(mg/L)0.03-1-锌(mg/L)0.7-1-硫化物0.032-0.0210.005氟化物 (mg/L)0.8-1.0 或 1.20.8氯化物23.

26、5-250 或 300-硫酸盐78.3-250 或 300-氨氮 (mg/L)0.36-0.50.05总氮 -N(mg/L)2.12-10 或 20-氰化物 (mg/L)0.004-0.05-挥发酚类0.002-0.002-细菌总数 (CFU/mL)2200-100 或 5004220总大肠菌群(CFU/100mL)1-不得检出0煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案第五章 基本技术方案本项目中，针对该矿井水的上述特点（ “二高”：悬浮物和细菌等微生物超标 ），结合 该煤 矿原有水处理设施，为达到 “ 节省投资成本、零药剂处理和零排放、出水水质符合国家饮 用水卫生标准 ” 等要求，特提

27、出“ 全工艺采用物理过滤和吸附” 的基本水处理方案，建成 示范性工程，并 制定矿井水处理回用技术与管理规范 。1、水处理站设置地点按甲方要求，并结合本项目条件，该水处理站设在原有水处理系统所在地最为合适。2、水处理工艺流程（推荐工艺） 矿井污水格栅池中空纤维膜组器水泵过滤罐消毒器贮水池注：根据生产用水的水质需要， 在中空纤维超滤膜后预置有中间取水点， 可单独提供生产用水。3、水站主要设施、功能与方案简介 水站主要设施有：对原有水处理设施中的廊形明渠改造而成的膜，另外，新增格栅、中空纤维 膜组器、防腐钢架、鼓风机、复合滤材过滤池、出水泵、消毒器、电控系统、设备间、管线、阀门 及计量仪表等。膜处理

28、池： 即原有廊形明渠的末端， 经加高、 拆改为膜处理池， 用来放置中空纤维超滤膜组器， 去除 水中的煤泥、胶体、细菌微生物和附着于煤泥上的有机物与重金属等。1 号池和 2 号池的尾端分隔出的膜处理池各安置一组钢架，钢架支柱通过化学锚固定于池底； 钢架下半部分承载中空纤维膜片、曝气支管和出水支管，膜片淹没于池内水体中，钢架上半部分露 出水面，在其上架设水上廊桥、出水干管、曝气干管、阀门及出水软管；廊桥设计成工作人员操作 维护的平台，每个中空纤维膜片上设有支路阀门，通过连接件固定于钢架内，每个膜片可方便地从 钢架内取出检修。 1号池和 2 号池之间的尾端隔出的膜处理池前各设置一道格栅，使进入池内的

29、污 水能通过格栅 阻截水中可能的丝状物和大颗粒的漂浮物于池内，人工定期清理格栅和漂浮物。煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案水泵：串联于膜与过滤罐之间，将膜出水输入过滤罐。过滤罐：设置于 池外 ，过滤池内装有多种水处理滤料，进一步净化水中残余的有机物、重金属离子等。消毒器：设置于设备间内，串联于水处理工艺末端，可产生高效复合型氧化剂，用于杀灭水中的细菌等微生物，并保持管网的残余杀菌能力，防止水在贮水池及管网内被二次污染。设备间： 安置于墙外的地面，内设出水泵、鼓风机、消毒器、电控系统、管线、阀门及计量仪 表等。各设施、设备的功能、方案见下表2。表 2 主要设备、方案简介名称功能基本方

30、案格栅阻截丝状物和大颗粒的漂浮物于膜处理池内增设粗格栅、排泥管、穿墙孔，修整排泥坡，拆改进水管膜处理池安置膜组器，截留煤泥、胶体、细菌、有机物及重金属等在原池基础上增高 0.85 米，增设格栅、 穿墙孔、膜组器、防腐廊桥、防腐钢架、曝气管、出水管、导流膜、阀门、排泥管等，修整排泥坡等水泵输送膜出水至过滤罐设置于池外过滤罐去除有机物与重金属新增罐体及滤材，置于设备间旁边清水池贮存净水由原污水池加隔断和盖而成。消毒器杀灭细菌等微生物，维持杀菌作用新增全套，置于设备间内电控系统系统控制时间控制器、液位计及电动阀控制设备间安置设备新增全套，安置于墙外地面4、净化过程及原理本处理工艺中，矿井水的净化过程

31、可基本划分为4 个阶段：1）初级净化煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案矿井污水通过干管进入格栅池后，水中的丝状物和大颗粒的漂浮物被粗、细两层格栅阻截，达 到初级净化目的。2）中空纤维超滤膜的筛分过滤中空纤维超滤膜的外形像纤维状（见图） ，具有自支撑作用，属非对称膜，其致密层位于纤维的内 表面（见图） 。被初级净化的污水进入膜处理池内，膜处理池内的中空纤维超滤膜的过滤孔径只有 百万分之五厘米（ 0.05 m），即只有小于这个尺寸的物质才能通过，因此只有水分子、离子及小分煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案子有机 物才能透过中 空纤维超滤膜的外管壁进入中空纤维膜的中空管内，但

32、煤泥、泥砂、细菌病毒、胶体、大分子有机 物均大于该尺寸，一般为中空纤维超滤膜的过滤孔径的数十倍以上，如自然界中很小的大肠杆菌的 尺寸也仍有 0.45 m以上，仍比膜过滤孔大约十倍，因此这些物质均不能透过中空纤维膜的外管壁 进入中空纤维膜的中空管内，而被截留于中空纤维膜的外管壁表面或之外。由于这些颗料物质的表 面还吸附了大量的重金属离子及有机物，因此，在去除这此物质的同时，也去除了这些离子和有机 物，这也是为何要去除浊度的重要理由，浊度去除越高，对重金属离子及有机物的去除效果越好。当被过滤的污染物的外形尺寸小于 膜过滤孔径的物质时，该污染物在过滤 过程中通过污染物间的相互挤压、架桥 作用及膜表面

33、的电性能吸附作用也能部 分地被阻挡于膜管壁外表面或膜孔内而 不能透过膜孔，因此对游离于水中的部 分离子和有机物也有部分去除作用。3）、复合滤料的吸附作用砷、铅、镉、铬等是一种重金属类剧毒污染物，其离子及其化合物由食物链进人体的胃、肝、肾、胰腺及血液，并由无机离子转变为毒性更大的有机化合物，不易降解，排泄很慢、最后造成 人体蓄积和中毒。因此，重金属对饮水及废水的污染问题已引起环保、卫生组织的特别重视。铁对煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案人体也有一定的危害，如引起锈肝。从废水中去除重金属的方法很多，如沉淀法、化学凝聚法、 活性炭吸附怯、金属还原法、离子交换法、氧化法和微生物法等。水中

34、有机物尤其是持久性有机物（ POPs）的巨大危害和净化去除的必要性已成为国际社会 的共识，在 POPs公约规定的 12 种 POPs中，大多数 POPs具有很高的毒性，对人类健康和生态系统 产生影响，包括对肝、肾等脏器和神经系统、内分泌系统、生殖系统等急性和慢性毒性，以及致癌、 致畸、致突变等遗传毒性。而且，这些毒性还能由于污染物的持久性而持续一段时间。此外，还有 一部分 POPs在生物体内能转变成另一种比原先物质毒性更强的物质，从而对生物机体产生毒害作 用。因此我国新修订的生活饮用水卫生标准（ GB5749-2006）中特别增加了有机物指标，该标准中规定生活饮用水中化学耗氧量（即有机物含量）

35、不得超过3mg/L，水处理条件受限时也不得超过5mg/L。本矿井水中，有机物严重超标达10 倍，因此本工艺中有必要采用有机物去除措施。本项目中，在膜过滤去除浊度和细菌的同时，也去除了吸附于煤泥、胶体等引起浊度超标的颗 粒物上的有机物和重金属， 残余水中的溶解性有机物可通过复合滤材中的颗粒活性炭、KDF、离子吸附树脂等得到进一步吸附净化，并改善口感，且方法简单，操作简便，无须用药，不会造成二次污 染。4）、消毒杀菌饮水消毒是杀灭饮用水中病原微生物的过程，是饮用水处理工艺终端必不可少的环节。只有通 过消毒，饮水才能饮用，否则有可能引起肠炎、急性败血症、感染、病毒性疾病、亚临床疾病等等， 甚至引起流

36、行病暴发。本项目采用二氧化氯发生器消毒。 该发生器产生的二氧化氯是一种强氧化剂， 不致癌、 无致畸、 无突变性质，与氯气相比具有以下优点：不仅能杀死一般微生物，而且具有杀灭真菌孢子，杀灭病 毒等作用，不与氨、酚和不饱和化合物作用，pH变化对杀菌效果影响甚小，不产生三卤甲烷等三致副产物，因此安全、广谱、高效。煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案第六章 设备选型与工程设计、粗格栅格栅系统是水处理工艺第一道处理设施，用于阻档大尺寸的漂浮物和悬浮物进入膜处理池，并尽量去掉那些不利于后续膜过滤的杂物，以防止膜组器上的中空纤维膜形成机械损伤或缠绕。采用UPVC材质的网孔状塑料板作为格栅，分别装于

37、格栅池出水口和膜处理池的入口， 采用人工定期清理方式。材质：钢数量： 1 个格栅设计流量： Q=500m3/h格栅尺寸：长 1000mm、宽 500mm、高 500mm、格栅孔尺寸： 15mm安装方式：用钢螺栓固定于进水管出口，采用人工定期清污方式。二、排泥系统利用原有的排泥大门，需增高原池墙体高度至 3.2 米，拆除墙内部分隔断，增加部分隔断，保 证膜处理池独立，挖泥车通道畅通，以便将池内煤泥运至池外指定地点。三、膜处理池膜处理池是该工艺的核心构筑物，承担矿井水对煤泥、岩粒、油类、细菌、胶体、有机物等的 过滤与净化作用。膜处理池内设有膜组器、导流装置、曝气管网及出水管网等。膜组件主要用于固

38、液分离， 是全系统物理分离的核心。 导流装置主要是为了保证气水混合体对中空纤维膜的在线清洗， 达到清洗均匀、无死角的目的。另外，膜处理池内还生长有一定数量的微生物，对矿井水中有机物 有生物降解作用。1、框架 （钢架 ）见示意图。功能：承载中空纤维膜片、固定布气管网、集水管网、阀门、引导气水流体清洗中空纤维膜， 搭建工作人员操作平台（廊桥） 。防腐设计：淹没在水体中的钢架采用环氧煤沥青覆塑，露出水面的钢架刷防锈漆。煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案材质：角铁和方钢2、廊桥功能：位于钢架上部，用作工作人员检查、操作与维护的平台。防腐设计：护栏及底框刷防锈漆、走廊采用环氧玻璃钢篦子。 组

39、成：角铁框架、铁护栏、环氧玻璃钢篦子。3、中空纤维膜片功能：物理过滤矿井水中的煤泥、岩粒、油类悬浮物、胶体、细菌、病毒、有机物和重金属等。主要材质：膜材质主要为聚偏氟乙烯（PVDF）、膜框架材质为 ABS等。数量： 3 组，每组由 85 片膜片平行排列。寿命：约 5 年左右需要开始更换。4、集水管网功能：收集来自各膜片的净水。材质： UPVC管、 PE管（含钢丝）等。5、导流板功能：围成方框，形成气水混合流体的循环空间，用于膜片的在线清洗。材质： UPVC板。安装方式：固定于钢架上，位于膜片区。6、钢架防腐钢架外表采用环氧煤沥青防腐，钢架内部密封焊接。要求：防止焊接口处及拧螺丝处不得有水从外往

40、方钢管内渗透，必须严格作好密封防渗。煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案7、钢架基础材质：钢砼8、布气管网 功能：输送及均匀分配来自鼓风机提供的空气，在膜处理池内形成气水混合流体，用于膜片的在线清洗。材质：没入水体部分的材质为 UPVC、露出水面部分为钢管。9、其它螺栓、紧固件、防锈漆、化学锚铨等。五、设备间功能：安置和保护过滤罐、 膜出水泵、 鼓风机、 反洗水泵、 消毒器和电控箱，便于检修维护，占地面积约 150 平米。设计：内设钢骨架、中板基础、彩钢保温板房、具有降噪 功能。1、鼓风机鼓风机是保证曝气系统正常工作的关键设施。每台鼓风机 均配有消声罩、弹性接头、止回阀、安全阀、压力

41、开关、温度计等。见右图。产地 ：山东章丘三叶罗茨风机。 功能：提供带压力的空气，形成空气源，用于膜片的在线清洗。 安装方式：固定于混凝土基础锚铨上。产品特点：体积小，重量轻，噪音低，运转平稳，高效节能、外形美观、结构紧凑、齿轮为五 级精度硬齿面，叶轮、壳体为数控机床加工，所有铸件均为树脂砂铸造。产品用途：污水处理、水产养殖、化工等。2、基础煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案材质：混凝土。3、膜出水泵采用离心泵，承担向后续滤料罐提升压力的作用。4、消毒器为防止小型集中式供水系统的管网及水塔的二次污染， 国家生活饮水卫生标准 （ 2006）中规 定：“出厂水中必须含有消毒剂 ,氯制剂余

42、量 0.3mg/L ，管网末梢水中氯制剂余量 0.05mg/L ；或 出厂水中二氧化氯余量 0.1mg/L ，管网末梢水中二氧化氯余量 0.02mg/L ”。矿井水经膜组器处理后，虽然细菌、病毒等微生物得到了有效截留，但为了达到上述规定，防 止管网及水塔等二次污染，在其出水口仍需增设消毒处理装置，作为阻杀微生物的第二道屏障，确保出水 水质的安全、可靠。选用的消毒装置见右图。设备名称： 二氧化氯发生器。产品组成 ：供料系统、反应系统、控制系统、真 空吸收系统、 安全系统、 残液自动处理系统反应原理 ： NaCLO3+2HCL=CLO2+1/2CL2+NaCL+H2O使用原料 ：氯酸钠 （ GB/

43、T1618-1995 工业一级品，含量 99%）；盐酸 （ GB320-93 工业一级品，浓度 31%）。性能参数： 有效氯产量 100g/h 、设备重 69kg ，设备尺寸： 5504501100 mm，配电功率 0.45Kw。性能特点 ：生产以二氧化氯为主、氯气为辅的复合消毒剂，按有效氯计CLO2含量大于 70%。原料输送采用优质进口电磁隔膜计量泵，运行稳定，计量准确。煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案设备内部的反应器采用耐高温、耐腐蚀的合成材料。原料总转化率 80%，能耗低。原料消耗 ：1000kg / 年。每消毒 1 吨水约需原料费 0.004 元。原料更换周期： 1 次/

44、 年。制备工艺 :5、电控系统 采用时间控制器自动控制水泵、 电动阀和消毒器的启闭： 1 台水泵和 1台消毒器每开启 27min 后自动停机 3min ，然后又进入下一个启闭循环。 在膜处理池内设低液位自动控制器，自动控制低液位时电动阀的关闭。6、反洗水泵功能：对中空纤维膜进行反冲洗， 1次/月， 30min/ 次。7、洗膜池功能：对中空纤维膜进行化学清洗， 1次/ 年，1天/次。8、其它螺栓、紧固件、照明灯管、灯架等。六、过滤罐功能：内装复合滤材，吸附去除水中微量有机物和重金属离子等，改善口感。数量：2 个，可 11次/半用 1 备，也可同时采用，过滤罐总高 3.5 米，直段高 2 米，直径

45、 2.5 米，每个有效容积 15m3，滤材 更换周期 1次/ 年。正常出水时，上进下出。反冲洗时，下进上出，采用气水混合反冲洗，煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案年， 1h/ 次。煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案第七章 工艺与设备图图中编号、图例含义见下表：图：略煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案第八章 装机容量及运行费用、装机容量本工程拟直接从厂区变电室引 380V电源至本水站， 水站内各设备用电负荷见下表 7。表 7 表明， 本项目装机总容量 33Kw，日实际用电量为 582Kwh。表 7 用电负荷设备名称装机容量 （ Kw ）工作数量备用数量日实际工

46、作 时间（ h）日实际用电 量（ Kwh ）水泵5.51122121鼓风机191124456消毒器0.110222.1反洗、排泥泵9200.030.54照明、电控等0.0520242.4合计33.65582.04、运行费用A、电费： 0.168 元/m3由上述用电负荷表可知，本工程实际电耗为582KWh/d。33 折算成单位产水的电耗为 0.243KWh/m3【582/2400=0.24 元 /m3】3 3 3按电价 0.7 元 /KWh计，则电费为 0.168 元/m3【 0.243Kwh/m 3 0.7 元/kWh=0.168 元/m3】B、人工及福利费： 0.05 元/m3按每班 1 人

47、，每日 3 班轮换，每人每月 1200 元计，则人工费为 0.05 元 /m3【3 人 1200 元/人月 2400m3/天 30天/ 月=0.05 元/m3】。C、药剂费： 0.004 元 /m3 为防止管网及水塔的二次污染， 国家生活饮水卫生标准 （ 2006）中规定：“ 出厂水中必须含 有消毒剂 , 氯制剂余量 0.3mg/L ，管网末梢水中氯制剂余量 0.05mg/L ；或出厂水中二氧化氯余量 0.1mg/L ，管网末梢水中二氧化氯余量 0.02mg/L ”，本项目虽采用的中空纤维膜过滤可完全达到 截留细菌等微生物的作用，但为了满足上述国家标准要求，防止管网及水塔的二次污染，因此特设

48、置了二氧化氯发生器， 该发生器在制备消毒剂时所需的化工原料拆合成药剂处理费用不超过 0.004 元/m3。上述三项运行费用合计为 0.222 元/m3。3年总运行费用： 19.4 元 /m 【 0.222*100*365*24=19.4 元/m3】煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案第九章 项目经济效益及预期目标一、项目的经济效益1、提供了生活饮用水及生产用水；2、节省市政自来水管网取水费，按日出水2400 吨， 2.5 元 / 吨计算， 年节约水费 219 万元；3、节省排污费，按日出污水 2400 吨， 0.5 元/ 吨计算， 年节约排污费 44 万元；4、仅以上两项 ，则投资回

49、收期约 15 个月；5、节省地下水资源费、节省地下水资源采掘时所需设备投资费、建水厂所需配套设施费；6、回收矿井水水资源本身产生的综合效益（如矿井水回用后以纯净水或矿泉水出售所得）；7、回收矿井水地热资源及煤泥等废矿料中产生的综合利用效益；8、消除矿区污水对农田土壤、农作物、水体等所造成的污染，提高农作物的产量和质量。二、主要技术经济指标31、处理规模： 100 m3/h2、日出水量： 2400 吨3、工程总投资： 263.933 万元4、总装机容量： 34Kw5、劳动定员： 3 人36、吨水运行费用： 0.222 元/m3煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案7、年运行费用： 19.

50、4 万元8、年节省水费： 219万元，年节省排污费 44 万元9、投资回收期： 1 年第十章 项目的环境效益与社会效益将大大降低矿区污水对地表环境的污染，使矿区地表水体感观改善，水体环境功能好转。可以从本质上控制污水对地下水资源的污染， 并逐步恢复已被污染的矿区及周边地下水环境。恢复已被污染的农村生态，降低水环境引起的各种疾病，提高农产品质量和数量，有利人体 健康。改善矿区内部及与周边乡村的关系，构建和谐社会。为矿区及周边提供持续的水资源， 根本性解决因水源不足引起的矿区经济的可持续发展问题。有利于缓解我国水资源危机。 我国是一个水资源短缺的国家， 人均占有水资源量仅为世界平 均水平的 28%

51、， 2010 年国民经济需水量将增加到 UU7340UU亿吨，缺水将扩大到 UU910UU亿吨。煤炭行业是我 国工业用水大户之一，全国十三个大型煤炭基地中，有十个基地都存在缺水问题。矿井水处理后可 用于坑口电厂和火电厂的循环冷却用水，可用于采煤、煤炭洗选加工、煤化工、配制水煤浆、压制 型煤和地面辅助生产用水等等。如果煤炭行业通过技术改造等综合措施，将全国煤矿矿井水利用率 从现有的 26%提高到 90%，可以为国家再提供 UU27UU亿吨水资源， 相当于解决了全国人民 2 年的饮水量。煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案煤矿矿井废水资源化 -饮用级处理新技术工程方案第十一章 技术特点与

52、优势一、项目创新点新技术材料 本项目的技术创新点主要是中空纤维超滤膜及膜组器。该膜是一种特殊工艺 制备的新型高分子复合材料，比普通微滤膜提高过滤精度数十倍，孔径分布更均匀，透孔率高，相 同水通量下，操作压力只是原来的 10左右，易清洗恢复、寿命长。先进技术 该项技术应用于部队装备野外净水器。替代了我军现役军用水壶的新产品，该 瓶不改变现役军用水壶的外型和尺寸，除了具有贮水功能，还能净化野外各种水源水体，出水即可 嘴吸饮用。该瓶之关键和核心就是采用了该膜作为净水滤芯，具有高效除浊、高效除菌、除色、除 味、除有机物等功能，出水水质好且稳定，达到军队相关标准。该项技术通过了军队鉴定，申报了 国家发明

53、专利，获得了国家实用新型专利及军队科技进步二等奖，已广泛用于部队野外应急装备。二、技术优势 (与常规工艺的比较)将该膜技术用于水处理工程时，由于该膜自身的特点和优越性，使相应的设备设计参数、工艺 设计参数、工艺集成技术、操作条件和要求均发生明显改变，因而在工程中显现出明显的优越性。(1 )、占地减少 2/3 以上。 常规工艺属化学处理，所投加药剂 与污染物的化学反应时间和沉降时间均 需很长，本工艺采用膜技术，属 物理过 滤，与处理时间无关，因此可省去全套 初沉池、沉砂池和加药泵房，同时还省 去二沉池的 3/4 。(2 )、零药剂。传统工艺中，由持续投加混凝剂所带来的药剂费用、终端消毒所消耗的大量化工原料，均构成污水处理日常运行费的最主要部分，因这些药剂