七煤集团桃花山矿矿井水处理工艺设计毕业设计开题报告

1、本科毕业设计开题报告题 目：七煤集团桃花山矿矿井水处理工艺设计院（系）：资源与环境学院班 级：环境工程03级一3班姓 名：岳春雨学 号： 16指导教师：刘彦飞教师职称：副教授黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告题 目七煤集团桃花山煤矿矿井水处理工艺设计来源 科研1、设计目的和意义我国是一个淡水贫乏的国家，人均拥有水量仅是世界人均水量的 1/4,而且分布 极不均匀。北方地区煤炭资源丰富，占全国煤炭总储量的 80犯上，水资源仅占全国 总量的20%矿区缺水十分缺水。“据调查，全国约有70%勺矿区面临缺水，有40%勺煤矿缺水，国有煤矿缺水达 69。86m3/d其中生活33, 06m3/d。东北，西北，山

2、西，内蒙古以及新疆是我国的主 要产煤区这些地区煤矿用水极为紧张，有些矿区每天供水不足4h,严重制约了矿山生产和影响煤炭职工的正常生活，而全国每年煤矿排 22亿立方米矿井水中，相当一 部分是仅含煤粉和岩粉污染物的矿井水，这些矿井水污染程度轻，处理容易，成本底， 经混凝，沉淀，过滤消毒处理后可用作煤矿职工生产，生活用水”。但是，长期以来，由于资金和技术等方面的原因，矿井水回用率仍维持在一个较低的水平， 这不 仅造成水资源的浪费，而且这些含污染物的矿井水外排造成环境污染， 煤矿企业必须 缴纳排污费，和水资源损失费。所以，矿井水的处理具有重要的意义。“我国煤矿矿井水年排放量约为 22亿t，而矿井水的资

3、源化利用率仅在 20流右, 大量未经处理的矿井水直接排放，不仅污染了环境，而且还浪费了宝贵的矿井水资源” 。我国煤矿企业多分 布在干旱和半干旱地区，水资源较贫乏，约 2/3的煤矿缺水 和严重缺水，生产和生活用水紧张，在相当程度上制约了煤炭生产和矿区经济的可持 续发展。本设计的意义在于，矿井水净化处理后作为生产和生活用水可以减少地下深井水 的开采量，节约地下水资源，保护矿区地下水和地表水的自然平衡； 可以解决过度开 采地下深井水带来的环境问题，改善煤矿企业和周围村庄之间的关系；可以解决矿区 用水量日益增加和水资源越来越短缺的矛盾，保证煤矿企业的正常生产和经营，提高煤矿企业的综合效益，促进矿区的可

4、持续发展。2、国内外发展情况（文献综述）世界上不少国家在矿井废水的处理和利用方面， 进行了广泛的研究和实践，已取 得了许多成果，积累了不少经验。但由于煤炭矿井废水成份的复杂性和地域的特点等 因素。所以，现有的处理与回用工艺技术还不够完善和成熟。因此，针对不同的水质情况和回用的具体要求，开发研究工艺简单、技术可靠、管理方便、经济合理的新工 艺、新设备和新药剂，仍是矿井废水处理和利用的重要课题（1）目前国内矿井水的处理根据原水水质和出水用途的不同主要采用以下工艺 路线。1）“混凝一沉淀一过滤这种方法使用广，一般用于水质中基本不含有害重金属离 子、而且硫酸根及氯化物含量也不太高的情况。常用的混凝剂有

5、硫酸铝、聚合铝、氯化铁等；采用旋流、隔板等反应形式；沉淀采用平流池、斜管、斜板沉淀池等；滤池有 虹吸滤池、无阀滤池、普通快滤池等”。2）混凝一澄清一过滤一消毒。采用该工艺的有鸡西张新矿、二道河水矿等矿井 水处理厂。混凝加药选择碱式氯化铝，投加量依水质而定。过滤采用一元化净水器 ， 消毒采用二氧化氯协同消毒器。主要构筑物有调节池、提升泵房、净化间（澄清）池、 加压泵房、污泥浓缩池、清水池。3） “直接过滤法这种方法是利用微过滤原理,在投加混凝剂生成约0.5mm的絮体 后，直接经滤池（或净水器）过滤，除去悬浮固体。一般多用于原水浊度、色度不高的水 质，采用煤砂双层滤料，混凝剂为硫酸铝、氯化铁等”

6、。4）气气浮一过滤气浮与絮凝沉淀工艺不同，前者是依靠微气泡，使其粘附于絮粒 上，从而实现絮粒的强制性上浮。由于气泡的密度远远小于水，浮力很大，因此，促使絮 粒迅速上浮，从而提高了固、液分离速度。混凝剂为聚合氯化铝、碱式氯化铝等”。5）预沉一混凝沉淀一气浮一过滤在这种处理方法中，预沉及混凝沉淀是为了去 除废水中的大粒径及易沉悬浮物，而气浮主要去除废水中的细小微粒及乳化油，既有 利于后续处理，又减少了滤池的反冲次数，可节约用水。混凝剂有聚合氯化铝、碱式氯 化铝等。一般用于固体悬浮物及油类含量较高的原水。“我国矿井水净化处理技术起始于上世纪 70年代末，目前用于处理能力在每天 几万t以下的，处理地表

7、江河、湖泊水的净化处理构筑物，在煤矿矿井水处理工艺中 大部分被采用过，如预沉调节池、反应沉淀池（或澄清池）、过滤池等” 。矿井水 净化处理后可作工业 用水或生活用水。已投入使用的净化处理技术主要有：沉淀、 混凝沉淀、混凝沉淀过滤（混凝澄清过滤）等。处理后直接排放的矿井水，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（混凝澄清过滤）处理技术 。处理后作为生活用水，过滤后必须再经过消毒处 理。有些含悬浮物的矿井水含盐量较高， 处理后作为生活饮用水还必须在净化后再经 过淡化处理。（2）国内外矿井水处理技术现状1）混凝剂和混合形式“含悬浮物矿井水净化处理通常

8、采用铝盐或铁盐混凝剂。目前聚合氯化铝较为常用，也有用聚合铝铁的。絮凝剂主要采用聚丙烯酰胺”。矿井水处理中混凝剂混合方式通常采用水泵混合、管道混合器混合和机械混合， 其中水泵混合较常采用。2）沉淀和澄清矿井水净化处理采用沉淀池或澄清池作为主要处理单元。沉淀池采用平流式沉 淀、斜管（板）沉淀，其处理能耗小，但存在处理设施占地面积大，沉淀污泥易堵塞造成排泥不 畅等缺点。机械加速澄清池、水力循环澄清池都是集混凝反应和沉淀过 程于一体的水处理设 施，水力循环澄清池具有处理过程中动力消耗低、耐负荷冲击 能力强、设施维护简单和 操作方便等优点。机械加速澄清池占地面积较小，但处理 能耗大、设备维护工作量大，实

9、际 应用中处理效果不如水力循环澄清池好。气浮池 也有应用，但应用较少。3）过滤矿井水处理常用的过滤设施有快滤池和重力式无阀滤池。快滤池管路、阀门系统复杂，反冲 洗操作繁琐；重力式无阀滤池能自动反冲洗，操作简便，管理和维护方 便。滤池通常采用无烟煤和石英砂双层滤料。4）消毒“矿井水净化处理后作为生活用水必须经过消毒处理，一般采用二氧化氯消毒， 次氯酸钠 和液氯采用较少” 。5）矿井水中主要含有以煤屑为主的悬浮物，具有色黑、加药后形成的 矶花结构松散、沉降速度慢等特点。许多含悬浮物矿井水处理工程，投入运行后，设计水量 和水质达不到设计要求，主要是因为反应不充分、平流或斜管沉淀池表面负荷取值较 大所

10、 致。另一方面，由于提升泵、供水泵、加药设备、消毒设备、控制系统和附属 建（构）筑等 均按设计处理水量设计，这就造成工程投资的巨大浪费。6）不同煤矿的矿井水中所含悬浮物的浓度差异较大，决定了投加混凝剂种类和 数量不尽相 同。由于混凝药剂选择和投加不当，使得一些煤矿矿井水处理后达不到 预期效果。由于不能 及时对进水和出水水质、处理流量、加药量、水池液位等进行 监控，许多矿井水处理工程 只有水泵和简易的加药装置，因此，矿井水处理后的水 量和水质无法得到保证。7）煤矿井下生产使用的采掘机械需要使用乳化油和机油，油类物质进入矿井 水中，采用常规混凝。在设计中选择水处理工艺时，不但要根据原水水质，而且要

11、考虑使用单位对水质 的合理要求。（3）国际水平，现状及发展趋势工业发达国家由于水资源丰富，加之其煤炭开采的工艺和方法与我国有一定的差 别，矿井水综合利用一般不作为主要目的， 外排的矿井水普通采用工艺简单的无害化 处理后，直接排入地表水体，以便免地表水体受到污染为最终目的。 前苏联煤炭工业 的规模，开采技术及煤炭资源状况与我国相似。 为达到不污染环境的目的，科技人员 进行过大量的研究和开发工作。曾进行过混凝（絮凝），沉淀（澄清），电力漂浮等去 除矿井水中悬浮类物质的研究和实践。根据近年原国家煤炭工业部组织有关技术人员 对前苏联俄罗斯沃尔库塔矿区矿井水处理的考察，“俄罗斯北方矿区的矿井水均采用加入

12、高效有机絮凝有机进行混凝，澄清处理，达到规定的废水极限排放标准后， 直接 排放到地表水体” 。对于高矿化度，高硬度的矿井水处理，目前国外在这方面所 做的工作不是很多，有关信息较少。但国外已将电渗析和反渗析技术广泛用于地下苦 咸水的淡化处理，并实现了全自动人工智能化管理。 综合上述情况，俄罗斯和美国等 西方发达国家目前主要是进行矿井水的无害化处理排放，其处理原理，基本工艺和方法与国内进行矿井水达标排放处理工艺基本相似， 但在煤矿专用的有机絮凝剂和处理 过程中的自动检测和控制技术方面比国内先进。目前西方发达国家矿井水处理方面的发展趋势， 主要是侧重于简化净化处理的工 艺，以及在自动检侧，自动控制等

13、方面的技术完善。（4）国内相关技术发展的水平，现状我国的矿井水处理和利用起始于 70年代，经过多年的研究和实践已取得了一定 的成果。目前，国内矿井水的处理根据原水水质和出水用途的不同主要采用以下工艺 路线：1）采用混凝（絮凝），沉淀（澄清）工艺，实现矿井水无害化处理后，达标排 放。2）采用混凝（絮凝），沉淀（澄清），过滤，杀菌处理将矿井水净化处理后作为 工业或生活用水。3） “经净化处理后的含盐矿井水，采用电渗析，反渗透等膜处理技术进行脱盐 淡化，使其达到工业和生活用水标准后回用I10,o4）汗低放射性矿井水的处理。目前尚缺乏适用于工业性应用的成熟工艺技术，一般采用电渗析，反渗透或离子交换等。

14、目前，国内各类矿井水处理的原理与国外目前的水平相近。 矿井水中以泥煤为主 的悬浮物的净化工艺，经过多年的科技研究和工程实践，目前已基本成熟，煤科总院 杭州环境保护研究还率先将具有国际水平的流动电流自动控制加药技术应用到煤矿 矿井水处理中，明显减少了投药量，了水处理成本。该技术已经在黑龙江双鸭山矿物 局净水厂成功应用，其经济效益十分显著。矿井水净化处理中所存在的主要问题是有 些设计单位由于对矿井水中颗粒物的特性缺乏了解，照搬城市自来水长的设计参数， 从而造成了处理水量和水质达不到设计要求的情况。鉴于采用电渗析或反渗透处理工艺投资大， 运行成本高等缺陷，国内目前正在研 究以铝研土为主要原料制成的吸

15、附剂，根据络合选择吸附原理吸附水中的硫酸根和硬 度离子，从而将矿井苦咸水中处理成生活饮用水。但目前该技术仍处于实验阶段。许多矿井水中放射性指标超标是矿井水处理成生活饮用水的最终障碍，从八十年代末开始，科科总院杭州环境保护研究就针对这一难题展开了专题研究，相继研制完成的MHR（镭型）和MHU（铀型）专用混凝性吸附剂，能结合矿井水加药混凝，沉淀 净化过程有效去除水中的放射性元素，处理出水达到国家生活饮用水标准，且投资少， 处理成本底，很适合在我国煤矿推广应用。与西方国家相比，目前国内矿井水处理中急需解决的技术问题主要有以下几个方1八；【11】面 ：（1）自动检测和自动控制技术方面应用和开发方面较少

16、，远落后与国外。（2）处理设备目前多采用地表水厂成熟的设备，很少有适用与矿井水质的特点 的专用水处理设备。（3）缺少适用于矿井水净化处理用的专用有机絮凝剂。（4）急需完善矿井水中底放射性物质去除的技术和药剂。（5）开发防止高硬度，含盐矿井水膜法处理时易结垢的技术。3、设计的目标:七煤集团桃花山矿矿井水处理工程是为了解决矿井水污染和洗浴及井下消尘用水 而进行的矿井净化工程。设计能力为 120t/h ,原水为矿井井下排水，MLS弟量中等为150mg/l,原水正二价铁离子含量为：1.2mg/l ,正二价钮离子含量为：0.7mg/l。处理后水用于矿井生产和浴池洗浴用水。4、设计方案既及可行性分析：方案

17、一、采用集混凝、沉淀、过滤于一体的一体化净水装备，流程见图4-1 /矿井水图4-1方案一工艺流程图“一体化设备的处理效果较好， 但处理量较小，特别是安装方便、快捷，适用一般 在水量不大于100t/h的水厂。但是，其处理效果和产水量往往受到设备规格的限制,不能较好地适应水量和水质的变化，其原因就是设备过于紧凑，个别处理过程的处理 能力相对于其它处理过程较小”I13,o因此，一体化设备投入后一般都达不到设计能力，对如“鸡西矿业集团张新矿矿井水厂，单台处理能力原设计能力为70t/h ,实际产水量为50t/h ,只达到设计能力的70%二道河子矿矿井水厂原设计单台设备处理 能力为35 t/h ,在实际运

18、行过程中水量只有十几吨，后来只有停止运行进行改造” 改造后 设计水量我130t/h ,实际处理水量达到100t/h ,符合标准。方案二、采用分体水力构筑物处理工艺，流程见图4-2 : 11311141图4-2方案二工艺流程图该处理工艺是按照给水处理的常规设计将各处理过程单位进行分别设计，充分考虑各处理单元的具有的处理能力大小， 使各单元能协调工作，并在水质水量发生变化 时可进行调节。在处理水量相对较小时，可以将各池合建，即所谓的组合式设备。重力滤池和压力滤池分别对其中反应池和沉淀池也可设计成水力澄清池或机械搅拌澄 清池，但其上升流速要控制在合理范围，否则就会不适应水量和水质的变化而影响处理效果

19、。该工艺处理量大，采取矿井水与混凝剂混合后直接进入澄清处理， 上清液进 入滤池过滤，工艺优点是流程相对简单，但设备体积相对较大，加工周期相对较长。下面我们来看主要的构筑物（一体化净水装备）两种 【何,】15】：第一种（见图4-3）:*势A图4-3 一体化净水器一首先，污水通过进水口进入一个类似文丘里管的进水管，然后污水进入到设备内 的泥浆中并与它混合，利用泥浆的活性可以达到一定的去污效果， 之后混合污水由于 压力作用通过泥浆上方的珍珠岩层去除颗粒物质，之后通过出水孔进入溢流堰到达积 水渠中，而大颗粒物质则沉降到下方的污泥斗中。积水渠中的清水则输出供人们使用。此工艺的优点是设备一体化，节省空间体

20、积，操作比较方便简单。4-4 :图4-4 一体化净水器二首先是将污水先加入絮凝剂，在设备最前方的廊道中使污水和絮凝剂充分的混 合，使污水中的杂质絮凝。然后在沉淀池中进行沉淀。而上层清水经过管道进入无烟 煤层或石英沙层继续去除颗粒物和让水软化。最后得到符合水质标准的出水供人们使 用。优点：设备一体化，操作方便，除颗粒和软化水的效果好。缺点：每三至四小时需要反冲洗一次，每清洗一次消耗水大概在10吨左右，一大运行下来就要比其他工艺多消耗水 70至80吨，造成水处理量下降。因为设计矿井水处理的水量较小，只有 120t/h , MLS弟量中等，原水正二价铁 离子含量为：2-3mg/l ,正二价钻离子含量

21、为：2mg/l。处理后水用于矿井生产和浴池 洗浴用水。处理后水质要求相对叫低，结论：采用一体化净水器处理矿井水，首先其前期费用投资较底，由于其结构紧凑，体 积较小所以，所以能够及时运行，减少投产时间，由于其管路较少，所以其运行时水4-5:头损失少，运行费用较底。所以，采用处理能力较小，处理效果较普通的一体化进净 水器，矿井水在处理过程中为不连续进水。采用集混凝、沉淀、过滤于一体的一体化净水装备，流程见图人工漕泥图4-5最终工艺流程图(1)煤矿矿井废水处理采用一体化净水器运行费用较低。这样的价格对干的水资源并不缺少东北地区是很有吸引力的。(2)采用一体化净水器处理煤矿矿井废水在技术上是完全可靠的

22、，国内外都有成功经验。(3)随着工业的快速发展，水资源的污染日益严重，缺水现象会越来越严重，口业废水的回收利用将会提到议事日(4)从环境保护方面讲，对矿井废水进行回收再利用具有非常重要的环境意义。(5)对矿井废水进行回收再利用，不但可以减少废水排放量，又可以使废水资源 化，应该说，它是一种水资源再生的希望方法， 也是我国实现水资源可持续利用的有 效途径之一。(6) 一体化净水器处理煤矿矿井废水并回用，不但在技术上和经济上都是可行的， 经济和环境效益都非常显著。5、该设计的创新之处：在此次设计中一体化净水器的沉淀区部分，我将采用断面为梯形的斜管沉淀池，与絮凝区间形成的断面为三角形空间成为缓冲层，

23、 即节省了空间，也在分拆运输时较 为方便。6、设计产品的主要用途和应用领域：本次设计中我将主要设计的一体化净水器主要应用于江、 河、湖、塘等地表水为 水源的村镇、城镇、农村改水及独立的小工矿企业等给水工程的水质净化； 以及煤矿 尾矿水、洗煤水、工业循环水、工业锅炉除尘水的净化。7、时间进程各阶段工作内容起讫日期备注1r资料收集和完成开题报告07.3.1907.3.25一周2构筑物设计计算07.3.2607.4.1_周3r构筑物设计计算07.4.207.4.8r 一周4构筑物设计计算07.4.907.4.15_周5构筑物设计计算07.4.1607.4.22一周6构筑物设计计算07.4.2307.4.29_周7高程计算07.4.3007.5.6_周8总平向布置、高程布置07.5.707.5.13_周9绘制设计构筑物图纸07.5.1407.5.20_周10p绘制设计构筑物图纸07.5.2107.5.27_周11绘制高程，总平面布置图纸07.5.2807.6.3一周12整理设计计算07.6.407.6.10_周13整理说明书07.6.1107.6.17_周14说明书