山西汾西柳灣煤礦礦井水回收利用工程施工圖設計工藝設計總說明
一、 設計依據
二、 規模和水質標準
1、 規模：
⑴柳灣礦井下排水由2座礦井中排出，1號井排水量1500m3/d，2號井排水量4000 m3/d，全礦總計排水量5500 m3/d。
⑵水處理站設計計算流量Q=300m3/h，正常工作18.3h，全日最大處理能力7200 m3/d。處理站規模為7200 m3/d。
⑶脫鹽產品水流量300m3/h，全日正常工作17h，正常生產脫鹽水3825 m3/d。最大脫鹽水能力5400 m3/d。
2、 水質標準：
⑴礦井排水水質
1號井和2號井排水水質差別很大，見表2-1和表2-2所示。(1號井排水為酸性水)。兩種水混合后計算混合水的水質情況見表2-3所示。設計一混合水作為基礎資料。
⑵脫鹽產品水水質需滿足GB5749-2006《生活飲用水衛生標準》，現將水質指標開列如下，見表2-4，表2-5，表2-6。
三、 水處理工藝流程
四、 礦井水處理站水處理工藝設施
(一) 礦井排水預處理系統工藝設施
1、1號井排水中和池：設計流量Q=70m3/h，以1號井井下排水泵排水量為準，水池容積150m3，約為2h的進水量。中和池結構為鋼筋混凝土，內壁貼耐酸瓷磚防腐，在井下排水管DN200上面，加設GJ-200型管道靜態混合器，投加30%NaOH溶液104mg/L。將1號井的排水PH值從3.1提高到PH=8，中和后的出水自流入緩沖調節池。為計量進水量和控制投藥量，在進水管上設KTLDE-150型電磁流量計，在中和池出口處設在線PH計1臺。
2、2號井井下排水管上加設KTLDE-300型電磁流量計，以記錄進入處理站的水量。
3、混合緩沖調節池：容積800m3，約為2h的總進水量。1號井中和后的原水與2號井排入的礦井水，在池內混合均化，而后再由提升泵送到絮凝沉淀池處理。該池可起到一定的調節作用，調節進水量與提升泵出水量之間的不平衡，以延長水處理站的連續工作時間。由于進水有較多的懸浮物，故池底設重力排泥斗自流排泥入污泥池。
4、提升泵：KQW150/220-11/4型，流量167 m3/h，H=14m，電動機11kW，3臺，2用1備。將調節池內的水均勻抽升送入絮凝血管沉淀池，出水管上裝有在線濁度儀，連續測定出水的濁度，以控制投加PAC的加藥量。
5、投藥裝置：SJY-500型4套，其中2套投加聚合氯化鋁(PAC)。每臺加藥裝置對1座沉淀池，便于調節加藥量，且使2座沉淀池互相不干擾，加藥量用轉子流量計控制。1套加藥機投加NAOH，為1號井排水調整值，另1套加藥機投加KMn04作為接觸過濾除鐵初錳的氧化劑。
6、管道靜態混合器：GJ-200型，DN200裝在提升泵出口上，使藥劑與沉淀池進水充分混合。混合器設在沉淀過濾車間內。
7、絮凝斜管沉淀池：沉淀池2座，每座設計水量150m3/h，總計300m3/h，全日最大處理能力7200m3/d，可以滿足最大排水量之需。
反應采用穿孔旋流反應池，分成2座獨立運行系統，每座分成6格，每格平面尺寸1.6m*1.6m，總停留時間20min。
斜管沉淀池也分成2座獨立運行系統，每座平面尺寸3.5m*9.0m，內設聚丙烯蜂窩斜管，孔徑φ35mm，斜長1000mm，傾角60°，清水區上升流速1.32mm/s，表面負荷5.0m3/m2·h。排泥斗排泥入污泥池，出水為三角堰出流，出水堰前設有JYG300型DN300集油管，可將表面上殘留的油污排除。出水渾濁度<20NTU。沉淀池設在沉淀過濾車間內，單層廠房，防止冬季沉淀池冰凍。
8、相互沖洗濾池：設計水量Q=300m3/h，由絮凝沉淀池自流入濾池。設3.0m*3.0m濾池8格1組，濾速4.17m/h。由于需除鐵除錳，故濾料采用φ0.5-2mm陶粒濾料，厚1000mm，下部為粗陶粒和卵石墊層。小阻力平格柵配水系統。相互沖洗濾池其阻力小，期終允許水頭損失大，恒速過濾、恒速沖洗、調節靈活，無需專門的反沖洗水泵或水塔，節能、成套組裝、施工方便，管理簡單，全自動化運行。濾池出水流入轉輸水池。濾池反沖洗水流入反沖洗排水池。
濾池設在沉淀過濾車間內，防止冬季濾池冰凍。
9、轉輸水池：600m3矩形鋼筋混凝土池1座，存貯相互沖洗濾池的出水，供加壓泵抽取進行深度脫鹽處理。
10、污泥池：平面尺寸8.1m*5.1m，有效容積150m3。承接相互沖洗濾池的排水、混合緩沖調節池及絮凝沉淀池的排泥。設WQR45-30-7.5型污泥泵，流量45 m3/h，H=30m，電動機7.5kW，2臺，其中1用1備。將污泥送入選煤廠，與選煤廠煤泥一并處理。
(二)深度處理脫鹽系統工藝設施
1、規模：脫鹽車間處理水量5100m3/d，可制成脫鹽水3825m3/d，濃水排放1275m3/d，計算流量225m3/h，正常日工作17h，最大產水能力5400m3/d，滿足礦井生產生活用水的需要。
2、工藝設施：所有深度處理設施均放在脫鹽車間內，脫鹽車間的地平及墻面均貼瓷磚，以防腐和保持車間潔凈。
⑴加壓泵：KQW150/320-22/4型，Q=160m3/h，H=32m，1480r/min，電機22kW，3臺，其中2用1備，抽取轉輸水池的水加壓送入瓷砂過濾器。
特大卵石粒徑>100mm厚100mm
大瓷球φ50-32mm厚100mm
中瓷球φ32-16mm厚100mm
瓷球φ16-8mm厚50mm
小瓷球φ8-4mm厚50mm
粗瓷砂φ4-2mm厚50mm
總厚450mm
瓷砂濾料φ0.5-2mm厚1000mm(第一次裝填1100mm)
⑵瓷砂過濾器：YL-2600型，D=2600mm，6臺，同時使用，內裝φ=0.5-2mm瓷砂濾料，厚1000mm，下部有φ50-4.0mm的瓷球作墊層，厚450mm，濾速9.43m/h，由于瓷砂表面有很多微孔，具有優良的吸附能力，代替石英砂作為各種給水處理的過濾材料，特別適用于反滲透裝置的直接過濾預處理工藝，出水濁度1NTU，SDI<3。
濾料的墊層組成由下至上為：
小阻力平格柵配水系統，進水設有擋水板，防止水流直沖濾層，反沖洗用水洗，水洗強度6～8L/s·m2即115～153m3/h，膨脹高度10%;反洗時間5～10min，期終允許水頭損失5m，反洗供水由反洗泵滿足，反洗泵KQW150/235-15/4型，Q=129m3/h，H=18.5m，電機15kW，2臺，其中1用1備。反洗水管上設有KTLDE-200型電磁流量計，控制反洗水量。瓷砂過濾器出水直接送入反滲透裝置的5μm過濾器。
⑶反滲透裝置：
RO-75型，Q=75m3/h，3臺，同時使用，每日工作17.6h。
單臺反滲透裝置包括：
5μm保安過濾器：ML-700型，過水能力100m3/h，1臺
高壓泵：CR90-6型，Q=100m3/h，H=122m，電機45kW，380V，1臺
膜元件：超低壓反滲透膜ESPA1型，50支，抗污染納濾膜ESNA1-LF2型，25支
壓力容器：WAVE-300P-8-1R2R-H-5-WH型，材質為玻璃鋼，15支
電動慢開門：700G-41型，DN125，1臺
電動排水門：702Z-41型，DN80，1臺
儀表操作箱：1套
管道閥門及滑架：1套
阻垢劑加藥裝置：1套
清洗裝置：1套
包括：溶藥箱5m3 1臺
清洗泵：KQWH100-160型，Q=100m3/h，H=32m，電機15kW，380V，1臺
5μm過濾器：ML-700型， 1臺
管道閥門及流量計：1套
反滲透控制設備：1套
反滲透裝置RO-75型單臺產水量75m3/h，進水量100m3/h，濃水排放量25m3/h，回收率75%，膜元件為海德能公司生產的超低壓反滲透膜ESPA1型和抗污染納濾膜ESNA1-LF型組合安裝，其滲透量大，壓力小，脫鹽率高，可以滿足苦咸水一次淡化的要求。每套膜元件75支組合安裝，每根壓力容器內5個膜元件，每套設備15根壓力容器，10-5制排列，一級兩段脫鹽，系統脫鹽率92.73%。由于原水含鹽量較高，硬度大，為防止在濃水端有CaCO3,BaSO4, SrSO4或CaSO4等沉淀，設計投加高效新型阻垢劑。
處理后的濃水入濃水池，作為礦井灌漿滅火、矸石山滅火及選煤廠生產補充用水。
反滲透裝置運行3個月～4個月左右須將膜元件清洗一次，去除可能附著在膜面上的有機物、細菌以及一部分礦物鹽類結晶，清洗劑視不同需要可采用4%-10%的EDTA溶液、PH=12的NaOH溶液、PH=2的HCL溶液以及用NaH SO3及非氧化性殺菌劑異噻唑啉酮的衍生物等，以消除污垢及生物粘泥。
⑷清水池：1000m3矩形清水池1座，存儲反滲透的產品水供礦井生產生活用水。為了清潔和防腐需要，池內壁池底均貼瓷磚。
⑸消毒：采用以CL2和CLO2為主的復合消毒劑發生器ZH-300型2臺，產氣量300g/h，電源柜KZDF-300/12型，300A，12V。消毒器正常1臺工作，投氯量按1mg/L設計，在細菌高發期也可2臺同時使用，維持清水池內余氯量≥0.3mg/L即可。
⑹濃水池：150m3鋼筋混凝土水池1座，存儲反滲透產生的濃水。
⑺濃水泵：KQW100/285-45/2型，Q=108m3/h，H=94m，電機45kW，2臺，其中1用1備，將濃水池中之水送到灌漿滅火場地及選煤廠等處。
⑻消毒液動力泵：KQW50/170-3/2型，Q=12.5m3/h，H=34m，電機3kW，2臺，其中1用1備，供給消毒器動力水，作為負壓抽送的動力源。
⑼清水泵：KQW150/285-18.5/4型，Q=120m3/h，H=26m，電機18.5kW，3臺，其中2用1備，將清水池中的脫鹽水送入舊矸石山上的1000m3飲用水儲水池，可供全礦井用水。
⑽反洗排水池：有效容積100m3，承接瓷砂過濾器的反洗排水和反滲透裝置的反洗排水。設WQR25-14-2.2A型，Q=25m3/h，H=14m，電機2.2kW，2臺，其中1用1備，將水抽到混合緩沖調節池中再處理。
五、 集中控制要求
(一) 預處理部分
1、 礦井排水管上設有電磁流量計，當井下水泵開始排水工作時，流量計顯示管道中的流量，同時發出報警信號，告知工作人員，此時水處理站應該開始工作。
2、 現場安裝在線濁度儀顯示此時進水的濁度值或懸浮物濃度，工作人員以流量大小和濁度高低開啟投加PAC的加藥泵，并調整加藥量的大小(此部分采用手動調節)。1號井中和池用在線PH計，調整投加NaOH的加藥量。
3、 井下水泵停止工作，流量計讀數為0，此時可自動關閉NaOH加藥泵，中和池則停止工作。
4、 調節水池水位顯示及控制：顯示儀表用數字顯示調節水池水位高低。水位控制節點控制提升泵，具體操作程序為：調節水池水深1.5m時開啟1臺提升泵;高水位水深3.5m時再開啟2臺提升泵;低水位水深0.2m時停2臺提升泵。
5、 提升泵流量控制及顯示：提升泵啟動后以沉淀池出水三角堰計量流量的大小，以此數據用人工調節絮凝池投加PAC的量。當提升泵全部停止工作時，可自動停PAC加藥泵。
6、 濾池自動控制：每格濾池達到高水位時，電動閘門開啟，濾池反沖洗6min后電動閘門關閉。
7、 轉輸水池水位顯示及控制：顯示儀表用數字顯示轉輸水池水位高低。告知加壓泵是否可以啟動，不參加控制。低水位水深0.2m時，停2臺加壓水泵。
8、 加藥裝置及消毒器設備本身自帶控制設備，不參與集中控制。
9、 污泥池自動控制：當污泥池高水位，自動開污泥泵，將水送入選煤廠處理;當污泥池低水位時，自動停污泥泵。
(二) 深度脫鹽水處理部分
1、 加壓泵啟動：當轉輸水池水深>1.5m時，告知可以具備啟動條件(單并一定啟動)。如需RO進行工作時，必須先由人工啟動待正常運行后方可開啟反滲透裝置。
2、 反滲透裝置為全自動運行。測量壓力、流量、進出水含鹽量、PH值、水溫等，采用成套PLC控制裝置控制，相關傳感器等一并成套。但反滲透裝置的運行狀態應反應到控制室內。
3、 清水池水位顯示及控制：顯示儀表用數字顯示清水池水位高低。清水池溢流水位報警并提示立即停運反滲透裝置。清水池水深1.5m時開啟1臺清水泵;高水位時再開啟2臺提升泵;低水位水深0.2m時停2臺清水泵。
4、 濃水池水位顯示及控制：顯示儀表用數字顯示濃水池水位，濃水池高水位時，開濃水泵，將水送到灌漿場地及選煤廠;濃水池低水位時，停濃水泵。
5、 反洗排水池水位顯示及控制：顯示儀表用數字顯示反洗排水池水位，反洗排水池高水位時，開反洗排水泵，將水送到混合緩沖調節池;當反洗排水池低水位時，停反洗排水泵。
六、 施工安裝及質量驗收
1、 本圖尺寸以毫米計，標高以米計，系相對標高，處理站場地平整標高998.50m定為±0.00m。管道標高均指管中心標高。
2、 工藝管道
⑴管材
鋼管：普通焊接鋼管采用法蘭及焊接連接，小直徑管可使用鋼零件或鍛鐵零件螺紋連接。噴塑復合鋼管采用卡箍或法蘭連接，采用法蘭連接時，法蘭盤在焊接后亦需作噴塑處理。
工程塑料管ABS：采用ABS膠粘接，與管件閥門相連接處用ABS法蘭連接，鋼管與ABS管相接處用法蘭或螺紋連接。
不銹鋼管：材質為1Cr18Ni9Ti，不銹鋼焊條氬弧焊接，不銹鋼需用等離子切割。
排水鑄鐵管：承插口石棉水泥砂漿接管
排水鋼筋混凝土管：平口，水泥砂漿抹帶接管
排水塑料管：材質UPVC，PVC膠粘接
⑵油漆防腐
不銹鋼設備及管道可不做防腐處理，為了面漆顏色區別，管外表面涂面漆兩道防腐。
碳鋼設備的外表面涂紅丹底漆一遍，綠色面漆兩遍防腐。
鋼管及支架等鋼件，明裝部分涂紅丹底漆一遍，環氧樹脂漆兩遍防腐。埋地部分瀝青底漆一遍，黑色瀝青漆兩遍防腐。
明裝的ABS管在室外或池外部分，為防止紫外線曝曬使其老化，外表面用金屬箔不干膠帶包裹，而后用彩色不干膠條粘上，以示區分不同用途的管道。
⑶面漆顏色
給水管：綠色(指工藝管道)，生活給水管涂銀粉。
脫鹽水管：天藍色
污水管：深蘭色
污泥管：黑色
投藥管：在ABS管上粘橙色不干膠條帶，不銹鋼管涂橙色。
消毒液管：在ABS管上粘紅色不干膠條帶，不銹鋼管涂紅色
⑷管道保溫：室外明露管道，采用聚氨脂泡沫塑料瓦塊保溫，厚度3cm，外包玻璃布，而后再刷環氧樹脂保護層。
⑸管道支架：特殊支架本套圖紙中均繪制了大樣圖，一般支架均用國標03S402圖，施工時按國家標準圖要求選取和加工。
⑹管道的試壓：管道安裝完畢后需作水壓試驗，水壓試驗時應排除管道內的空氣，灌滿清水對管道進行浸潤，浸潤時間鋼管不小于1天。試驗壓力：鋼管為工作壓力加0.5MPa，但不得小于1 MPa。
ABS管為工作壓力加0.2 MPa。
鑄鐵管：當試驗壓力<1 MPa時，為工作壓力的2倍，當試驗壓力>1MPa時，為工作壓力加0.5 MPa。
⑺場地排水管道閉水試驗：閉水試驗在回填土之前進行，將管道充滿水，經24h再試驗，試驗的水位為檢查井的井口標高，漏水量的試驗時間不小于30min，DN300管道允許漏水量1.167L/h·m，經4h不漏水為合格，記錄在試驗時間內保持注水高度所補充的水量，不應超過預先試驗的數值。其余管道試壓均按《給排水管道施工及驗收規范》執行。
3、 所有土建工程在施工中必須與工藝圖進行校對，特別是設備基礎留洞及工藝管道留洞位置，并按工藝圖尺寸標高，將預埋套管安裝在池壁內，與土建工程同時施工，不允許事后打洞，以免漏水。
4、 土建工程完畢后，必須進行水池的沖水試驗，將池充滿水，檢查是否有滲漏，及時修補。沖水試驗需在抹面之前，充水三次，每次充水1/3水深，每次充水結束穩定2天，觀察和測試滲漏情況，扣除管道的滲漏因素，24h滲漏率應小于1/1000。根據觀察到的滲漏，視具體情況修補。
5、 所有設備均由施工單位負責就位安裝，生產廠家只負責設備內部的管道安裝。所有與施工設備相連接的管道，均由施工單位安裝。
6、 水泵基礎在土建施工中頂面預留30～50mm找平層，待將水泵安裝就位用墊鐵調平后，再用細石混凝土和1：2水泥砂漿抹平。預留地腳螺栓孔必須在設備到貨后，校核螺孔尺寸并安裝就位后用細石混凝土二次封填。膨脹螺栓在安裝時打入基礎，不可事先預留。
7、 支架位置圖中繪入了相對位置，未注尺寸，目的是允許在施工中根據具體情況適當調整。
8、 排水檢查井均選用國標圖。
9、 各單位工程的特殊施工要求，見施工圖各分冊的說明。
10、 由于處理站場地較小，因此本設計的室外管道大部分標注了定位尺寸，一部分只給出了管道的走向，系統圖及材料表中給出了零件及管材，在實際操作時可根據具體情況調整。
11、 濾床的裝填采購運輸均由施工單位辦理，設計予以指導施工。
12、 為了便于中和除鐵曝氣，混合緩沖調節池目前按露天設置，如經過冬季運行出現冰凍現象，則需補加保溫棚建筑。
13、 未盡事項在施工中酌情處理。
七、 運行管理
1、 本工程分礦井水處理工段和深度處理工段兩個部分，全廠運行操作均集中在水處理車間內，污泥提升有信號傳到水處理車間即可。
2、 在設備安裝完畢后，需進行單機試驗，水泵必須連續運行72h，并記錄其運行情況。
3、 單機運行合格后，方可進行系統試運行，首先將系統充滿清水，在清水情況下，運行所有的系統和設備，待將跑冒滴漏以及各種不正常情況相應處理后，才能引入井下排水進行試運轉。
4、 斜管必須綁扎在底部支架上，防止其漂浮。另外斜管應向進水方向傾斜，不可反向。
5、 斜管下部在運行一段時間后，將形成懸浮泥渣層，原水必須穿過泥渣層后再進入斜管，因此將極大地增強處理效果。從池頂面應能看清斜管，盡量使出水為10NTU，以此調整加藥量，出水濁度不允許超過20NTU，以免加大濾池負荷。運行中要保持泥渣層的穩定，排泥不可過多，避免將懸浮泥渣層排空。另外也不可使泥面過高，不要發生翻池現象，一旦發現某處有云狀泥渣升出斜管頂面，必須立即打開此處的排泥管進行排泥。一般每班排泥一次，但由于排泥斗容積小，每根排泥管排泥時間約1min左右。
6、 濾床的鋪設
⑴濾池的承托層組成為：由下而上
在最底部用>100mm的特大卵石由人工緊密排列鋪設一層，防止在反沖洗時沖動，保證濾床不塌陷，而后按下述方式鋪設。
特大卵石 粒徑>100mm 厚100mm
大卵石 粒徑φ64-32mm 厚100mm
粗陶粒 粒徑φ32-16mm 厚100mm
大陶粒 粒徑φ16-8mm 厚50mm
中陶粒 粒徑φ8-4mm 厚50mm
小陶粒 粒徑φ4-2mm 厚50mm
總厚450mm
卵石應盡量選用三相尺寸較均勻者，不允許裝入片狀或角狀礫石。卵石應沖洗干凈，不含泥土和草根。
⑵濾料采用單層陶粒濾料，粒徑0.5-2.0mm，厚1000mm，濾料應符合下述標準，其視密度1.0-1.19g/cm3，孔隙率55%，不含泥土、云母和有機雜質。濾料的水浸出液應不含有毒物質，鹽酸可溶率不應大于2.83%，小于0.5mm粒徑的不應大于3%，上限粒徑不應大于2mm，濾料第一次應裝填1100mm，在沖洗時會將小顆粒濾料沖出，以保證濾床有足夠的厚度。
7、 沖洗濾料調整沖洗強度，首先將調節用方形閘門開啟100mm，而后徐徐轉到手輪使閘門上升，觀察出水堰板上的水頭高度，使其值為80mm左右，此時固定手輪位置不再轉動，反洗水量已達到設計要求。每格濾池需沖洗2-3次，方可達到使用要求。在沖洗時應觀察陶粒的膨脹情況，如膨脹高度過大，陶粒已沖入反洗排水槽中，表示反洗強度過大，應將調節閘門關小，使陶粒不沖出為止，記錄此時出水堰板的水頭高度，今后按次沖洗流量運行。
8、 濾池第一次充水啟動必須由底部集水區進水，此時開啟池頂進水分配渠端部專用的初次進水閘板，即可將原水從集水區流入池內，使水面緩慢平穩上升，在水位由下往上增高的同時，將濾池及承托層內的空氣趕出，待水位已高出反洗排水槽頂面時，即可關閉初次進水閘板，而由該格濾池的進水閘板門進水。
9、 調節進水閘板門，使每格濾池的進水量相等。調好后即可鎖定，不再變動，待到檢修該格濾池時再關閉。
10、 由于水處理站自動化程度高，更需加強管理和進行各項數據監測，每日應有化驗和正規的報表，化驗項目包括進水和出水的水質化驗分析，目的是能達到充分的水量、足夠的水壓、合格的水質、經濟的成本，以滿足用戶對供水的需要。
11、 運行記錄內容：
水泵的水量、水壓、電流、電壓、停開時間
加藥間：投藥量、每天配藥量、消耗原材料、耗電量
沉淀池：排泥時間、排泥歷時、次數、流量計的瞬時流量
濾池：沖洗周期、堰板上水頭高度
水池：水位
反滲透裝置：流量、水壓、PH值、TDS
12、 化驗記錄內容
⑴水源水質全分析：第1年每月1次，作為運行調整數據的依據和深入了解全年水質變化的規律，第2年以后每季度化驗1次。
⑵原水和出水：PH值、總硬度，每天1次。
⑶沉淀池進口、出口、濾池出口的濁度每小時1次。
⑷清水池出口余氯每小時1次
⑸出廠水每季度送衛生防疫站化驗驗證1次。
13、 原始記錄主要有值班記錄、設備維修記錄和工作日志，統計報表則是在原始記錄的基礎上匯編而成，可分為日統計、月統計、年統計，又可分為運行、設備、化驗、財務報表等。
14、 運行維修值班人員在填寫值班記錄、維修記錄和工作日志時，一定要及時、準確、完整、真實、清晰地將值班事項記錄下來，統計報表則要定時、系統、準確、精練地反映水處理站運行管理的關鍵信息。
