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平煤集团夏店煤矿矿井水 井下处理地面回用工程初步方案

发表时间: 2019-11-26 11:33:52

浏览: 595

第一章 总论

1.1概述

1.1.1项目名称

项目名称:平煤集团夏店煤矿600m3/h矿井水处理工程

1.1.2项目性质

项目建设性质:新建

1.1.3项目地点

项目建设地点:夏店煤矿-560水平中央水仓前端

1.1.4建设单位及概况

建设单位:平煤集团夏店煤矿

1.1.5编制单位概况

 北京中力信达环保工程有限公司,以高效水处理工艺为核心,专注于水处理技术的开发与应用,在全国率先将磁分离一体化水处理成套工艺及设备应用于煤矿井下。该工艺具有净化效率高、占地少、运行成本低、自动化程度高、安全可靠等显著优势。目前在煤矿行业得到大规模应用。截止目前,在线运行成套工程设备的水处理量超过60万吨/天,具有广阔的应用前景。

1.1.6编制单位

编制单位:北京中力信达环保工程有限公司  

1.2设计依据

1)业主提供及现场收集的水质、水量、布置场地等相关资料;

2)《煤矿安全规程》(2011版);

3)《爆炸性环境  第1部分:设备通用要求》GB 3836.1-2010;

4)《爆炸性环境  第2部分:由隔爆外壳“d”保护的设备》GB 3836.2-2010;

5)《爆炸性环境  第3部分:由增安型“e”保护的设备》GB 3836.3-2010

6)《爆炸性环境  第4部分:由本质安全型“i”保护的设备》GB 3836.4-2010

7)《供配电系统设计规范》GB50052-95;

8)《煤矿井下消防洒水设计规范》GB50384-2006;

9)《煤炭工业给水排水设计规范》MT/T5014-96;

10)《室外给水设计规范》GB50013-2006;

11)《室外排水设计规范》GB50014-2006;

12)《工业企业噪声控制设计规范》GBJ 87-85。

13)《煤炭工业污染物排放标准》GB20426-2006

1.3设计原则

1)根据企业的生产工艺、节能减排以及未来发展规划。提出的方案既要工艺先进、技术可靠、操作简单、便于管理;又要经济合理、节省占地、节约能源,降低运行费用,具备较好的经济效益和社会、环境、安全效益。

2)项目应符合我国法律法规和可持续发展的要求。回收资源,降低能耗、资源综合利用为重要的设计指标。

3)项目应符合地区发展规划,充分考虑环保节能及资源综合利用。

4)采用现代化技术手段,做到技术可靠,运行稳定。

5)设备质量满足煤矿安全规程及相关技术规范要求。

6)整体工艺设备保证适应煤矿条件的需求防腐耐磨,易故障设备应尽量采用标准化部件,设计方案要满足易更换检修。

1.4工程范围

设计范围包括工艺、矿建设计、设备制安、电气、管道、控制、照明设计、仪表及其它相关工程。工程分界线为:污水原水、生产用水等介质的节点在井下矿井水处理系统边界外1米,矿方负责提供动力电源,动力线接至总馈电开关,排水至井下矿井水处理系统界区边线外一米处止,界面之外的进出水渠道、超越排水渠道由业主负责建设。并且负责工程范围内辅助设施的建设,主要包括:矿建所需预埋件、池(渠)盖板、爬梯、走道、平台、栏杆等。甲方负责到货设备、材料的存放管理,吊装及下井运输。甲方负责工程范围内的通风系统以及瓦斯防治系统的设计和实施。本工程不包括井下巷道及构筑物矿建工程、井下硐室照明及安装期间的临时照明。

1.5处理系统性能参数以及设计结论

序号

项目(仅井下水处理)

技术参数

1.    

设计处理能力(m3/d

14400

2.    

回用水处理能力(m3/d

3840

3.    

水处理装置装机功率(kW

110.77kW

4.    

水处理装置运行功率(kW

72.97kW

5.    

预计排泥含水率(%

93%

6.    

磁粉年补充量(吨)

36

7.    

PAC年消耗量(吨)

129

8.    

PAM年消耗量(吨)

7.7

9.    

消毒过滤用药


2.1废水来源及设计规模

2.1.1废水来源

该工程矿井水主要来源于地下水,包括采掘生产废水及岩体裂隙水等。其特性取决于成煤的地质环境和煤系地层的矿物化学成分。矿井水流经采煤工作面和巷道时,因受人为活动影响,煤岩粉和一些有机物质进入水中。矿区矿井水中含有以煤岩粉为主的悬浮物,以及可溶的无机盐类,有机污染物较少,多呈灰褐色,感观性差。

2.1.2设计规模

根据矿方提供的水量数据,本着设计留有余量的原则,确定本工程设计水量为:600m3/h,24小时连续运行,日处理水量为14400m3。

2.2废水水质及排放标准

2.2.1废水水质指标

 

项目

单位

指标值

备注

1

pH

/

6.09.0


2

SS

mg/L

2000


2.2.2废水排放标准

根据矿区排水及综合利用水质要求,本次工程处理后废水达到且优于国家《煤炭工业污染排放标准》GB20426—2006中新建项目的标准值。 

国家《煤炭工业污染物排放标准》GB204262006中的水质标准

编号

污染物质

排放标准

单位

1

PH

69


2

SS

               50

mg/l

3

CODCr

50

mg/l

  4

      石油类

5

mg/l

5

总铁

6

mg/l

6

总锰

4

mg/l

 

2-2 设计出水水质指标表

 

项目

单位

指标值

备注

1

      pH

/

6.09.0


2

       SS

mg/L

20


3

CODCr

mg/l

50


    4

      石油类

mg/l

5


5

总铁

mg/l

6


6

总锰

mg/l

4


2.3处理方法的选择

2.3.1水处理工艺选择

1)根据进出水水质指标可知,本项目主要的目的在于去除水中的悬浮物,以及COD、铁锰等污染物。

2)我国矿井水净化处理技术起始于上世纪70年代未,已有四十多年的历史。目前用于日处理能力在几万吨以下的处理地表江河、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,如预沉调节池、混凝反应沉淀池(或澄清池)、滤池等。矿井水净化处理后通常用作工业用水、生活用水的回用水源,或者达标排放。目前,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,均采用重力沉降原理对水体的悬浮物进行分离,其主要缺点是占地面积很大,水力停留时间较长,底泥(煤泥)含水率高、体积大,对场地、池容的要求很大。

近年来,随着水处理技术的不断进步,出现了絮凝斜板沉淀和高效迷宫斜板沉淀等水处理净化工艺,其仍然还是重力沉降的一种形式,没有从根本上解决占地省、水力停留时间长以及底泥的高含水率、综合投资大、运行费用高、维护困难等问题。

磁分离水处理技术是目前应用于矿井水处理的一种新工艺,其净化原理是通过投加磁种介质与微磁絮凝药剂,使水体中的悬浮物和磁种凝聚在一起,形成具有磁性的“矾花”之后,依靠永磁材料所产生的高强磁场,在强磁场力的作用下对赋磁性絮团进行快速分离。磁力是重力的数百倍,因此磁分离水处理技术因其分离速度快,大大地缩短了水力停留时间,为工程设施占地面积的缩小提供了技术保障。

3)磁分离水处理技术的特点及优势

①采用永磁磁钢,构造分离磁场,技术稳定成熟

目前井下在线运行设备达26套,日处理能力60万吨。在设备的布磁、聚磁组合、微磁絮凝、脱磁、分散等工艺技术上实现了突破,设备不断改进与完善,技术稳定而成熟。

②磁分离时间短,占地面积小

聚磁组合磁盘表面产生的磁力是重力的640倍以上,能快速地捕捉到微磁性絮团,从而可以采用一体化、短流程的设备集成,使整个水处理净化过程的时间大大缩短,来水自混凝反应池进至磁盘机出水的时间为3~6min,大大优于传统的沉淀法。与传统处理方法相比,设备分离时间短,相应的设备占地仅为传统工艺的30%。

③与传统工艺比运行成本低

磁分离依靠强磁力进行吸附和分离,不需要大量的药剂使水体中的悬浮物形成大的絮团,而仅需微絮凝。与常规的混凝沉降系统比较,可大大节约系统的药剂使用量(仅为常规水处理加药量的1/3~1/2),节省药剂费用,同时设备总装机功率低,电耗少,设备运行稳定使用寿命长,维修费用低,综合运行成本为传统工艺的1/2。

④出渣污泥浓度高

磁分离磁鼓分离出的污泥含泥率大于70000mg/L,含水率小于93%(普通沉淀污泥含水率为98%-99%),可不经过浓缩直接进入脱水设备,大大节省污泥浓缩池占地和污泥脱水设备选型时的大小。经过常规的压滤脱水后,污泥含水率小于45%,成泥饼状,便于装卸外运。

表2-3  磁分离水处理技术与传统沉淀工艺比较表


序号

项目

单位

混凝+磁分离

混凝+斜板沉淀

磁分离与斜板沉淀的比较

1

处理水量

m3/d

9600

9600


2

占地面积

m2

240

1600

占地节省85%

3

水力停留时间

min

36

6090

时间缩短为1/10

4

药剂添加量

PAC

mg/L

30

120

药量减少60%

PAM

mg/L

2

5

药量减少60%

5

运行成本

/吨水

0.19

0.40

节省运行费52%

6

出水悬浮物浓度

mg/L

20

20

相同

7

污泥(煤泥)浓度

mg/L

70000

40000

污泥浓度提高75%

8

施工周期

d

90

210

缩短施工周期70%

9

耐冲击负荷能力

---

一般

一般


10

自动化程度

---

自动化程度高

自动化程度低


11

日常维护

---

维护量小

运行维护较复杂


2.3.2污泥处理工艺选择

因磁分离机分离出来的泥渣含固量较高(>70000mg/L),污泥含水率小于93%,可不经过浓缩而直接进入板框压滤机进行脱水处理。

本工程选用板框压滤机进行脱水,污泥经脱水可使污泥含水率降至45%左右。泥饼干化后便于转移和运输。

2.4矿井水处理工艺方案设计

2.4.1工艺流程图

2.4.2工艺流程说明

井下部分:

    矿井水经巷道内沟渠集水后,汇总至进水渠内,在进水端渠内设置机械格栅,去除来水中生活垃圾及漂浮物,自流进入预沉池,水中大颗粒及大比重物质在预沉池中沉积下来,预沉池设潜水渣浆泵,沉淀物定期排入污泥池,再由污泥泵送至压滤机脱水,干泥外运。

经过预沉处理的水自流进入磁分离混凝系统,混凝系统通过投加磁种和混凝剂(PAC和PAM),使悬浮物在较短时间内(约3~6min)形成以磁种为载体的“微磁性絮团”。

经过混凝之后的水再自流进入磁分离机进行固液分离净化,磁分离机通过磁吸附打捞,使出水水质达到设计出水指标后,自流进入中央水仓,再由中央泵房系统提升至地面调节池,进入后续处理系统。

磁分离机分离出的煤泥,由磁分离机自身的卸渣装置刮下进入磁分离磁鼓;在磁鼓的高速分散区将磁种和非磁性悬浮物分散,磁鼓对磁种进行吸附回收,回收磁种由泵打入前端的混凝投加系统循环使用;非磁性污泥排入污泥池,和预沉池污泥一起由泵打入板框压滤机进行脱水,脱水后的泥饼通过井下矿车外运。

地面部分:

    磁分离系统出水由中央泵房系统提升至地面调节池,矿井正常排水量为14400m3/d,其中3840m3/d (160m3/h)的矿井排水进行深度处理,由调节池进入石英砂、活性炭过滤系统,再经过二氧化氯消毒后进入清水池再利用,实现矿井水资源化利用,用于矿井井下防尘洒水、地面生产生活用水、地面消防用水、选煤厂轴封冷却补等,其余不需要深度处理的矿井水由调节池供黄泥灌浆用水、选煤厂循环水池补水,富余的矿井排水由调节池转输至夏店水库。

2.4.3主要构筑物设计参数

A.格栅渠

1)构筑物功能

去除来水中的生活垃圾及漂浮物,充分保障后续处理单元安全稳定运行。

2)构筑物设计参数

构造:钢筋混凝土结构;

构筑物数量:1座;

单座构筑物尺寸:(长×宽×深)2.5×0.8×0.6m

B.预沉池

1)构筑物功能

主要用于去除水中的较大颗粒物质,采用潜水渣浆泵将沉积在污泥斗的污泥排至污泥池。

2)构筑物设计参数

构造:钢筋混凝土结构;

构筑物数量:1座;

单座有效容积:132.5m3;

单座构筑物尺寸:(长×宽×深)12m×2.3m×4.8m。

C.混凝反应池

1)构筑物功能

混凝系统是微磁絮凝反应设施,池内PAC、PAM及磁种充分混合反应,形成微絮凝体,充分的微磁絮凝反应,为磁分离机的吸附分离提供了保证。

2)构筑物设计参数

构造:钢筋混凝土结构;

构筑物数量:1座;

快速混合池1格,内部尺寸1.6×1.6×2.2m,有效容积5.6m3;

Ⅰ级反应池1格, 内部尺寸2.4×2.3×3.3m,有效容积18.2m3;

Ⅱ级反应池1格, 内部尺寸2.4×2.3×3.3m,有效容积18.2m3;

D.中转池

1)构筑物功能

暂存非磁性污泥。

2)构筑物设计参数

构造:钢筋混凝土结构;

构筑物数量:1座;

单座有效容积:7.5m3;

构筑物尺寸:(长×宽×深)2×1.5×2.5m

E.污泥池

1)构筑物功能

贮存磁分离磁鼓机分离出的污泥及预沉池定期排放的污泥。

2)构筑物设计参数

构造:钢筋混凝土结构;

构筑物数量:1座;

有效容积:48.3 m3;

构筑物尺寸:(长×宽×深)6×2.3×3.5m

2.4.4主要设备技术参数表

表2-4主要工艺设备技术数据表

序号

名称

技术规格

单位

数量

备注

机械格栅


1




设备材质:不锈钢





电机







额定电压:660v 50Hz






额定功率:1.5kw






绝缘等级:F






防护等级:IP55




排泥泵

设备型号:ZJQ50-21-11

4

31



型式:潜水渣浆泵






流量:50m3/h






扬程:21m





电机

额定功率:11.0kW






绝缘等级:F






额定电压:660V  50Hz






防护等级:IPX8






防爆等级: ExdI




混凝系统

设备型号HHN14400

1



混合搅拌器







搅拌器形式:桨叶式






功率:5.5kW






搅拌器材质:不锈钢





一级反应搅拌器







搅拌器形式:框架式






功率:2.2kW






搅拌器材质:不锈钢





二级反应搅拌器







搅拌器形式:框架式






功率:1.5kW






搅拌器材质:不锈钢





配套电机

额定电压:660V50Hz






防爆等级: ExdI






防护等级:IP55






绝缘等级:F




磁分离系统





4.1

磁分离机

设备型号:CSMD-14400

1




处理水量:14400m3/d





配套电机







主机额定电压:380/660V50Hz






辅机额定电压:660V 50Hz






主电机:2.2KW






辅电机:4kW






防爆等级:ExdI






防护等级:IP55






绝缘等级:F




4.2

磁分离磁鼓机

设备型号:HCG-14400

1




处理量:CSMD-14400配套





配套电机







磁辊电机:0.55kW660V 50HZ






高速分散用电机:5.5kW 660V 50HZ






磁种搅拌电机:5.5kW 660V 50HZ






绝缘等级:F






防爆等级:ExdI






防护等级:IP55




4.3

磁种投加泵

型号:IHP50

2

11



型式:软管泵





流量:5.0m3/h






扬程:≤1.0Mpa






转速:≤50r/min





材质

软管:橡胶






外壳:碳钢





配套电机







额定电压:660V50Hz






功率:4kW






绝缘等级:F






防爆等级: ExdI






防护等级:IP55




污泥系统





5.1

板框压滤机


1




型号:XMZ180/1250-U






型式:板框压滤机






滤板尺寸:1250mm×1250mm×65mm






滤板材质:增强聚丙烯






控制方式:PLC控制






过滤压力:≤0.6MPa






油缸压力:≤16MPa






进泥含水率:≤95%






出泥含水率:≤65%






过滤周期:1 h





电机







额定电压:660V50Hz






额定功率:4.0kW






防护等级:IP55






防爆等级:Exd I






控制方式:与污泥泵联动控制






运行方式:间歇运行




5.2

中转泵


2

11

 



设备型号:ZJQ50-21-11





流量:50m3/h






扬程:21m






转速:1480r/min





配套电机







额定电压:660V50Hz






额定功率:11.0kW






防护等级:IP55






防爆等级:Exd






绝缘等级:F




5.3

污泥泵


2

11



型号: BQS30-60-15/N






流量:30m3/h






扬程:60m






输送介质:含固率≥5%的污泥





配套电机

额定电压:660V  50Hz






额定功率:11kW






绝缘等级:F






防护等级:IP55






防爆等级:Exd




加药系统





6.1

PAC加药装置

HJY-14400

1

22


溶液箱

外形尺寸 3.4×2.4×2.5m

2

11



配制浓度:10%






配制周期:8h






箱体材质:碳钢防腐






搅拌器材质:不锈钢304





计量泵







型式:机械隔膜计量泵

2

11



型号:GM0170PQ1MNN(米顿罗)






流量:0450Lh






泵头材质:PVC






隔膜材质:PTFE





电机







计量泵功率:0.25kw






搅拌机功率:1.5kw






额定电压:660V50Hz






防爆等级: ExdI






防护等级:IP55






绝缘等级:F




6.2

PAM制备投加装置

JYH-2500

1




外形尺寸:3.6×1.6×1.5m






配置浓度:0.15%






制备能力:946L/h





PAM搅拌器

搅拌器功率:0.37kW

2




箱体材质:不锈钢304






搅拌器材质:不锈钢304





干粉投加机

功率:0.18kW

1



PAM加药计量泵

型式:机械隔膜计量泵

2

11



型号:GB600PQ1MNN(米顿罗)






计量泵投加能力:0946L/h






泵头材质:PVC






隔膜材质:PTFE






单台计量泵电机功率:0.55kW





电机







额定电压:660V50Hz






防爆等级: ExdI






防护等级:IP55




管道、管件、阀门等


1


 

电气、自动设备材料部分

电气控制箱


矿用隔爆型真空智能馈电开关

KBZ-400/660V

1




外形尺寸:600×500×600mm






材质:Q235碳钢






额定电压:660V50Hz






防爆等级: Exd I






防护等级:IP55






设备重量:200Kg






形式:快开





矿用隔爆兼本质安全型可编程控制箱

KXJ660AP1-4)、KXJ127AP0

4+1




外形尺寸:820×1050×725mm

外形尺寸:740×395×435mm






材质:Q235碳钢






额定电压:660V/127V 50Hz






防爆等级:Exd[ib]I






防护等级:IP55






设备重量:400kg






形式:快开




17

现场仪器仪表

电磁阀DF4/6-1个、流量计GLC250/500-1套、液位计GUCS10-3支等,其它根据现场配备

全套


18

安装材料

动力电缆MYP-0.38/0.66-3*4(6253550)+1*4(6161625)

、控制电缆KVVP-450/750-4*1、接地极(0.6平)、接地扁铁(40*4/25*4)、电缆桥架XQJ-P-01-15-4、支线挂钩等,支架、辅助材料。

 

全套


19

备品备件

刮渣条30根、刨条60根;刮刀2根;软管4根、软管泵侧导辊1套;高速分散盘2套。




20

现场工艺、规程牌板


一套


第三章 矿建工程设计

3.1  矿建设计

3.1.1硐室位置选择

本工程拟在井下-560水平中央水仓前巷道内,系统占用巷道长度45米。巷道宽度5.5米,通高4.5米,压滤机位置高5.0米。

3.2  结构设计

3.2.1结构形式

井下部分系统内的建、构筑物包含在三个处理系统中,分别为:预处理系统、磁分离净化成套设备工艺系统以及污泥处理系统,地面部分包括调节池、清水池、过滤系统、消毒系统以下数据为初步设计方案,最终参数以施工图为准。

1) 预处理系统

◆ 预沉池1座,钢筋混凝土结构,内部尺寸(长×宽×深):12×2.3×4.8m。

2) 磁分离净化成套设备工艺系统

◆ 快速混合池1座,钢筋混凝土结构,内部尺寸1.6×1.6×2.2m;

◆ 一级反应池1座,钢筋混凝土结构,内部尺寸2.4×2.3×3.3m;

◆ 二级反应池1座,钢筋混凝土结构,内部尺寸2.4×2.3×3.3m;

◆ 磁分离设备基础1座,混凝土结构,尺寸3.93×3.51m;

◆ 磁分离磁鼓设备基础1座,混凝土结构,尺寸3.17×2.24m;

◆ PAC设备基础1座,混凝土结构,尺寸3.43×1.32m。

◆ PAM设备基础1座,混凝土结构,尺寸1.98×0.96m

3) 污泥处理系统

◆ 中转池1座,钢筋混凝土结构,内部尺寸(长×宽×深):2×1.5×2.5m;

◆ 污泥池1座,钢筋混凝土结构,内部尺寸(长×宽×深):6×2.3×3.5m。

第四章 电气工程设计

4.1概述

4.1.1范围

本工程电气设计主要是本矿井水处理系统设计。不含水处理硐室照明,外电引入由甲方负责将外电引至系统总馈电开关。本系统控制方式为就地手动控制、集中控制、远程控制。

4.1.2电压等级及功率

1、进电源三相AC660V 50Hz,接地形式采用中性点不接地系统。

2、装机总功率:110.77kW,运行总功率72.97kW

4.2电气设计依据及规范

1 电气设计依据及规范

煤矿安全规程

2011

煤炭工业矿井设计规范

GB50215-2005

电力装置的电测量仪表设计规范

GBJ 63-90

爆炸性环境  1部分:设备 通用要求

GB 3836.1-2010

爆炸性环境  2部分:由隔爆外壳“d”保护的设备

GB 3836.2-2010

爆炸性环境  3部分:由增安型“e”保护的设备

GB 3836.3-2010

爆炸性环境  4部分:由本质安全型“i”保护的设备

GB 3836.4-2010

煤矿井下用电器设备通用技术条件

MT/T661-2011

供配电系统设计规范

GB 50052-2009

低压配电设计规范

GB 50054-2011

通用用电设备配电设计规范

GB 50055-2011

电气图用图形符号

GB/T 4728-2000

煤矿用电缆

MT818.1-2009

工艺专业提供的用电设备资料及工艺布置


业主提供的工程相关资料


有关电气设计的规范和规程


4.3计量单位

常用的物理量和法定计量单位表

量的符号

单位名称

长度

l

m

宽度

b

m

高度

h

m

厚度

dδ

m

周期

T

s

频率

f

[]

Hz

质量

m

千克

kg

重量

W

N

力矩

M

牛[顿]米

N·m

压力,压强

p

帕[斯卡]

Pa

W

焦[耳]

J

功率

P

瓦[特]

W

电流

I

安[培]

A

电压

U

伏[特]

V

电阻

R

欧[姆]

Ω

有功功率

P

瓦[特]

W

视在功率

S

伏[特]安[培]

V·A

无功功率

Q

伏[特]安[培]

V·A

功率因素

λ

1

电能

W

瓦[特][小]时

W·h

4.4功率计算

功率计算与电控柜分配表

序号

     

电压等级

V

设备安装

功率(kW

设备运行

功率(kW

 

AP0防爆电控柜

127

0.3

0.3

Exd[ib]

1

PLC触摸屏

24

0.1

0.1


2

流量计

24

0.1

0.1


3

液位计

24

0.1

0.1

5

AP1防爆电控柜

660

36.5

14.25

Exd[ib]

1

1#PAC搅拌电机

660

1.5

1.5


2

2#PAC搅拌电机

660

1.5

1.5


3

1#PAC计量泵

660

0.25

0.25

一用一备

4

2#PAC计量泵

660

0.25

5

1#预沉池排泥泵

660

11.0

11

同时与中转泵错时开启

6

2#预沉池排泥泵

660

11.0

7

3#预沉池排泥泵

660

11.0

AP2防爆电控柜

660

13.02

12.47

Exd[ib]

1

干粉投加电机

660

0.18

0.18


2

溶解箱搅拌电机

660

0.37

0.37


3

熟化箱搅拌电机

660

0.37

0.37


4

1#PAM计量泵

660

0.55

0.55

一用一备

5

2#PAM计量泵

660

0.55

6

中转泵

660

11

11

与预沉错开

AP3防爆电控柜

660

34.95

30.95

Exd[ib]

1

磁分离机主电机

380/660

2.2

2.2


2

磁分离机辅电机

660

4.0

4.0


3

磁辊电机

660

0.55

0.55


4

高速搅拌电机

380/660

5.5

5.5


5

磁种搅拌电机

660

5.5

5.5


6

磁种投加1#

660

4

4

一用一备

7

磁种投加2#

660

4

8

混合池搅拌机

660

5.5

5.5


9

一级反应搅拌机

660

2.2

2.2


10

二级反应搅拌机

660

1.5

1.5


AP4防爆电控柜

660

26

15

Exd

1

板框压滤机

660

4.0

4.0


2

1#污泥池进泥泵

660

11.0

11.0

一用一备

3

2#污泥池进泥泵

660

11.0

合计



110.77

72.97


 4.5电气控制系统方案     

4.6配电线路

1.电源外线的引入、设计、敷设和提供均不在本项目合同范围内。

2.本系统内的电缆主要为桥架布置,支线采用挂勾敷设。

3.电缆线路的施工应符合《煤矿安全规程》(2011版)。

4.电缆与电气设备的连接,电缆线芯必须使用镀锡焊片(线鼻子)或卡爪与电气设备进行连接。

4.7接地系统

1.接地系统按照《电气装置安装工程 接地装置施工及验收规范》(GB 50269-2006)执行。

2.低压系统接地

本工程接地形式采用中性点不直接接地系统,电气接地、自控的保护接地及工作接地装置。电气设备的下列金属部分,均应可靠接地。

低压配电柜与就地控制柜的柜体(外壳接地柱);

系统内各设备、电动机底座或外壳;

液位计接地线、液位计信号电缆屏蔽层,流量计信号电缆的屏蔽层等(电缆屏蔽层应两端接地)。

3.井下电气设备保护接地

电压在36V以上和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架,带屏蔽护套的电缆等必须保护接地。

地网上任一保护接地点的接地电阻值不得超过2Ω。

4.8防爆和防护等级

本系统防爆电控柜采用矿用隔爆兼本质安全型电气控制柜(箱)

防爆/防护等级:Exd[ib]Ⅰ/IP55

4.9电机综合保护器

本系统采用智能电机综合保护器,能实现短路、过流、三相不平衡、漏电、断相等保护功能。

第五章 自控及仪表工程设计

5.1自控系统概述

本工程自控系统采用就地按钮启动/停止。部分设备需要定时运行或半自动运行时,在相应的防爆电控柜内设有PLC实现其功能。

PLC采用西门子S7-1200。

5.2 控制系统说明

1. AP0防爆电控箱(显示控制)

1) 按面板上机械鼠标可按顺序起动相应设备,也可以进行停止操作。带有机械鼠标,就地/远程转换开关,语音报警功能。

2) 带有四路模拟量输入。

3) 具备条件集中、远程控制

2. AP1防爆电控柜(PAC加药计量装置、三级预沉池泵)。

1) 按面板上启动按钮可启动相应的设备(如:PAC溶解搅拌机、PAC计量泵等);按面板上停止按钮,相应已启动的设备将停止。

2) 三级预沉池泵可设定时开启,相互闭锁不能同时启动。

3) 面板上设有运行/停止指示。电机故障指示,故障时电铃响起报警提示在AP0上。

4) PAC加药需要巡检工配制,不参与远程控制。

5) 设备启动和停止互锁关系:预沉泵相互闭锁。

3. AP2防爆电控柜(PAM加药装置、中转泵)。

1) 该设备分手动/自动两种方式运行。手动运行时,按面板上启动按钮可启动相应的设备(如:PAM加药、中转泵);按面板上停止按钮,相应已启动的设备将停止。自动运行时,PAM自动运行时,根据PAM贮液箱液位信号,自动制备PAM溶液;PAM干粉人工上料,PAM计量泵仅能手动运行;中转泵根据中转池污泥液位信号自动运行,高液位启动低液位停止。

2) 面板上设有运行/停止指示灯。电机故障指示灯,故障时电铃响起报警提示在AP0上。

3) 设备启动和停止互锁关系:预沉池排泥泵和中转泵之间不能同时启动,错时开启。

4. AP3防爆电控柜(混凝、磁分离、磁种回收及投加)

1) 手动运行时,按面板上启动按钮可启动相应的设备(如:混凝搅拌、磁分离主机,辅机、磁种回收投加);按面板上停止按钮,相应已启动的设备将停止。

2) 面板上设有运行/停止指示。电机故障指示、液位指示,故障时电铃响起报警提示在AP0上。

3) 设备启动和停止互锁关系:顺序启动。

5. AP4防爆电控柜(压滤机和污泥泵)。

1) 该防爆电控柜负责污泥泵和压滤机的控制,污泥泵的运行与压滤机联动。当压滤机压紧滤板,达到设计压紧压力,油泵进入保压状态时,给出信号开启污泥泵,当压滤机过滤压滤达到设定过滤压力值的时候,给出信号,启动控制,保证压滤机内压力恒定在设定的过滤压力值上,当达到压滤机设定的压泥干度后,给出信号,停止污泥泵,将运泥小车放于压滤机下,开启压滤机自动拉板系统,自动卸泥,完成一个压滤周期。

2) 污泥池上设置液位计,实现低液位时报警,保护泵的正常使用寿命。

3) 不参与集中与远程控制。

5.3 现场仪表

5.3.1流量计

用于测量本系统总的水处理流量,根据需要选用GLC250/500管道流量计。

电压:本安DC18V;

电流:≤100mA;

本安参数:a)Ui:DC18.3V,Ii:100mA ;b)Ci:0μF,Li:0mH

管道直径:250mm

流量:500M3/h

5.3.2液位计

用于PAM贮液箱、中转池、污泥池液位测量。

超声波液位选用本安型,型号为GUCS10。

量程:0—10m

精度:±0.25%满量程

死区:40cm

显示类型:4位LCD 米

供电电压:DC18V 本安电源供电

信号输出:4~20mA,距离与深度可选

输出方式:两线制

温度补偿:全量程自动

发射角度:<12o

防护等级:IP65

外壳材质:不锈钢

防爆认证:本质安全型

5.3.3电磁阀

用于PAM加药装置自动补水,电磁阀采用DF4/6。

工作电压:AC127V

额定容量:20W

公称通径:4mm

公称压力:6MPa

          第六章 生产组织和劳动定员

6.1组织机构

为保证项目的交接、培训,运行维护,需要设置专门的管理机构。

6.1.1 组织管理措施

● 建立健全的、完备的井下水处理管理机构。

● 对入井下操作维护职工进行考核。

● 组织操作人员进行上岗前的专业技术培训。

● 组织井下操作人员提前进岗,参与施工安装、设备调试及工程验收的全过程,为今后的正常运转奠定基础。

6.1.2 操作维护措施

● 按工艺流程认真制定每个工序的操作程序。

● 制定设备的技术操作与维护规程,操作人员必须严格执行。

● 配备专业齐全的管理和操作人员,明确职责,确保生产安全运行。

● 建立检修和定期维修制度,加强设备的定期维修和保养,以提高设备的完好率,延长设备的使用寿命。

6.1.3 生产组织

生产人员实行三班运行制。

6.2 劳动定员

序号

部门和岗位

人数

备用

1

巡检操作人员

3


2

管理人员

1


人员编制表

6.3 工作制度

该项目建成后,每年工作时间为360天,不间断运行,工作班制为三班运行制。

6.4人员培训

操作人员要参加上岗培训,并通过相关考试,做到持证上岗。

1、管理人员培训后要达到的要求:

掌握处理工艺及各主要设备的性能及参数,能及时解决生产运行中出现的技术问题,保证工艺运行不出现漏洞。编制工艺操作规程,严格执行。

2、操作人员培训后要达到的基本要求:

● 能独立操作,掌握分管设备的维修、保养和故障排除。

● 了解工艺技术条件,做好数据记录。

● 要有较强的安全意识,具有团结拼搏精神。

第七章 投资估算与资金筹措

7.1项目总投资估算

7.1.1编制依据

7.1.2 项目投资估算

序号

 

规格或型号

数量

单价

(万元)

总价

(万元)

备注


工艺设备部分(T2)


1

机械格栅

间隙:6mm

宽度:1.3m

深度:1.3m

3

8.6

8.6



2

排泥泵

流量:50m3/h

扬程:21m

功率:11Kw

电压:660V  50Hz

4

3.5

14

31


3

混凝系统

混合池搅拌器:5.5Kw一级反应池搅拌器:2.2Kw二级反应池搅拌器1.5KW

1

8.5

8.5



4

磁分离机

型号:CSMD-14400

处理水量:14400m3/d

外形尺寸:3.833×3.51×1.553m

设备重量:10T

功率:2.2Kw

额定电压:380/660V  50Hz

功率:4.0Kw

防护等级:IP55

额定电压:660V  50Hz

1

527

527



5

磁分离

磁鼓机

HCG-14400

1

55

55



6

磁种

投加泵

流量:5.0 m3/h

扬程:1.0 MPa

功率:4 kW

2

2.5

5

11


7

PAC加药

装置

型号:HJY-14400

外形尺寸:3.4×2.4×2.5m

贮液能力:2.0×1.6m3

箱体材质:碳钢防腐

搅拌器材质:不锈钢304

设备重量:2.5T

功率:0.25Kw

额定电压:660V  50Hz

 

1

10.5

10.5

含计量泵及配套附件


8

PAM加药

设备

型号:JYH2500

外形尺寸:2.38×2.0×1.5m

连续制备能力:1500L/h

箱体材质:不锈钢

搅拌器材质:不锈钢

功率:0.37Kw

额定电压:660V  50Hz

 

1

12.5

12.5

含计量泵及配套附件


9

 中转泵

型号:ZJQ50-21-11流量:50m3/h

扬程:26m

功率:11kW

2

4

8.0

11


10

污泥泵

型号 BQS30-60-15/N

流量:30m3/h

扬程:60m

功率:15kw

2

7.1

14.2

11


11

板框压滤机

型号XMZ180/1250-U过滤面积:120m2

 

1

45

45



12

石英砂过滤器

GYΦ3*4.2m

2

19.00

38

碳钢防腐

13

活性炭过滤器

GYΦ3*5m

2

28.00

56.00

碳钢防腐

14

过滤器提升泵

TYW125-20

2

0.95

1.90

一用一备

15

反冲洗提升泵

TYW125-20

3

0.95

2.85

两用一备

16

二氧化氯发生器

SKB-2000g/h

1

2.80

5.60


小计(T2

812.65



电气设备、自控、集控、远程控制系统、仪表等

   89.0



1

矿用隔爆型真空智能馈电开关

KBZ-400/660V

1




2

矿用隔爆兼本质安全型可编程控制箱

KXJ660KXJ127

4+1



3

现场仪器仪表

电磁阀1个、流量计1套、液位计3支等,其它根据现场配备

全套




小计(T3

901.65



材料


1

安装材料

动力电缆、控制电缆、接地极、接地扁铁、电缆桥架、支线挂钩等,管道、阀门、支架、辅助材料。

19.0



2

备品备件

刮渣条30根、刨条60根;刮刀2根;软管4根、软管泵侧导辊1套;高速分散盘2



3

现场工艺、规程牌板

一套




小计(T4

920.65



安装工程费


90



工程直接费合计

(一++++五)

1010.65



工程间接费


50




设计费

3%

30



调试、试运行费用(含试运行15天)


20



               综合税金                         3.41%

36.2



小计(T5

总计

(六++八)

1096.85



说明:矿建、土建工程费用未计入,由业主方负责,整体系统工程设备、管道等工程供应、安装、调试、培训等总包。 

7.2资金来源及资金筹措

工程建设资金拟全部自筹。

7.3投资计划

本项目实施顺序及相关的建设内容按照先远后近、先易后难的原则安排,建设资金根据建设进度依次投入。

第八章地面回用水过滤消毒

8.1过滤工艺的选择

1、 石英砂过滤器:石英砂过滤是去除水中悬浮物最有效手段之一,是污水深度处理、污水回用和给水处理中重要的单元。它是利用石英沙作为过滤介质,在一定的压力下,把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒的石英砂过滤,有效的截留除去水中的悬浮物、有机物、胶质颗粒、微生物、氯、嗅味及部分重金属离子等,最终达到降低水浊度、净化水质效果的一种高效过滤设备。

2、 活性炭过滤器:活性炭过滤器是利用颗粒活性炭进一步去除石英砂过滤器出水中的残存的、有机物、悬浮物等杂质。活性炭过滤器的工作是通过炭床来完成的。组成炭床的活性炭颗粒有非常多的微孔和巨大的比表面积,具有很强的物理吸附能力。水通过炭床,水中有机污染物被活性炭有效地吸附。此外活性炭表面非结晶部分上有一些含氧官能团,使通过炭床的水中之有机污染物被活性炭有效地吸附。

综上所述,我们将选用石英砂过滤器+活性炭过滤器对回用水进行过滤,去除细小的难以絮凝的悬浮物,使其达到回用水标准。

8.2消毒工艺的选择

物理消毒方法——紫外线消毒:紫外线消毒是一种物理消毒方法,它并不是杀死微生物,而是去掉其繁殖能力进行灭活,紫外线消毒的原理是用紫外光摧毁微生物的遗传物质核酸(DNA或RNA),使其不能分裂复制。除此之外,紫外线还可以引起微生物其他结构的破坏。但是其电耗较大,在国内采用不多,对其技术的了解具有一定的局限性。并且紫外线消毒法不能提供剩余的消毒能力,当处理水离开反应器之后,一些被紫外线杀伤的微生物在光复活机制下会修复损失的DNA分子,使细菌再生。

化学消毒方法

1、 液氯消毒:液氯消毒法指的是将液氯汽化后通过加氯机投入水中完成氧化和消毒的方法。其特点是液氯成本低、工艺成熟、效果稳定可靠。由于加氯法一般要求不少于30 min的接触时间,接触池容积较大;氯气是剧毒危险品,存储氯气的钢瓶属高压容器,有潜在威胁,需要按安全规定兴建氯库和加氯间;液氯消毒将生成有害的有机氯化物,且与水中多种物质形成致癌或质病变的产物。但是他的持续灭菌能力,让他成为现今水处理行业里比较常用的工艺。

2、 臭氧消毒:臭氧消毒作为氯消毒的替代方法,在饮用水处理中被越来越多地应用。试验表明,臭氧几乎对所有细菌、病毒、真菌及原虫、卵囊都具有明显的灭活效果。但是其投资大,费用较氯化消毒高;水中O3不稳定,控制和检测O3需一定的技术;消毒后对管道有腐蚀作用。

3、 二氧化氯消毒:二氧化氯消毒剂是国际上公认的含氯消毒剂中高效消毒灭菌剂,它可以杀灭一切微生物,包括细菌繁殖体,细菌芽孢,真菌,分枝杆菌和病毒等,并且这些细菌不会产生抗药性。二氧化氯对微生物细胞壁有较强的吸附穿透能力,可有效地氧化细胞内含巯基的酶,还可以快速地抑制微生物蛋白质的合成来破坏微生物,因此其不会产生致癌物质。

综上所述我们将选用二氧化氯消毒做为我们的消毒处理工艺。

8.3工程详细设计

8.3.1过滤器

A.功能概述

通过过滤滤料的截留与吸附作用对废水处理,使得SS达到回用水的标准

B. 构筑物

过滤器基础

有效尺寸:10.0×8.0×0.5m

结构形式:钢砼结构

 C.主要设备

1、石英砂过滤器

型    号:GYΦ3*4.2m

数    量:2套

结构形式:碳钢防腐

2、活性炭过滤器

型    号:GYΦ3*5m

数    量:2套

结构形式:碳钢防腐

3、过滤器提升泵

型   号:TYW125-20

流   量:160 m3/h

扬   程:20m

功   率:15kW

转   速:2900r/min

数   量:2台(一用一备)

4、反冲洗提升泵

型   号:TYW125-20

流   量:160 m3/h

扬   程:20m

功   率:15kW

转   速:2900r/min

数   量:3台(两用一备)

8.3.2消毒系统

A.功能概述

利用二氧化氯的特性对污水进行消毒,达到回用水标准。

B. 构筑物

二氧化氯消毒器基础

有效尺寸:4.0×2.0×0.5m

结构形式:钢砼结构

 C.主要设备

1、二氧化氯发生器

型    号:SKB-2000g/h

数    量:1套

8.4用电负荷计算表

序号

名称

单机容量(kW)

安装台数

安装容量(kW)

工作台数

使用系数

使用功率(kW)

1

过滤器提升泵

15

2

30

1

0.75

11.25

2

反冲洗提升泵

15

3

45

2

0.75

22.5

3

二氧化氯发生器

2.2

1

2.2

1

0.75

1.65

合计




77.2



35.4

第九章 成本分析与效益分析

9.1成本分析

1)药剂价格: 

PAC:2000元/吨

PAM:14000元/吨

磁粉:3000元/吨

8-1直接运行成本费用计算表

序号

项目

单位

数量

单价

日费用()

吨水费用(元/m3

1

电耗

KWh/d

1751

0.613

1073

0.07

2

药剂

PAC

Kg/d

360

2.0/kg

720

0.05

PAM

Kg/d

21.6

14.0/kg

302.4

0.02

磁粉

Kg/d

100

3.0/kg

300

0.02

3

人工

4

100/d

400

0.03


单位水处理运行费用

2795.4

0.19

单位运行费用0.19元/m3,日运行费用2795.4元,年运行费用100.6万元(每年按360天计)。完全成本核算需增加人工费、维修费及设备折旧费等。

9.2 效益分析

8.2.1社会效益分析

1、水资源充分利用。

随着人民生活水平的提高和经济的高速发展,对水资源需求的不断增大,水资源必将成为经济发展的瓶颈。井下处理工艺的采用,每日可为矿井井下生产提供充足的可利用水源,余量提升后供地面生产生活使用,减少了外购水量,保护了地区地表水的自然平衡。

2、减少了污染物的排放,缓解矛盾。

本项目建成后,将大大减少污染物的排放,保护环境,这有利于改善煤矿的地企关系;促进矿区的可持续发展。

3、符合行业政策。

符合行业节能减排资源综合利用相关政策规定,也是国家发改委研发项目。是煤矿企业实施清洁生产、创建环境友好企业的具体举措。

9.2.2环境效益分析

1、节能减排,降低污染。

本项目也是矿区环保项目,项目建成实施后,矿井水每天处理水量按14400m3计算,每年运行360天,则每年可减少SS排放量10264吨,从而大大减少有机污染物的排放量,减少污泥、污水的外排量,减少对水系及周围环境的污染,将使矿区及周边环境得到改善,对矿区实现节能减排目标起到积极的作用。

2、减少对井上环境的污染。

由于在井下实现了水体净化处理,有效地减少了原地面水处理过程中所带来的泥渣对环境的二次污染,环境效益显著。

9.2.3经济效益分析

1)排污费用

根据煤矿矿井水排放情况调查,一般排污费用为:0.08元/m3,则增加处理构筑物后每年可减少的排污费用为:

W1=600m3/h×24h×360×0.08=41.5万元/年

2)百米提升费用:

根据已经运行的项目数据,清水提升,经计算含煤泥水重度由r=10350N/m3降到清水重度r=10000N/m3时,降低了阻力损失,其吨水百米电耗由0.45kWh/t降到0.39kWh/t,排水垂高按照900米计算,则每年节约电量:280万kWh,节约电费:W2=280×0.613=171.6万元/年。

3) 维护、维修费用的节约:

根据某煤矿-550米井下处理工程运行效果统计资料预测:

每年可节省水仓费用为(经验值):25万元/年

减少排水泵、管道的维护维修费用(经验值): 35万元/年

W3=60万元/年

 4)煤泥市场价值

目前市场煤泥价格在150~300元/吨,设计进水中煤泥为2000g/m3(根据水样检测SS浓度2000mg/L),出水中煤泥20g/m3(设计出水SS≤20mg/L),则本工程实施以后可回收煤泥转化的经济价值为:

     W4=600m3/h×(2000-20)mg/m3×160元/吨×24h×360d/(1000×1000)=164.2万元/年

5)节约取水的收益:

    水处理系统投运前,该水平生产废水外排后,因水质较差大部分白白浪费掉。系统投运后,条件允许的情况下清水可先供井下防尘水,余量提升到地面,可供电厂冷却循环水、洗煤厂补水、焦化、气化生产用水、职工澡堂水、绿化灌溉用水及生活杂用水。该系统约计年排放量518.4万吨,按照40%利用后,可节约取水费用按照0.30元/吨计算,年节约资金W5=518.4×40%×0.3元/m3=62.2万元/年。

6)综合效益

以上年可节约费用:∑W=W1+W2+W3+W4+W5=499.5万元/年

扣除设备运行费用,每年可实现的经济效益为:

∑W-100.6=398.9万元/年。

第十章 结论

 综述

综上所述,本工程的实施,矿建投资量小,工程施工周期短,投资见效快。不仅在井下实现对污染的矿井水的直接处理,清水入仓,清水升井,改善了泵房排水系统的工作环境条件,降低水泵负荷和能耗,提高了效率,大大延长井下水仓的清淤周期(由原来的一年几次延缓至三----五年一次),降低了清淤工程的安全风险,矿井水全部实现达标排放及水资源综合利用,实现了煤泥资源的有效回收,属于节能环保、资源综合利用项目。磁分离水处理技术的应用,是煤矿节能减排、降本增效的有效措施,能促进煤矿企业经济、安全、社会、环境多重效益及矿区和谐发展。

建议:

● 在工程设计前,应进一步明确井下矿井排水的水温、颗粒粒径分布情况。

● 在工程设计前,应进一步加强监测工作和各工段污染物产量调查,积累数据(提供当地监测部门的水质检测报告),为工程建设提供更实际可靠的资料依据。

● 在工程设计前,应进一步明确井下涌水情况及实际最大和正常涌水量,排水方式和排水系统,水仓的形式和容量,水仓最高控制水位;水泵房的位置及泵房内的设备布置,主排水设备的技术特征和台数,水仓的清理方法,排水管路的布置方式、敷设趟数、技术规格;矿井工业及生活用水的水源及供给方式,新建工程用水引入点位置;每立方米的排水费用。

● 在工程设计前,应进一步明确矿井范围、储量、生产能力与服务年限、年设计工作日和实际工作日,每日采掘及准备班次(“三八”制或“四六”制),主、副井提升工作时间。

● 在工程设计前,应进一步明确井筒的形式、数量、位置;主、副井筒及风井的断面与装备,支护方式,最大可下井设备尺寸,提升设备的类型和技术特征;

井底各硐室、巷道的相对位置、规格尺寸、支护材料及转弯半径,井下运输方式和运输系统,机车、矿车及其它运输车辆、运输设备的类型、规格和数量。

● 在工程设计前,应进一步明确本工程矿建设计所需的地勘报告。

● 在工程设计前,应进一步明确矿井供电电源与供配电系统,电压等级,接线方式等,供电安全情况,高、低压电缆的选择计算方法。新建工程用电引入点位置。

● 在工程设计前,应进一步明确矿井井下巷道图,断面图;井底排水渠道平面图,坡度图,中央泵房布置图;矿井排水资料矿井运输系统图;供电系统图;采区变电所布置图及设备资料。


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