礦井污廢水在線監(jiān)控系統(tǒng)

　　安順煤礦位于貴州省安順市，礦井井田面積18.5km2，主采煤層為M9，平均煤厚為1.53m，屬近水平煤層，地質儲量8737萬t，可采儲量4988萬t，服務年限40.1a，設計生產(chǎn)能力90萬t/a，允許生產(chǎn)能力60萬t/a，屬煤與瓦斯突出礦井，煤種為無煙煤。礦井設計采用斜井開拓方式，共有3條斜井，其中主井和副井為進風井，風井為專用回風井，為中央并列式通風方式。該礦井已建設成為全面綜合機械化礦井。

　　安順煤礦在生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量礦井污廢水經(jīng)處理后用于井下降塵和部分洗煤用水，其余大部分經(jīng)處理后直接排放。井下有2個水倉，分別為三盤區(qū)變電所處750m3、中央變電所處3700m3。安順煤礦生活污水主要來源于礦區(qū)職工和安順監(jiān)獄人員日常生活過程中產(chǎn)生的洗菜、洗澡、洗衣、廁所等生活污水及食堂污水(2個單位合計常住人員約3000人)。主要污染物有懸浮物(SS)、化學需氧量(CODcr)、生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)和總磷(TP)等污染物，礦區(qū)內的生活污水經(jīng)處理后直接排放。

　　為加強環(huán)保部門對礦井污廢水處理的監(jiān)督能力，確保礦井污廢水達標排放，亟須新設計建設一套礦井污廢水在線自動監(jiān)控系統(tǒng)，其中含CDD水質在線分析儀、pH計、超聲波明渠流量計、懸浮物、數(shù)據(jù)采集儀、立體機柜、采樣泵、穩(wěn)壓電源、巴歇爾堰槽及配套線路、管路安裝等。

　　一、生產(chǎn)污廢水處理流程

　　生產(chǎn)污廢水處理流程如圖1所示。

　　1.1 礦井生產(chǎn)污廢水工程概況

　　(1)礦井生產(chǎn)污廢水處理規(guī)模：日污水處理量100～800m3/d。

　　(2)礦井生產(chǎn)污廢水經(jīng)處理后排放指標：達到GB20426―2006《煤炭工業(yè)污染物排放標準》中新建(擴、改)生產(chǎn)線排放限值，SS≤50mg/L，COD≤50mg/L。

　　1.2 工藝技術特征

　　(1)初沉池：鋼筋混凝土結構，容積350m3，內分工格并聯(lián)使用，可平衡污水水質和初沉，避免對后續(xù)處理設施造成沖擊負荷。

　　(2)加藥設備：主體鋼結構，共5套，由攪拌機、攪拌桶、貯藥箱和計量泵組成，用于制備各種藥劑，能確保準確、持續(xù)穩(wěn)定地投加。

　　(3)一體化設備：鋼結構，共3套，單套處理能力300m3/h，可單獨、并聯(lián)使用，集加藥混凝、反應、沉淀為一體，污水經(jīng)設備后，懸浮物濃度可降至70mg/L以下，其他有害物質也大大減少。

　　(4)污泥池：鋼筋混凝土結構，容積50m3，集水處理站所有處理設備排污物。

　　(5)提升泵：一用一備，共2套，單套流量18m3/h，將污泥池泥水提升至污泥濃縮罐。

　　(6)污泥濃縮罐：鋼結構，共2套，并聯(lián)使用，總容積35m3，污泥和泥水在設備中重力濃縮后，污泥的體積可減少一半。

　　(7)隔膜提升泵：揚程50m，流量18m3/h，各種固液分離設備的前級壓力供給裝置，采用壓縮空氣作為動力源，具有耐腐蝕、無噪聲和輕微振動等特點，允許通過最大粒徑為10mm，磨損極小。

　　(8)污泥脫水設備：處理污泥20m3/h，板框壓濾機是一種全自動間歇式過濾設備，采用板框壓濾，用于各種泥水的分離處理，脫水率高，維護方便，運行安全可靠。

　　二、生活污水處理流程

　　生活污水處理流程如圖2所示。

　　2.1 生活污水工程概況

　　(1)生活污水處理規(guī)模：污水處理量70m3/h。

　　(2)生活污水經(jīng)處理后排放指標：達到GB8978―1996《污水綜合排放標準》一級標準。

　　2.2 生活污水處理工藝

　　(1)生活污水采用的生物接觸氧化體積負荷高、處理時間短、節(jié)約占地面積、出水水質好而穩(wěn)定，而且動力消耗低，可間歇運行，不存在污泥膨脹問題，操作管理方便。

　　(2)生活污水采用斜管沉淀，由于沉淀裝置表面負荷高，單位面積通過的污水量大，沉淀效果好。因此，能確保污水中輕質懸浮物快速沉淀，保證出水的懸浮物量極低。

　　(3)在污水處理工藝設計上考慮污水處理站的特殊環(huán)境情況，選用低噪聲、低震動設備，并盡量減少手動操作。

　　(4)污水處理系統(tǒng)采用自動控制和手動控制2套控制方式。污水處理系統(tǒng)正常運行工況下可實現(xiàn)無人職守的自動控制運行;采用時鐘控制器，并設有系統(tǒng)運行異常和設備故障報警提示裝置。

　　(5)回轉式格柵機、塑料格網(wǎng)：用于截留污水中較大的漂浮物和固體懸浮物，保證后續(xù)處理系統(tǒng)的正常運行。

　　(6)調節(jié)池提升泵：一用一備，流量80m3/h，用于將調節(jié)池的污水提升到生物接觸氧化池。

　　(7)過濾器提升泵：用于將中間水池的水提升至無閥過濾器進行過濾。

　　(8)加藥裝置：采用塑料筒體，抗腐蝕能力強。

　　(9)無閥過濾器：選用YJZ-500G型鋼制無閥過濾器1臺，處理能力為70m3/h。

　　2.3 生活污水處理工藝原理

　　生活污水首先進入格柵池去除較大漂浮物，格柵池的出水自流進入到初沉池，通過初沉池去除靠自然沉降的大顆粒懸浮物后污水進入調節(jié)池，通過調節(jié)池內設置潛水攪拌機勻和水量、水質后，由污水提升泵提升至接觸氧化池。在接觸氧化池內進行好氧反應，去除污水中的有機污染物。接觸氧化池出水在進入絮凝反應池后，與此處投加的混凝劑聚合氯化鋁混合?；旌虾?，自流進入沉淀池，根據(jù)“淺層沉淀”的原理，在沉淀池內增設蜂窩斜管，提高沉淀效率。投加混凝劑聚合氯化鋁不僅通過絮凝去除污水中的小顆粒懸浮物，還可以去除大部分的有機物和磷酸鹽，微生物殘骸和無機固體雜質等懸浮物轉入污泥中。污水通過水泵提升進入到過濾系統(tǒng)中，經(jīng)過過濾后用于礦井生產(chǎn)用水，部分經(jīng)進一步深化處理后作為礦區(qū)生活用水，剩余部分外排。

　　斜管沉淀池沉積下來的污泥經(jīng)重力沉淀排至污泥池，污泥池中的污泥用泵提升至疊螺式污泥脫水機進行脫水，污泥經(jīng)脫水后定期清理外運。

　　三、礦井污廢水在線自動監(jiān)控系統(tǒng)

　　3.1 主要目的和方法

　　通過新建一套礦井污廢水在線自動監(jiān)控系統(tǒng)，轉變礦井之前人工水質監(jiān)測的現(xiàn)狀，應用近幾年水質監(jiān)測監(jiān)控方面的新技術，同時應用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)IOT技術，實現(xiàn)監(jiān)測監(jiān)控技術與互聯(lián)網(wǎng)的結合，從而真正實現(xiàn)水質實時監(jiān)測，實現(xiàn)礦井污廢水處理達標排放。

　　3.2 系統(tǒng)組成

　　礦井污廢水在線自動監(jiān)控系統(tǒng)采樣與傳輸主要由采樣與測試子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)遠程傳輸子系統(tǒng)組成。

　　(1)采樣與測試子系統(tǒng)：收集、運輸污廢水及檢測污染物，顯示各檢測指標的自動檢測數(shù)據(jù)。

　　(2)數(shù)據(jù)采集及處理子系統(tǒng)：按一定的時間間隔采集和存儲測量各指標數(shù)據(jù)，計算污廢水污染物排放率、排放量，顯示各種參數(shù)。

　　(3)數(shù)據(jù)遠程傳輸子系統(tǒng)：數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡傳輸?shù)奖O(jiān)控中心站。

　　3.3 自動檢測指標

　　根據(jù)環(huán)保管理和污染總量控制要求，安順煤礦監(jiān)控因子：

　　(1)礦井水在線監(jiān)控因子包括：流量、pH值、懸浮物、CODcr(化學需氧量)等。

　　(2)生活污水在線監(jiān)控因子包括：流量、pH值、懸浮物、氨氮、CODcr(化學需氧量)等。

　　3.4 系統(tǒng)實現(xiàn)的功能

　　COD、pH值、氨氮、懸浮物、流量自動監(jiān)視器在特定時間間隔檢測到的數(shù)據(jù)被顯示和打印，并存儲在數(shù)據(jù)采集和控制器中。同時，數(shù)據(jù)采集和控制器通過GPRS網(wǎng)絡定時將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳環(huán)保局監(jiān)測站，并存儲于數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)程序對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行顯示、查詢、統(tǒng)計分析、報表輸出等。系統(tǒng)設備具備報警功能，當監(jiān)測到污染物指標數(shù)據(jù)超過設定的報警限值時，系統(tǒng)設備立即報警，可調整系統(tǒng)通信參數(shù)和報警參數(shù)，從而實現(xiàn)系統(tǒng)長期安全、穩(wěn)定運行。

　　3.5 實施方案

　　為實施污染物排放總量控制，記錄和控制污染排放情況，準確及時地預防和控制污染事故，提高環(huán)境監(jiān)測管理水平。能夠自動計量污水排放量，自動完成CDD、pH值、懸浮物、氨氮、流量等參數(shù)的在線監(jiān)測，自動完成聯(lián)網(wǎng)傳輸和分析處理，其性能達到國家對污染源治理設施監(jiān)控系統(tǒng)的技術要求。

　　四、結論

　　(1)礦井污廢水在線監(jiān)控系統(tǒng)投入使用以來轉變了以往礦井人工檢測水質以及無法準確檢測水質的現(xiàn)狀，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，實現(xiàn)了礦井水水質的實時監(jiān)測，為礦井水處理系統(tǒng)的正規(guī)化運轉提供了重要參考依據(jù)，同時由于可以24h不間斷地在線計量，實現(xiàn)了相關業(yè)務部室對凈水站運轉的實時監(jiān)督。

　　(2)根據(jù)礦井自動化工作的推進，將礦井水在線計量裝置系統(tǒng)引入自動化控制平臺，實現(xiàn)值班人員實時動態(tài)監(jiān)測礦井水水質，確保各種異常狀況都能及時得以處置，嚴防超標排放情況的發(fā)生。(來源：永貴能源開發(fā)有限責任公司西秀分公司)