煤矿矿井水处理工程设计毕业设计.doc

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1、同煤集团鹊儿山煤矿矿井水处理工程设计毕业设计第一章 设计任务书1.1 设计题目: 同煤集团鹊儿山煤矿矿井水处理工程设计1.2 设计原始资料：1.2.1 原水水质同煤集团鹊儿山煤矿矿井水如表1所示。表1 鹊儿山矿矿井水水质序号污染物名称单位污染物浓度1pH7.12SSmg/l2583可溶解性固体mg/l13004总硬度mg/16805氯化物mg/l2806硫酸盐mg/l5867铁mg/l0.28锰mg/l1.21.2.2 用水水质标准由于大同属于严重缺水地区，矿区生活用水紧张，矿井水处理后要求达到生活饮用水卫生标准GB5749-2006。1.2.3设计水量按每生产1t煤将有0.7m3的矿井废水产

2、生估算，该煤矿年矿井涌水量为140万m3，即每天外排矿井水大约4000m3左右。因此，矿井水处理设计水量为：4000m3/d。1.3 矿井水处理的一般原则(1)各矿井原则上只设一个煤矸石处置场，按国家标准和要求科学规范处置2.1 部分具体构筑物及工艺的选择2.1.1 矿井水处理的初级单元(1)中和单元。对于显酸性的矿井水，这是必不可少的一个单元，酸性矿井水可用任何碱性物质来中和，选用何种碱性物质，取决价格、反应性、适用性、运输方便、产生的泥状沉积物性及所需求的净水质量。(2)沉降单元。在矿井水处理过程中，悬浮固体的去除一般是靠重力沉降来实现的，这些单元被称为沉降(池)。这是一种经济实用的方法。

3、(3)氧化单元。氧化进行的方式有空气氧化、化学氧化、电解氧化三种。空气氧化主要是曝气和充氧;化学氧化利用氧化剂氧化水中污染物。矿井水净化中主要用到的是自然曝气充氧过程。该单元的主要功能是将废水中有机物质氧化，达到氧化的终端产物C02和H20，这可以有效降低COD.(4)化学凝聚单元。矿井水中一般含有很多胶状物质，沉淀所需时间长，效果差，常采用化学凝聚法处理。(5)过滤单元。过滤的目的是进一步去除水中悬浮物。一般情况下，进水浊度不大于l00mg/L时，出水浊度可保证小于5mg/L;进水浊度小于l mg/L时，出水浊度可小于lmg/L:进水浊度小于1 mg/L时，可使出水浊度小于0.5mg/L。过

4、滤在矿井水处理中具有重要的作用。它不仅能进一步降低水的浊度，而且水中有机物、细菌及病毒等含量将随浊度的降低而被去除。至于残留在经过过滤后的水中的细菌、病毒等在失去浑浊物的保护和依附时，在过滤后的消毒过程也将容易被杀灭，因此过滤为后续的消毒单元提供了良好的条件。它是保证矿井水处理成生活饮用水卫生安全的重要措施。(6)消毒单元。由于矿井水受人类生产生活活动的污染而含有大量细菌，虽然混凝、沉淀和过滤后其大部分细菌被得到了去除，但还有一定水量的细菌和病原菌存在。在处理工艺中，必须加以消毒灭菌。消毒主要是杀死对人体健康有害的病原菌和病毒等，保证饮水的卫生安全。在工业用水过程中，消毒也是防止细菌、微生物对

5、离子交换膜、反渗透膜等污染的措施。(7)辅助单元。在矿井水净化处理工艺中，各单元均产生大量的污泥，这些污泥必须经妥善处理。一般采用板框压滤机、自动清料间歇式压滤机等机器进行固液分离处理2.1.2 矿井水深度处理单元针对矿井水中的重度污染因子，单纯的初级处理单元的组合，是无法脱除干净的。经初级处理后的矿井水仍有一些无机盐类、金属和有毒物质超标，达不到用水标准，因此，应有针对性地增加一些深度处理单元，以解决这一问题。增加的处理单元主要包括如下 :(1)高硬度去除单元。对于高硬度矿井水，可采用石灰软化法。在不需要彻底去除硬度的情况下，该方法可将硬度降低到80-100mg/L，远低于生活饮用水标准。(

6、2)除铁单元。初级处理后Fe, Mn超标，可再利用高锰酸钾法去除。Fe, Mn的氧化速度随水温的升高、搅拌强度的增加而加快，反应发生后，锰盐渗析出来，形成矾花沉淀。同时能取除90%的酚。(3)脱硫单元。电渗析脱硫技术目前己成熟，但其造价高，运行费用大、维护复杂，这些限制了它的使用和推广。生物法脱硫，对环境条件要求苛刻，难以实现。目前较理想的方法是用6210净水剂脱硫。该净水剂是以铝钙渣为主要原料研制的。温度为25 0C时，反应30min以上，S042去除率可达90%以上，同时也能去除Ca 2+, Mgt+, HC03-a(4)脱氟单元。去除矿井水中的氟的主要方法有石灰沉淀法、活化铝吸附法。在水

7、中投加石灰石后形成CaF2沉淀。2.1.3 矿井水处理的高级单元在矿井水资源化过程中，经过初级处理和高级处理后，仍达不到用水标准，就需要采取更高一级的处理单元来处理矿井水。主要有:(1)电渗析单元。(2)反渗透单元。(3)离子交换单元。(4)蒸馏法单元。(5)生物脱硝单元。这些工艺，技术先进，脱除效率高，可成为矿井水的终极处理方法。但一般来讲，这些高级处理单元往往是工程造价高、运行费用高，维护维修复杂且费用高。当管理操作不正确时，会使处理后达标的矿井水变得非常昂贵，一般不做这样的工艺。但本厂水用于生活饮用，需加超滤和反渗透处理。2.2 处理方法和处理设施的选定当地面水源未受到污染时，一般主要是

8、浊度、细菌总数等超标，未达到饮用水标准，大部分净水厂采用的常规工艺为混凝、沉淀、过滤、消毒、用户。而矿井水的水质特性不同于一般地表水，往往是浊度、硬度、矿化度等项超标，为了达到饮用水的标准，除了采用常规工艺外，还需要考虑增加深度处理和高级处理单元。当地面水源未受到污染时，一般主要是浊度、细菌总数等超标，未达到饮用水标准，大部分净水厂采用的常规工艺为混凝沉淀、过滤、消毒、用户。而矿井水的水质特性不同于一般地表水，往往是浊度、硬度、矿化度等项超标，为了达到饮用水的标准，除了采用常规工艺外，还需要考虑增加深度处理和高级处理单元。由于采用何种处理方法、处理设施以及处理到何种程度取决于原矿井水水质、水量

9、及用水对象对水质、水量的要求。同煤集团鹊儿山煤矿水水质有以下几项超标:浊度、色度、总硬度、矿化度、硫酸盐、细菌等，除浊度及色度外基本上都属低量超标。矿区用水大户为选煤厂洗煤生产用水、矿区电厂循环冷却用水及冲灰用水;其次是道路洒水和居住区生活用水。而洗煤用水、绿化及道路洒水、循环冷却水对水质的要求很低，一般对矿井水经过初级处理即可满足要求;锅炉用水需除去硬度:矿区生活饮用水，对水质要求较高。因此矿井水回用可以采取分质供水。现对处理过程的具体构筑物及工艺做对比选择：1、澄清池澄清池是一种将絮凝反应过程与澄清分离过程综合于一体的构筑物。在澄清池中，沉泥被提升起来并使之处于均匀分布的悬浮状态，在池中形

10、成高浓度的稳定活性泥渣层，该层悬浮物浓度约在310g/L。原水在澄清池中由下向上流动，泥渣层由于重力作用可在上升水流中处于动态平衡状态。当原水通过活性污泥层时，利用接触絮凝原理，原水中的悬浮物便被活性污泥渣层阻留下来，使水获得澄清。清水在澄清池上部被收集。 泥渣悬浮层上升流速与泥渣的体积、浓度有关，因此，正确选用上升流速，保持良好的泥渣悬浮层，是澄清池取得较好处理效果的基本条件。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

11、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。各种澄清池的优缺点及适用条件类 型优 点缺 点适用条件机械搅拌澄清池(1) 单位面积产水量大,处理效率高(2) 处理效果较稳定,适应性较强(1) 需机械搅拌设备(2) 维修较麻烦(1)进水悬浮物含量5.0g/L,短时间允许510g/L(2)适用于大、中型水厂水力循环澄清池(1)无机械搅拌设备(2)构筑物较简单(1) 投药量较大(2) 消耗大的水头(3)

12、 对水质、水温变化适应性差(1) 进水悬浮物含量2g/L,短时间允许5g/L(2) 适用于中、小型水厂脉冲澄清池(1) 混合充分,布水均匀(2) 池深较浅,便于平流式沉沉池改造(1) 需要一套真空设备(2) 虹吸式水头损失较大,脉冲周期较难控制(3) 对水质、水量变化适应性较差(4) 操作管理要求较高适用于大、中、小型水厂悬浮澄清池(无穿孔底板)(1) 构造较简单(2) 能处理高浊度水(双层式加悬浮层底部开孔)(1) 需设气水分离器(2) 对水量、水温较敏感,处理效果不够稳定(3) 双层式池深较大(1)进水悬浮物含量3.0g/L,宜用单池;进水悬浮物含量310g/L,宜用双池(2)流量变化一般

13、每小时10%,水温变化1 本设计采用水力澄清池。2、滤池过滤的目的，有的用来去除水中的悬浮物，以获得浊度更低的水；有的是用来去掉污泥中的水，以获得含水量较低的污泥。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。 (1) 快滤池和慢滤池 ：应用石英砂或白煤、矿石等粒状滤料对自来水进行快速过滤而达到截留水中悬浮固体和部分细菌、微生物等目的的池子。 (2) 虹吸滤池（siphon filter）：以虹吸管代替进水和排水阀门的快滤池形式之一。滤池各格出水互相连通，反冲

14、洗水由其他滤水补给。每个滤格均在等滤速变水位条件下运行。 (3) 无阀滤池（pressure filter）：一种没有阀门的快滤池，在运行过程中，出水水位保持恒定，进水水位则随滤层的水头损失增加而不断在吸管内上升，当水位上升到虹吸管管顶，并形成虹吸时，即自动开始滤层反冲洗，冲洗废水沿虹吸管排出池外。 (4) 压力滤池（pressure filter）：在密闭的容器中进行压力过滤的滤池。 (5) 移动罩滤池（movable hood backwashing filter）：滤池上部设有可移位的冲洗罩，对各滤格按须序依次进行冲洗的滤池。它由若干小滤格组成，并具有同一进水和出水系统。 (6) 粗滤料

15、滤池（V型滤池）：进水由池两侧V型槽流入，槽下部有水平的配水孔，该池的过滤和反冲洗已实现自动控制，常用于大、中型水厂。本设计采用采用重力无阀滤池。3、混凝剂和混合形式。 含悬浮物矿井水净化处理通常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。几种常见的混合方式的比较：方式优缺点使用条件管式混合优点：设备简单，不占地缺点：（1）当流量减小时，可能在管内中反应沉淀（2）一般的管道混合效果较差，采用静态混合器，效果较好但水头损失大适用于流量变化较大的水厂机械混合优

16、点：（1）混合效果较好，受水量变化影响小，水头损失小。缺点：（1）需耗动能，（2）管理维修比较复杂。适用于各种水量的水厂水泵混合优点：（1）设备简单，混合充分，效果好（2）不另设消耗功能缺点：吸水灌较多时，投药设备要增加，安装管理麻烦适用于一级泵房里处理构筑物较近的水厂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。在此采用次氯酸钠发生器。5、矿井水中主要含有以煤屑为主的悬浮物，具有色黑、加药后形成的矾花结构松散、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

17、表面负荷取值较大所致。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设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、斜管沉淀和过滤技术不能有效去除矿井水中的油类物质。多介

18、质过滤器是利用一种或几种过滤介质，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材料，从而有效的除去悬浮杂质使水澄清的过程，常用的滤料有石英砂，无烟煤，锰砂等，主要用于水处理除浊，软化水，纯水的前级预处理等，出水浊度可达3度以下。8、保安过滤器为了防止预处理中未能完全去除或新产生的悬浮颗粒进入反渗透系统，保护高压泵和反渗透膜，通常在反渗透进水前设置滤芯式保安过滤器。一般采用孔径小于10um，根据实际设计情况可设计为5um或更低。精密过滤器（又称保安过滤器）具有以下特点： 1.能有效除去液体中的悬浮物、铁锈等。 2.可承受较高的过滤压力。 3.独特的深层网孔结构使滤芯有较高的容渣负荷能力。

19、 4.滤芯可用多种材质制作,以适应各种流体过滤的需要。 5.外形体积小,过滤面积大,阻力小,使用寿命长滤芯材料主要有烧结滤管、熔喷式纤维滤芯和蜂房滤芯等。 烧结管是由粉末材料通过烧结形成的，其滤管材料有陶瓷、玻璃砂、塑料等所种。熔喷式纤维滤芯一般采用聚丙烯为原料，经过加热熔融，喷射、牵引、接收成型而制成，以聚丙烯为原材料的PP滤芯较为常用。蜂房滤芯是由纺织纤维粗纱精密缠绕在多孔骨架上，聚丙烯线绕蜂房式滤习较常用。设计压力：0.751.6Mpa 设计温度：20120 密封型式：O型圈及平垫 密封材质：丁腈橡胶、硅胶、氟橡胶标，标准配置为硅胶密封 接口形式：牙口、卡箍、GB、HG、DIN、ANSI

20、、JIS标准法兰 适用滤芯：平口及222和226插口滤芯 表面处理：亚光喷珠、镜面抛光，电解抛光 过滤精度：1m-100m材 质: SUS304 316L2.3、工艺的确定根据原水水质和锅炉补给水的水质标准，以及经过多方面、多角度的比较，现给鹊儿山区矿井水的处理工艺流程拟定如下：原水 调节池 水泵 水力澄清池 重力式无阀滤池 中间水池 加压泵 多介质过滤器 高压泵 保安过滤器 反渗透系统 清水池 在上面的工艺流程中， 所有设备都为两套。各个工艺设备的作用说明如下：（1）原水池：储藏水量，保证设备的正常运行。（2）热交换器：保证进水水温在25度，使系统能正常运行。（3）机械过滤器：用于除去原水中

21、的胶体和悬浮物，将出水的污染指数控制在5以下。（4）超滤：用于除去原水中的氧化物和有机物、胶体、活性二氧化硅，使出水的污染指数小于4。（5）5保安过滤器：防止较大颗粒进入反渗透系统破坏膜。（6）高压泵：为反渗透系统提供足够的进水压力，保证膜系统的正常运行。（7） RO反渗透系统：是本系统的主要脱盐装置，利用反渗透膜的特性来去除水中绝大部分可溶性盐分、胶体、有机物及微生物。 辅助系统包括：过滤器反冲洗系统，反渗透清洗系统，阻垢剂加药系统，电控制系统;另外还有原水热交换器，当冬天水温较低时，不能满足RO系统进水水温，所以需要加热。各辅助系统的具体工艺流程如下所示：（1）机械过滤器和活性炭过滤器的反

22、冲洗机械过滤器反冲洗泵反冲洗水箱多介质过滤器反渗透进水口溶液池（2）阻垢剂加药系统计量泵溶解池 （3）RO系统清洗系统反渗透进水口精密过滤器清洗泵清洗水箱第三章 矿井水的预处理3.1调节池的计算在矿井排水处理中,为了使管渠和构筑物正常工作，不受废水高峰流量或浓度变化的影响，在废水处理设施之前设置调节池 ,同时还起到对水量和水质的调节，调节污水pH值、水温，以及预曝气等作用，还可用作事故排水。合理的设置预沉调节池不仅能保证处理站安全、稳定、灵活的运行,而且能优化水处理设备能力,降低工程投资。3.1.1 尺寸计算 Q=4000m3/d=170m3/h=0.047m3/s 调节池体积V=180.85

23、m3/hx4h=726m3 取池深h=3.0m，超高0.3m； 取池长L=21m，则 分两格，每格宽为 满足3.1.2 进出水系统 取进水流速v=1.2m/s 查水力计算表得 取DN400mm 则实际流速为 3.2 加药量的计算已知计算水量Q=4352.4m3/d根据原水水质及水温，参考有关净水厂的运行经验，选碱式氯化铝为混凝剂，混凝剂的最大投药量a=12mg/L，药容积的浓度b=15%，混凝剂每日配制次数n=1次。设计计算混凝剂投加计算（碱式氯化铝PAC） Q=4352.4m3/d,PAC最大投加量a=12mg/L，平均投加量a=8mg/L； 当a取12mg/L时， 当a取8mg/L时，混凝

24、剂的配制和投加 采用湿投、机械调制混凝剂 1）溶液池容积W1 式中：a混凝剂（碱式氯化铝）的最大投加量（mg/L），本设计取12mg/L; Q设计处理的水量，4352.4m3/d; b溶液浓度（按商品固体重量计），一般采用5-20，本设计取10； n每日调制次数，一般不超过3次，本设计取1次。 则 2）溶解池容积 =（0.2-0.3）=0.490.65=0.3185m3式中： 溶解池容积（m3 ），一般采用（0.2-0.3）；本设计取0.28 采用HJY型加药装置，型号尺寸如下：处理水量（）250300溶药箱有效容积（L）长L1 (mm)宽B1 (mm)高H1 (mm)220700700650

25、溶液箱有效容积（L）长L2 (mm)宽B2 (mm)高H2 (mm)75080012001000加药装置外形尺寸总长L（mm）总宽B（mm）总高H（mm）105012001730搅拌器功率0.75计量泵JM32/0.14.0Q=32L/hPmax=1000KpaN=0.37kw 3）溶解池搅拌设备采用机械搅拌，搅拌桨为平桨板，中心固定式，搅拌桨安装见图。搅拌设备查给水排水快速设计手册第一册，搅拌器宽度 4）投加方式湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型。重力投加方式有泵前投加和高位溶液池投加。压力投加方式有水射器投加和计量泵投加。投加方式比较投加方式作用原理优缺点使用情况重力投加适用于高水位药

26、液，利用重力作用投加优点：操作简单，投加安全可靠缺点：必须建高位溶液池增加加药间高度中小型水厂考虑到输液管沿程水头损失，输液管线不易过长压力投加水射器投加利用高压水在水射器处形成的负压将药液吸入并射入压水管中优点：设备简单，使用方便不受药剂池高程限制缺点：效率降低，如药液浓度不当，可引起堵塞各种规模水厂均可加药泵投加泵在药液池内直接戏曲药液，加入压水管内优点：可定量投加不受压力管限制缺点：价格昂贵，泵易堵塞适用大中型水厂本设计采用计量泵投加，每小时投加量：絮凝剂的配制和投加（聚丙烯酰胺PAM)采用湿投、机械调制混凝剂，溶解池与溶药池合用， 1）溶液池容积W3 式中：a絮凝剂（聚丙烯酰胺PAM)

27、的最大投加量（mg/L），本设计取0.5mg/L; Q设计处理的水量，10742m3/d; b溶液浓度（按商品固体重量计），一般采用5-20%，本设计取10%； n每日调制次数，一般不超过3次，本设计取2次。 则采用1个聚丙烯酰胺搅拌罐： 公称容积：1.5m3；搅拌罐内径：2000mm；搅拌桨形式：六平直叶圆盘涡轮式；搅拌桨直径：400mm；搅拌桨转速：400r/min；电机功率：20kw 药剂仓库 考虑到远期发展，药库的储备量为最大投加量的20d计算，仓库与混凝剂药剂仓库平面设计尺寸为6.0m9.0m4m。室之间采用人力手推车投药。3.3 水力循环澄清池的设计3.3.1 水力循环澄清池的构造

28、 澄清池是将絮凝和沉淀综合于一个构筑物中，主要依靠活性泥渣层达到澄清的目的。本设计采用水力循环澄清池，主要由喷嘴、混合室、喉管、第一絮凝室、第二絮凝室分离室、进水集水系统与排泥系统组成。3.3.2 水力循环澄清池的工作原理 利用原水的动能，在水射器的作用下，将池中的活性泥渣吸入和原水充分混合，从而加强了水中固体颗粒间的接触和吸附作用，形成良好的絮凝，加速了沉降速度使水得到澄清。水力循环澄清池的工作原理：加了混凝剂的原水从进水管道进入喷嘴，以高速喷入喉管，在喉管的喇叭口周围形成真空，吸入大约3倍于原水的泥渣量，经过泥渣与原水的迅速混合，进入渐扩管形的第一反应室，以及第二反应室中进行混凝处理。喉管

29、可以上、下移动以调节喷嘴和喉管的间距，使等于喷嘴直径的12倍，并借此控制回流的泥渣量。水流从第二反应室进入分离室，由于断面积的突然扩大，流速降低，泥渣就沉下来，其中一部分泥渣进入泥渣浓缩斗定期予以排出，而大部分泥渣被吸入喉管进行回流，清水上升从集水槽流出。水力循环澄清池的基本构造见下图：1、水力循环澄清池设计参数 水力循环澄清池一般为圆形池子。进水悬浮物的含量一般小2000短时间内允许达到5000。 （1）设计回水量一般采用进水流量的35倍，原水浊度时取下限，反之取上限。（2）喷嘴直径与喉管直径之比为（1：3）（1：4），喉管截面积与喷嘴截面积之比为1213.（3）喷嘴流速为78，水头损失为3

30、4m。喉管的进水喇叭口距离池底一般为0.15m，喷嘴顶离池底的距离为0.6m。（4）喉管流速为2.03.0，喉管处的水流混合时间为0.51.0s。喉管喇叭口的扩散角为，喉管长度为直径的56倍。（5）第一应室室的出口流速为5060，应室时间为2030s,锥形扩散角小于。第二应室室进口流速为3040，应室时间为110140s。应室室有效高度为3m。水流时间在池中总停留时间为1.21.5h。（6）清水区水流上升流速为0.71.0，低温地浊水可以取低值，水流停留时间为40min左右。清水区高度一般为2.53.0m，池子超高为0.3m。保证出水水质，清水区高度最好取高值。在分离区内设斜板等设施能提高澄清

31、效果，增加出水量和减少药耗。（7）水池的斜壁与水平的夹角一般为（8）排泥装置同机械搅拌澄清池。排泥耗水量约为进水量5%。池子底设放空管。 本设计采用2座水力循环澄清池，则单池设计流量，采用回流比n=4，总循环流量为。2、池体构筑设计计算（1）喷嘴设计设计流量为：，进水管径采用300mm。由水力计算表查得流量为269.5m/h，流速=1.04m/s。 喷嘴直径： 式中：水射器喷嘴直径，m q 设计流量， 喷嘴流速，取8.0采用喷嘴短管，长度300mm。（2） 喉管设计回流量按4倍计算。喉管流量为：，采用管径D2=400mm，流速V2=2.33m/s，在速度范围内。喉管中停留时间采用0.6s，喉管

32、长度为，采用1.4m。混合室直径及高度均采用2D2=800mm。（3）第一絮凝室的设计出口流速v3采用60mm/s，出口直径为：D3=,取2.55m.实际v3=0.0588mm，在50-60mm/s速度范围内。停留时间t2取30s，则第一絮凝室容积为：300.3=9.0m令H2代表第一絮凝室高度，按截头圆锥体积公式得：H2(D22+D32+D2D3)=9.0，代入数据得：H2=4.48m。（4）第二絮凝室的设计下降流速V4取40mm/s，第二絮凝室面积为：F2=7.5，第一絮凝室上端面积F1=5.10m2第二絮凝室停留时间t3采用120s，第二絮凝室容积为：0.30120=36.0m3令第二絮

33、凝室高度为H3,可得下式大致关系：0.785H3D42(D22D32D2D3)=36.0,代入数据可得：H3 =3.40m采用H3=3.8m，其中包括保护高0.30m.(5)分离室分离室上升流速V6采用1mm/s，面积为：F3=75m2假定第二絮凝室壁厚0.2m，则絮凝室壁所占面积为：F4=0.2（D4+0.1）=0.23.14（4.0+0.1）=2.575m2澄清池总面积为：F5=F1+F2+F3+F4=5.10+7.5+75+2.575=90.175m2澄清池直径为D5=10.72,采用11.0m.分离室停留时间采用55min，分离室有效深度为：H4=t4v6=55600.001=3.3m

34、.实际F3=0.7851125.107.52.575=79.81m2（6）澄清池总高喷嘴力池底 650mm喷嘴到喉管下端距离 300mm喉管高 1400mm第一絮凝室高度 4480mm第一絮凝室上水深 550mm 保护高 300mm总高度 7680mm（7）澄清池总停留时间在第二絮凝室外面澄清池锥形底的斜角采用45o ，底部直径为3.0m，得这部分高度为(11-3.0)=4.0m.其容积为：4.00.785(112+32+113)=142.35m2相应的停留时间为：t5=142.35Q=142.5=31.7min在澄清池中的总停留时间为：T=t1+t2+t3+t4+t5=0.6s+30s+12

35、0s+55min+31.7min=89.21min满足要求.(8)进出水系统计算1)进水管：采用d=300mm，管内流速v=1.03m/s2）出水系统：采用三角堰环形布置堰高C=0.005m 堰宽b=0.1m 堰上水头q=1.4 h2.5h=0.03m 取三角堰距边长度为0.5m D堰=8-0.52=7mS堰=D堰=3.147=21.98m 堰与堰间距=0.05m（9）其他1）出水管采用DN300mm2）污泥浓缩室的容积按尺子的有效容积的百分之一计算得0.02550500.01=0.625m3）排泥管采用DN100mm4）放空管采用DN200mm5）溢流管采用DN100mm，事故排水管采用DN

36、300mm3.4 重力式无阀滤池的计算重力式无阀滤池是种不需要阀门的快滤池，无阀滤池在运行的过程中，出水的水位保持恒定不变，进水的水位则随着滤层水头损失增加而不断在吸管内上升，当水位上升到虹吸管管顶，并形成虹吸时，就开始自动滤层反冲洗，冲洗掉废水沿虹吸管排出池外。 具有不需要水压、电力和压缩空气等提供动力，所有的工作环节都由过滤器自行控制。内设有强制冲洗系统，如果滤池水头的损失还未达到允许值，而因某种原因需要提前冲洗时，可人工强制冲洗、免维护、无磨损、无需设置大型闸门，可以自动冲洗、管理方便等特点。3.5设计数据 （1）设计水量 进水水量为177.95m3/h，选用两组滤池滤池自身冲洗水量考虑

37、为净产水量的4%，故:设计水量=88.975104%=92.534 m3/h=0.0257L/s（2）设计数据设计滤速采用10.0m/h；平均冲洗强度采用15L/(sm2);冲洗历时采用5min；期终容许水头损失采用1.7m；排水井堰口标高采用-0.7m（设计地面标高0.00m）；滤池地板埋深采用0.5m。3.6 主要计算（1） 滤池面积 过滤面积连通渠考虑采用边长为0.35m等腰直角三角形，其面积 f 2=0.50.350.35=0.0613m2并考虑连通渠斜边部分混凝土壁厚为80mm，则每边长面积为：故要求滤池面积滤池为正方形，每边长=2.95m，为了便于施工取用3.0m；滤池实际面积F=

38、3.03.0=9.00m2实际过滤面积F=9.00-40.106=8.600m2（2）滤池高度底部集水区高度采用0.40m；滤板高度采用0.10m；支撑层高度采用0.20m；滤料层高度采用0.70m；净空高度采用0.40m；顶盖高度采用0.40m；冲洗水箱高度： 水箱高度定为2.20m超高采用0.15m；池顶板厚度0.10m滤池总高度为：0.4+0.1+0.2+0.7+0.4+0.4+2.20+0.15+0.10=4.65m。（3）进水管滤池进水管由澄清池总出水渠接出，进水管流量Q=25.7L/s，选用DN250管道，流速vj=0.53m/s，水力坡度降ij=2.12，管长lj=15m；进水管

39、水头损失：考虑局部阻力，包括管道进口，90弯头3个和三通的损失，则 滤池出水管采用与进水管相同的管径，即DN250。（4）几个控制标高滤池出水口（即冲洗水箱水位）高程=滤池总高度-滤池底板入土埋深-超高=4.65-0.50-0.25=+3.90m。虹吸辅助管管口高程=滤池出水口高程+期终容许水头损失值=3.90+1.70=5.60m。进水配箱堰顶高程=虹吸助管管口高程+进水管水头损失+适当安全高度（0.14m）=5.60+0.0858+0.14=5.80m（5）虹吸管管径（采用反算法）反冲洗流量Qch=qF=159.186=137.80L/s因冲洗时不停止进水Qj=25.7L/s故虹吸管流量Q

40、h=137.80+25.7=163.50 L/s假定：虹吸上升管管径为DN300，查水力计算表得：流速vhs=2.32m/s，水力坡度降ihs=27.6；Q=137.8 L/s时，v，hs=9.5m/s虹吸下降管管径为250mm，查得：流速vha=2.83m/s，水力坡度降iha=52.4；三角形连通管内流速 水力坡降il=7.19（按照渠道水头损失计算）。在冲洗流量下的水头损失：从水箱至排水井1） 沿程水头损失 h1= illl+ ihslhs+ ihalha =0.007191.6+0.02766.0+0.05246.0 =0.49m2） 局部水头损失 式中局部阻力包括：三角形连通渠进水口

41、、出水口；挡水板水头损失；虹吸上升管进口、60弯头、120弯头；虹吸下降管缩管及出口等。则局部水头损失：3）小阻力配水系统及滤层损失：小阻力配水采用穿孔板，其水头损失采用15cm。滤料层及支撑层损失为：式中，1石英砂相对密度； 2水相对密度； m0石英砂孔隙率，本设计采用41%； H2滤层未膨胀时厚度。 总计水头损失=0.48+1.42+0.15+0.80=2.86m冲洗水箱平均水位高程为+2.80m虹吸水位差H2=冲洗水箱平均水位高层-排水井堰口标高=2.80-（-0.45）=3.252.86m通过核算可知，虹吸水位差大于反冲洗水量时的总水头损失，故冲洗是有保证的，且冲洗强度将大于设计强度，

42、可用冲洗强度调节器加以调整。 （6）排水管径排水流量Qha=153.5L/s，采用管径D550mm，该时流速vp=1.0m/s，水力坡度降ip=2.3，充满度0.65。3.5中间水池的计算 进入中间水池的水量Q1=4107m3/d=0.0475m3/s中间水池的设计水量按照RO系统1h的进水量设计，即Q2=1400m3/d=0.016m3/s5.1、平面尺寸、有效容积：、平面尺寸：取h=1.0m则水池的面积为取宽B=3.6m，则长度，设计中取8.4m；则集水池有效容积=1.03.68.4=53.4m3 取超高h1=0.5m，则池总高为H=h1+h2=1.5m5.2、管道系统、过滤进水管：Q1=

43、Q1=4107m3/d=0.0475m3/s，v1=0.7m/s； 、放空管：按2h排空，v2=0.9m/s； 、连通管（两池之间）：Q2=0.016m3/s，取v7=0.3m/s，设三个管道； 、反冲洗水管：Q3=40m3/d=0.0005m3/s，v4=0.7m/s； 、与清水池的连通管：Q5=3018m3/d=0.0349m3/s，v5=0.9m/s； 、出水管：Q6=1080m3/d=0.0125m3/s，v6=0.9m/s； 取宽B=3.2m，则长度，设计中取5.4m；则集水池有效容积=1.83.25.4=31.1m3 取超高h1=0.3m，则池总高为H=h1+h2=2.1m3.6.

44、2、管道系统、过滤进水管：Q1=392m3/d=0.00454m3/s，v1=0.7m/s； 、超滤进水管：Q2=200m3/d=0.00232m3/s，v2=0.7m/s； 、排泥池进水管：Q3=150m3/d=0.00174m3/s，v3=0.7m/s； 、出水管：Q4=742m3/d=0.00859m3/s，v4=1.2m/s； 、放空管：按2h排空，v5=1.2m/s； 第四章 矿井水的深度处理4.1 多介质过滤器的选择多介质过滤器是利用一种或几种过滤介质，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材料，从而有效的除去悬浮杂质使水澄清的过程，常用的滤料有石英砂，无烟煤，锰砂等，主要用于水处理除浊，软化水，纯水的前级预处理等，出水浊度可达3度以下。4.1.1 过滤器的构造和滤料1、过滤器构成多介质过滤器主要由过滤器体、配套管线和阀门构成。其中过滤器体主要包括以下组件：简体；布水组件；支撑组件；反洗气管；滤料；排气阀(外置)等。