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(zhì)儲(chǔ)量8737萬t，可采儲(chǔ)量4988萬t，服務(wù)年限40.1a，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)采用斜井開拓方式，共有3條斜井，其中主井和副井為進(jìn)風(fēng)井，風(fēng)井為專用回風(fēng)井，為中央并列式通風(fēng)方式。該礦井已建設(shè)成為全面綜合機(jī)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(gè)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(gè)單位合計(jì)常住人員約3000人)。主要污染物有懸浮物(SS)、化學(xué)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(nèi)的生活污水經(jīng)處理后直接排放。

　　為加強(qiáng)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(dá)標(biāo)排放，亟須新設(shè)計(jì)建設(shè)一套礦井污廢水在線自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其中含CDD水質(zhì)在線分析儀、pH計(jì)、超聲波明渠流量計(jì)、懸浮物、數(shù)據(jù)采集儀、立體機(jī)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(biāo)：達(dá)到GB20426―2006《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中新建(擴(kuò)、改)生產(chǎn)線排放限值，SS≤50mg/L，COD≤50mg/L。

　　1.2 工藝技術(shù)特征

　　(1)初沉池：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，容積350m3，內(nèi)分工格并聯(lián)使用，可平衡污水水質(zhì)和初沉，避免對后續(xù)處理設(shè)施造成沖擊負(fù)荷。

　　(2)加藥設(shè)備：主體鋼結(jié)構(gòu)，共5套，由攪拌機(jī)、攪拌桶、貯藥箱和計(jì)量泵組成，用于制備各種藥劑，能確保準(zhǔn)確、持續(xù)穩(wěn)定地投加。

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

　　(4)污泥池：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，容積50m3，集水處理站所有處理設(shè)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(jié)構(gòu)，共2套，并聯(lián)使用，總?cè)莘e35m3，污泥和泥水在設(shè)備中重力濃縮后，污泥的體積可減少一半。

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

　　(8)污泥脫水設(shè)備：處理污泥20m3/h，板框壓濾機(jī)是一種全自動(dòng)間歇式過濾設(shè)備，采用板框壓濾，用于各種泥水的分離處理，脫水率高，維護(hù)方便，運(yùn)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(biāo)：達(dá)到GB8978―1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級標(biāo)準(zhǔn)。

　　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(fù)荷高、處理時(shí)間短、節(jié)約占地面積、出水水質(zhì)好而穩(wěn)定，而且動(dòng)力消耗低，可間歇運(yùn)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(fù)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(zhì)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(shè)計(jì)上考慮污水處理站的特殊環(huán)境情況，選用低噪聲、低震動(dòng)設(shè)備，并盡量減少手動(dòng)操作。

　　(4)污水處理系統(tǒng)采用自動(dòng)控制和手動(dòng)控制2套控制方式。污水處理系統(tǒng)正常運(yùn)行工況下可實(shí)現(xiàn)無人職守的自動(dòng)控制運(yùn)行;采用時(shí)鐘控制器，并設(shè)有系統(tǒng)運(yùn)行異常和設(shè)備故障報(bào)警提示裝置。

　　(5)回轉(zhuǎn)式格柵機(jī)、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(yùn)行。

　　(6)調(diào)節(jié)池提升泵：一用一備，流量80m3/h，用于將調(diào)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(jìn)行過濾。

　　(8)加藥裝置：采用塑料筒體，抗腐蝕能力強(qiáng)。

　　(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(jìn)入格柵池去除較大漂浮物，格柵池的出水自流進(jìn)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(jìn)入調(diào)節(jié)池，通過調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置潛水?dāng)嚢铏C(jī)勻和水量、水質(zhì)后，由污水提升泵提升至接觸氧化池。在接觸氧化池內(nèi)進(jìn)行好氧反應(yīng)，去除污水中的有機(jī)污染物。接觸氧化池出水在進(jìn)入絮凝反應(yīng)池后，與此處投加的混凝劑聚合氯化鋁混合?；旌虾?，自流進(jìn)入沉淀池，根據(jù)“淺層沉淀”的原理，在沉淀池內(nèi)增設(shè)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(jī)物和磷酸鹽，微生物殘骸和無機(jī)固體雜質(zhì)等懸浮物轉(zhuǎn)入污泥中。污水通過水泵提升進(jìn)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(jìn)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(jī)進(jìn)行脫水，污泥經(jīng)脫水后定期清理外運(yùn)。

　　三、礦井污廢水在線自動(dòng)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(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變礦井之前人工水質(zhì)監(jiān)測的現(xiàn)狀，應(yīng)用近幾年水質(zhì)監(jiān)測監(jiān)控方面的新技術(shù)，同時(shí)應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)IOT技術(shù)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，從而真正實(shí)現(xiàn)水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)礦井污廢水處理達(dá)標(biāo)排放。

　　3.2 系統(tǒng)組成

　　礦井污廢水在線自動(dòng)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(yuǎn)程傳輸子系統(tǒng)組成。

　　(1)采樣與測試子系統(tǒng)：收集、運(yùn)輸污廢水及檢測污染物，顯示各檢測指標(biāo)的自動(dòng)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(shí)間間隔采集和存儲(chǔ)測量各指標(biāo)數(shù)據(jù)，計(jì)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(yuǎn)程傳輸子系統(tǒng)：數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心站。

　　3.3 自動(dòng)檢測指標(biāo)

　　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(xué)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(xué)需氧量)等。

　　3.4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

　　COD、pH值、氨氮、懸浮物、流量自動(dòng)監(jiān)視器在特定時(shí)間間隔檢測到的數(shù)據(jù)被顯示和打印，并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)采集和控制器中。同時(shí)，數(shù)據(jù)采集和控制器通過GPRS網(wǎng)絡(luò)定時(shí)將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳環(huán)保局監(jiān)測站，并存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)程序?qū)ΡO(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、查詢、統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表輸出等。系統(tǒng)設(shè)備具備報(bào)警功能，當(dāng)監(jiān)測到污染物指標(biāo)數(shù)據(jù)超過設(shè)定的報(bào)警限值時(shí)，系統(tǒng)設(shè)備立即報(bào)警，可調(diào)整系統(tǒng)通信參數(shù)和報(bào)警參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)長期安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

　　3.5 實(shí)施方案

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

　　四、結(jié)論

　　(1)礦井污廢水在線監(jiān)控系統(tǒng)投入使用以來轉(zhuǎn)變了以往礦井人工檢測水質(zhì)以及無法準(zhǔn)確檢測水質(zhì)的現(xiàn)狀，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，實(shí)現(xiàn)了礦井水水質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，為礦井水處理系統(tǒng)的正規(guī)化運(yùn)轉(zhuǎn)提供了重要參考依據(jù)，同時(shí)由于可以24h不間斷地在線計(jì)量，實(shí)現(xiàn)了相關(guān)業(yè)務(wù)部室對凈水站運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)督。

　　(2)根據(jù)礦井自動(dòng)化工作的推進(jìn)，將礦井水在線計(jì)量裝置系統(tǒng)引入自動(dòng)化控制平臺，實(shí)現(xiàn)值班人員實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測礦井水水質(zhì)，確保各種異常狀況都能及時(shí)得以處置，嚴(yán)防超標(biāo)排放情況的發(fā)生。(來源：永貴能源開發(fā)有限責(zé)任公司西秀分公司)