矿井污废水在线监控系统

　　安顺煤矿位于贵州省安顺市，矿井井田面积18.5km2，主采煤层为M9，平均煤厚为1.53m，属近水平煤层，地质储量8737万t，可采储量4988万t，服务年限40.1a，设计生产能力90万t/a，允许生产能力60万t/a，属煤与瓦斯突出矿井，煤种为无烟煤。矿井设计采用斜井开拓方式，共有3条斜井，其中主井和副井为进风井，风井为专用回风井，为中央并列式通风方式。该矿井已建设成为全面综合机械化矿井。

　　安顺煤矿在生产中产生的大量矿井污废水经处理后用于井下降尘和部分洗煤用水，其余大部分经处理后直接排放。井下有2个水仓，分别为三盘区变电所处750m3、中央变电所处3700m3。安顺煤矿生活污水主要来源于矿区职工和安顺监狱人员日常生活过程中产生的洗菜、洗澡、洗衣、厕所等生活污水及食堂污水(2个单位合计常住人员约3000人)。主要污染物有悬浮物(SS)、化学需氧量(CODcr)、生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)和总磷(TP)等污染物，矿区内的生活污水经处理后直接排放。

　　为加强环保部门对矿井污废水处理的监督能力，确保矿井污废水达标排放，亟须新设计建设一套矿井污废水在线自动监控系统，其中含CDD水质在线分析仪、pH计、超声波明渠流量计、悬浮物、数据采集仪、立体机柜、采样泵、稳压电源、巴歇尔堰槽及配套线路、管路安装等。

　　一、生产污废水处理流程

　　生产污废水处理流程如图1所示。

　　1.1 矿井生产污废水工程概况

　　(1)矿井生产污废水处理规模：日污水处理量100～800m3/d。

　　(2)矿井生产污废水经处理后排放指标：达到GB20426―2006《煤炭工业污染物排放标准》中新建(扩、改)生产线排放限值，SS≤50mg/L，COD≤50mg/L。

　　1.2 工艺技术特征

　　(1)初沉池：钢筋混凝土结构，容积350m3，内分工格并联使用，可平衡污水水质和初沉，避免对后续处理设施造成冲击负荷。

　　(2)加药设备：主体钢结构，共5套，由搅拌机、搅拌桶、贮药箱和计量泵组成，用于制备各种药剂，能确保准确、持续稳定地投加。

　　(3)一体化设备：钢结构，共3套，单套处理能力300m3/h，可单独、并联使用，集加药混凝、反应、沉淀为一体，污水经设备后，悬浮物浓度可降至70mg/L以下，其他有害物质也大大减少。

　　(4)污泥池：钢筋混凝土结构，容积50m3，集水处理站所有处理设备排污物。

　　(5)提升泵：一用一备，共2套，单套流量18m3/h，将污泥池泥水提升至污泥浓缩罐。

　　(6)污泥浓缩罐：钢结构，共2套，并联使用，总容积35m3，污泥和泥水在设备中重力浓缩后，污泥的体积可减少一半。

　　(7)隔膜提升泵：扬程50m，流量18m3/h，各种固液分离设备的前级压力供给装置，采用压缩空气作为动力源，具有耐腐蚀、无噪声和轻微振动等特点，允许通过最大粒径为10mm，磨损极小。

　　(8)污泥脱水设备：处理污泥20m3/h，板框压滤机是一种全自动间歇式过滤设备，采用板框压滤，用于各种泥水的分离处理，脱水率高，维护方便，运行安全可靠。

　　二、生活污水处理流程

　　生活污水处理流程如图2所示。

　　2.1 生活污水工程概况

　　(1)生活污水处理规模：污水处理量70m3/h。

　　(2)生活污水经处理后排放指标：达到GB8978―1996《污水综合排放标准》一级标准。

　　2.2 生活污水处理工艺

　　(1)生活污水采用的生物接触氧化体积负荷高、处理时间短、节约占地面积、出水水质好而稳定，而且动力消耗低，可间歇运行，不存在污泥膨胀问题，操作管理方便。

　　(2)生活污水采用斜管沉淀，由于沉淀装置表面负荷高，单位面积通过的污水量大，沉淀效果好。因此，能确保污水中轻质悬浮物快速沉淀，保证出水的悬浮物量极低。

　　(3)在污水处理工艺设计上考虑污水处理站的特殊环境情况，选用低噪声、低震动设备，并尽量减少手动操作。

　　(4)污水处理系统采用自动控制和手动控制2套控制方式。污水处理系统正常运行工况下可实现无人职守的自动控制运行;采用时钟控制器，并设有系统运行异常和设备故障报警提示装置。

　　(5)回转式格栅机、塑料格网：用于截留污水中较大的漂浮物和固体悬浮物，保证后续处理系统的正常运行。

　　(6)调节池提升泵：一用一备，流量80m3/h，用于将调节池的污水提升到生物接触氧化池。

　　(7)过滤器提升泵：用于将中间水池的水提升至无阀过滤器进行过滤。

　　(8)加药装置：采用塑料筒体，抗腐蚀能力强。

　　(9)无阀过滤器：选用YJZ-500G型钢制无阀过滤器1台，处理能力为70m3/h。

　　2.3 生活污水处理工艺原理

　　生活污水首先进入格栅池去除较大漂浮物，格栅池的出水自流进入到初沉池，通过初沉池去除靠自然沉降的大颗粒悬浮物后污水进入调节池，通过调节池内设置潜水搅拌机匀和水量、水质后，由污水提升泵提升至接触氧化池。在接触氧化池内进行好氧反应，去除污水中的有机污染物。接触氧化池出水在进入絮凝反应池后，与此处投加的混凝剂聚合氯化铝混合。混合后，自流进入沉淀池，根据“浅层沉淀”的原理，在沉淀池内增设蜂窝斜管，提高沉淀效率。投加混凝剂聚合氯化铝不仅通过絮凝去除污水中的小颗粒悬浮物，还可以去除大部分的有机物和磷酸盐，微生物残骸和无机固体杂质等悬浮物转入污泥中。污水通过水泵提升进入到过滤系统中，经过过滤后用于矿井生产用水，部分经进一步深化处理后作为矿区生活用水，剩余部分外排。

　　斜管沉淀池沉积下来的污泥经重力沉淀排至污泥池，污泥池中的污泥用泵提升至叠螺式污泥脱水机进行脱水，污泥经脱水后定期清理外运。

　　三、矿井污废水在线自动监控系统

　　3.1 主要目的和方法

　　通过新建一套矿井污废水在线自动监控系统，转变矿井之前人工水质监测的现状，应用近几年水质监测监控方面的新技术，同时应用工业互联网与物联网IOT技术，实现监测监控技术与互联网的结合，从而真正实现水质实时监测，实现矿井污废水处理达标排放。

　　3.2 系统组成

　　矿井污废水在线自动监控系统采样与传输主要由采样与测试子系统、数据采集与处理子系统和数据远程传输子系统组成。

　　(1)采样与测试子系统：收集、运输污废水及检测污染物，显示各检测指标的自动检测数据。

　　(2)数据采集及处理子系统：按一定的时间间隔采集和存储测量各指标数据，计算污废水污染物排放率、排放量，显示各种参数。

　　(3)数据远程传输子系统：数据通过GPRS网络传输到监控中心站。

　　3.3 自动检测指标

　　根据环保管理和污染总量控制要求，安顺煤矿监控因子：

　　(1)矿井水在线监控因子包括：流量、pH值、悬浮物、CODcr(化学需氧量)等。

　　(2)生活污水在线监控因子包括：流量、pH值、悬浮物、氨氮、CODcr(化学需氧量)等。

　　3.4 系统实现的功能

　　COD、pH值、氨氮、悬浮物、流量自动监视器在特定时间间隔检测到的数据被显示和打印，并存储在数据采集和控制器中。同时，数据采集和控制器通过GPRS网络定时将监测数据上传环保局监测站，并存储于数据库，系统程序对监测数据进行显示、查询、统计分析、报表输出等。系统设备具备报警功能，当监测到污染物指标数据超过设定的报警限值时，系统设备立即报警，可调整系统通信参数和报警参数，从而实现系统长期安全、稳定运行。

　　3.5 实施方案

　　为实施污染物排放总量控制，记录和控制污染排放情况，准确及时地预防和控制污染事故，提高环境监测管理水平。能够自动计量污水排放量，自动完成CDD、pH值、悬浮物、氨氮、流量等参数的在线监测，自动完成联网传输和分析处理，其性能达到国家对污染源治理设施监控系统的技术要求。

　　四、结论

　　(1)矿井污废水在线监控系统投入使用以来转变了以往矿井人工检测水质以及无法准确检测水质的现状，该系统运行稳定可靠，实现了矿井水水质的实时监测，为矿井水处理系统的正规化运转提供了重要参考依据，同时由于可以24h不间断地在线计量，实现了相关业务部室对净水站运转的实时监督。

　　(2)根据矿井自动化工作的推进，将矿井水在线计量装置系统引入自动化控制平台，实现值班人员实时动态监测矿井水水质，确保各种异常状况都能及时得以处置，严防超标排放情况的发生。(来源：永贵能源开发有限责任公司西秀分公司)