矿坑涌水处理及回用技术示范工程设计方案.doc

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxx 矿坑涌水处理及回用技术示范工程矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施施工工图图设设计计 第一卷第一卷 设计说明书设计说明书 （修订稿）（修订稿） xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxxxx 设计院设计院 2014 年年 8 月月 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 云南润久环境工程有限公司 江苏鹏鹞环境工程设计院 i 目目 录录 第一章第一章 概述概述1 1.1 项目概况.1 1.2 设计依据.1 1.3 设计范围.2 1.4 设计目的.2 1.5 设计原则.2 1.6 采用的主要规范及标准.3 1.7 自然条件及项目背景.4 1.7.1 自然条件.4 1.7.2 项目背景.7 1.8 工程建设的必要性.9 1.8.1 现状问题分析.9 1.8.2 必要性分析.10 第二章第二章 工程规模及水质工程规模及水质12 2.1 工程规模.12 2.2 设计进出水水质.13 2.2.1 进水水质.13 2.2.2 出水水质.15 第三章第三章 工艺方案比选工艺方案比选16 3.1 污水处理厂厂址.16 3.1.1 厂址确定的原则.16 3.1.2 厂址的确定.16 3.2 污水处理工艺比选.17 3.2.1 工艺确定原则.17 3.2.2 污水特点.17 3.2.3 处理工艺介绍.18 3.2.4 处理工艺比选.22 3.2.5 污水处理工艺流程.25 3.3 污泥处理工艺比选.25 3.3.1 工艺确定原则.25 3.3.2 处理工艺比选.26 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 云南润久环境工程有限公司 江苏鹏鹞环境工程设计院 ii 3.3.3 污泥处理工艺流程.26 3.4 主要污染物的去除率预测.26 3.5 污水回用.26 第四章第四章 工程设计工程设计28 4.1 工艺设计.28 4.1.1 设计参数.28 4.1.2 总平面设计.28 4.1.3 高程设计.29 4.1.4 工艺流程.29 4.1.5 构、建筑物设计.31 4.2 建筑设计.36 4.2.1 设计依据.36 4.2.2 建筑技术设计.36 4.2.3 设计年限.36 4.3 结构设计.37 4.3.1 设计原则.37 4.3.2 工程内容.37 4.3.3 工程地质情况.37 4.3.4 结构设计.38 4.4 电气设计.40 4.4.1 设计范围及内容.40 4.4.2 负荷情况及变电站的设置.40 4.4.3 供电电源.41 4.4.4 电气设备的选择.41 4.4.5 电气系统的控制.41 4.4.6 防雷接地保护.41 4.5 自动化控制及仪表设计.42 4.5.1 设计依据.42 4.5.2 设计原则.42 4.5.3 自控系统设计.42 第五章第五章 环境保护和安全生产环境保护和安全生产44 5.1 环境保护.44 5.1.1 本工程对环境保护的贡献.44 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 云南润久环境工程有限公司 江苏鹏鹞环境工程设计院 iii 5.1.2 本工程对环境可能的影响.44 5.1.3 设计中考虑的环境保护措施.45 5.2 安全生产.45 第六章第六章 劳动定员及工程实施计划劳动定员及工程实施计划46 6.1 管理机构.46 6.2 劳动定员.46 6.3 工程实施计划.46 第七章第七章 工程造价工程造价47 7.1 编制说明.47 7.1.1 编制范围.47 7.1.2 编制依据.47 7.2 工程造价.47 7.2.1 工程总造价.47 7.2.2 资金筹措.47 7.3 分项造价表.47 7.4 运行费用分析.48 7.4.1 人工费.48 7.4.2 电费.48 7.4.3 药剂费.51 7.4.4 运行总成本.51 第八章第八章 结论与建议结论与建议52 8.1 结论.52 8.2 建议.52 第十章第十章 附件附件56 10.1 附件.56 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 1 前前 言言 xx 县 xxxx 开采历史悠久，采金始于明末清初，历史上有名的老么多金矿 属当时云南“七大采金厂”之一。在长期的矿产资源开采加工进程中累积形成的重 金属污染逐渐显现，对生态环境和群众健康构成了严重危胁，引起社会广泛关注。 拟建项目位于 xxx 江流域 xx 大坪 xx 河段，由于 xxx 江流域跨 xx 和金 平两县，因而两县作为一个整体的防控单元共同被列入全国 138 个重金属污染重 点防控区之内，同时也被列为云南省 11 个重金属污染重点防控区中。 xxx 江在 xx 县境内未设水质监测断面，仅在下游的金平县境内设有两个水 质监测断面，分别为其中三家河勐拉桥州控断面和那发出境国控断面，距离 xx 县大坪矿区最近的水质监测断面为三家河勐拉桥断面。水质监测数据显示，勐拉 桥州控断面水质类别为劣 v 类，铅超标的频次为 100%；那发出境国控断面水质类 别为劣 v 类，铅超标频次为 83%。由于 xx 县大坪矿区长期的矿产资源采选，xx 河水体现状铅超标，矿山废水的排放会进一步加剧 xx 河的重金属污染。 为贯彻落实好国务院、环保部重金属污染防治“十二五”规划精神，切实 加强重金属污染企业的环境监管，维护群众环境权益，确保环境安全，促进社会 和谐稳定。进一步落实云南省关于贯彻加强重金属污染防治工作指导意见的实 施方案关于重金属污染综合防治的要求，xxxxxxxxxxxxxxxx 有限公司根 据矿区矿坑涌水现状，决定实施白沙坡矿段矿坑涌水重金属污染治理工程，以最 大限度的减少矿坑涌水中重金属的排放量，改善红河出境支流 xxx 江流域水环境 质量。 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 于 2012 年 6 月编制了 2012 年度重金属污染防治专项资金补助项目申报xxxxxxxxxxxxxxxx 处理及回用技术示范工程实施方案 ，并于 2013 年 1 月 17 日通过了由云南省环境 保护厅组织的审查。 受业主委托，由 xxxxxxxxxxxxxxxx 设计院与 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 联合承担行本项目的后续设计工 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 2 作。于 2013 年 3 月编制完成了初步设计，并于 3 月 31 日在昆明组织了专家评审， 与会专家对初步设计提出了修改意见及建议。设计单位在初设修订过程中，由于 业主对设计边界条件的变化，因此，重新编制了初步设计（修订版）以供审查。 本初步设计编过程中得到了云南省环境保护厅、红河州环境保护局、xx 县环 境保护局及建设单位的大力支持，对此深表感谢！ 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 3 第一章第一章 概述概述 1.1 项目项目概况概况 （1）项目名称：xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 矿坑涌水处理及回用 技术示范工程 （2）建设单位：xxxxxxxxxxxxxxxx 有限公司 （3）设计单位：xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxxxx 设计院 （4）建设地点：白沙坡矿段 740 坑口 （5）建设内容：新建 1 座含铅矿坑涌水处理及回用厂，设计规模为 1500m3/d 1.2 设计依据设计依据 （1） xxxxxxxxxxxxxxxx 处理及回用技术示范工程实施方案(2012.6.6) xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx （2） xxxxxxxxxxxxxxxx 处理及回用技术示范工程实施方案审查意见 (2013.1.17) （3） xxxxxxxxxxxxxxxx 处理及回用工程的建议 （2012.12.8） 矿冶院循环经济研究所 （4） xxxx 黄金有限公司质监测报告 红河州环境监测站 （6） 公司内部水质监测数据 xxxxxxxxxxxxxxxx 有限公司质检科 （7） xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 矿坑涌水处理及回用技术示范工 程初步设计评审意见 （2013.3.31） 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 4 1.3 设计范围设计范围 本工程初步设计范围为：有限公司 1500 m3/d 含铅矿井涌水处理及回用工程，主要内 容：（1）污水处理厂：设计总规模 1500m3/d，包括污水、中水、污泥处理构筑物及必要 的附属建筑物的工艺、结构、建筑、电气、自控、仪表等；（2）污水管线：740 矿井坑 口污水交接点至污水处理厂的污水收集输送管线、一选厂浓密机污水收集输送管线，另中 水回用管线及配套系统暂时不考虑。 厂区外的供电、供水、通讯线路不属于本工程设计范围。 1.4 设计目的设计目的 在充分调查研究、评价预测和依据必要的勘察资料的基础上，达到下述目的： （1）提供审批依据，进一步论证 xxxxxxxxxxxxxxxx 有限公司 1500m3/d 含铅矿坑 涌水处理及回用工程的技术先进性、可靠性和经济合理性。 （2）对本项目有关的主要因素：如水质、水量、污水处理工艺、工程投资及运行成本等 进行技术可靠性、经济合理性及实施可行性的多方案综合性研究，进行方案比较和 论证。 （3）在多方案论证的基础上，提出推荐建设方案，为项目决策提供科学依据。 （4）提供施工准备工作及主要设备材料定货要求。 1.5 设计原则设计原则 （1）以国家的有关法令、法规和标准为准则，在总体规划的指导下进行文件的编写工作， 使工程建设与企业的发展相协调，最大限度地发挥出工程的社会、经济和环境效益。 （2）对处理工艺进行技术经济比较，选择满足进、出水水质要求并适合原场地条件、管 理简单、运行可靠、节约能耗、运行费用合理的处理工艺。 （3）选择设备力求经济、实用、高效，以达到运行安全可靠，操作方便简单的目的。 （4）为确保污水厂的正常运行，运行设备考虑足够的备用率。 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 5 （5）采用先进可靠的控制系统，提高污水厂的自动化水平。系统分散控制、集中管理， 减少人员编制。 （6）妥善处理污水处理过程中产生污泥，避免对环境造成二次污染。 （7）厂区平面布置力求新颖美观，布局合理，功能齐全。在便于施工安装和维修的前提 下，使处理构筑物尽量集中，布置紧凑，节约用地，保证绿化面积。 1.6 采用的主要规范及标准采用的主要规范及标准 铅、锌工业污染物排放标准 gb25466-2010 污水综合排放标准 gb8978-1996 室外排水设计规范 gb50014-2006 室外给水设计规范 gb50013-2006 声环境质量标准 gb3096-2008 地表水环境质量标准 gb3838-2002 建筑给水排水设计规范 gb50015-2003 建筑设计防火规范 （2001 年版） gbj16-87 建筑灭火器配置规范 gb50140-2005 建筑抗震设计规范 gb50011-2001 混凝土结构设计规范 gb50010-2002 建筑结构荷载设计规范 gb50009-2001 建筑地基基础设计规范 gb50007-2002 砌体结构设计规范 gb50003-2001 水工混凝土结构设计规范 dl/t5057-1996 给水排水工程构筑物结构设计规范 gb50069-2002 建筑工程抗震设防分类标准 gb50223-2004 建筑地基处理技术规范 jgj79-2002 工业建筑防腐设计规范 gb50046-95 民用建筑设计通则 gb50352-2005 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 6 工业企业设计卫生标准 gbz1-2002 10kv 及以下变电所设计规范 gb50053-94 低压配电装置及线路设计规范 gb50054-95 电力装置的电气测量仪表装置设计规范 gbj63-90 电力装置的继电保护和自动装置设计规范 gb50062-92 工业与民用电力装置的接地设计规范 gbj65-83 电力工程电缆设计规范 gb50217-94 仪表供电设计规定 hg20509-92 信号报警、联锁系统设计规定 hg20511-92 仪表配管、配线设计规定 hg20512-92 分散型控制系统工程设计规定 hg/t20573-95 工业企业照明设计标准 gb50034-2004 通用用电设备配电设计规范 gb50055-93 工业企业噪声控制设计规范 gb12348-90 1.8 工程建设的必要性工程建设的必要性 第二章第二章 工程规模及水质工程规模及水质 2.1 工程规模工程规模 根据业主提供的资料：白沙坡 740 坑口涌水量为 12961728m/d（根据云南省 xxxxxxxxxxxxxxxx 有限公司 xxxx 水工环综合勘查报告)，一选厂浓密机废水水 量为 200500 m/d，根据业主提供的资料及要求，各污水处理设计参数取下限值，由此本 次设计确定设计规模为 1500 m/d。 本项目暂不考虑回用水量，系统中预留回用接口。 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 7 图 1 一选厂旱季生产水量平衡图 单位：m3/d 图 2 一选厂雨季生产水量平衡图 单位：m3/d 2.2 设计进出水水质设计进出水水质 2.2.1 进水水质 1、740 矿井涌水水量及水质 根据业主提供的资料：白沙坡 740 坑口涌水量为 12961728m/d，2010 年 11 月 9 日 10 日、2012 年 1 月 16 日及 2012 年 2 月 25 日环境监测站矿井涌水水质监测结果统计： 表 21 2010 年 11 月 9 日10 日矿井涌水监测结果 单位：mg/l（ph、水温、大肠菌除外） 高位水池磨矿、重选、浮选 尾矿浓密 876 374 0 376 精矿浓密脱水 尾矿水 500 尾矿库 厂前沉淀池 785 精矿带水 91 2 89 411 蒸发 2502 尾矿截留 142.08 外排 2369.06 .06 降雨 5015.14 高位水池磨矿、重选、浮选 尾矿浓密 876 374376 0 精矿浓密脱水 尾矿水 500 尾矿库 0 厂前沉淀池 785 精矿带水 91 2 89 411 白沙坡矿 段矿井涌 水 尾矿截留 142.08 蒸发 2895.48 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 8 数值 序号监测指标 9 日10 日平均值 备注 1水温2222 2ph7.77.69 3codmn3.133.293.21 4ss159127143 5氨氮0.120.110.12 6石油类0.020.020.02 7氟化物0.410.390.4 8硫酸盐198.7209.9204.3 9大肠菌群230230230 10铁4.05833.77533.9168 11锰0.12320.11370.1184 12镉0.0002l0.0002l0.0002l 13汞0.00005l0.00005l0.00005l 14锌0.01990.01870.0193 15六价铬0.004l0.004l0.004l 16铅1.9371.8061.8715 注：l 表示低于检测限以下 表 22 2012 年 2 月 25 日矿井涌水监测结果 单位：mg/l 监测项目砷铁汞锰铅铜锌镉 740 坑口涌水0.10525.30.00005l1.551.5230.290.1410.0025 740 坑道内涌水0.0423.20.00005l1.620.58521.050.050.0035 表 23 2012 年 1 月 16 日矿井涌水监测结果 单位：mg/l 监测项目740 坑外矿仓溢流水740 矿井涌水 2#740 矿井涌水 3# 铅99.6124.2321.32 注：l 表示低于检测限以下 2、一选厂浓密机废水水量及水质 根据业主测试：一选厂浓密机废水水量为 200500 m/d，2012 年 8 月2013 年 5 月公 司内部分析结果统计： 表 2-4 一选厂浓密机废水水质分析结果 单位：mg/l 分析时间分析项目 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 9 铜铅六价铬 2012.8.200.170 23.230 0.006 2012.9.40.053 25.502 0.007 2012.9.140.042 0.194 0.001 2012.10.90.055 109.81 0.278 2012.10.130.023 19.120 0.59 2012.10.170.031 293.860 0.303 2012.11.300.111 0.465 0.013 2012.12.120.116 57.434 0.012 2013.3.30.039 0.172 0.003 2013.3.170.017 40.430 0.063 2013.4.210.040 1.94 0.081 2013.4.290.53 6.840 0.006 2013.5.70.055 20.22 0.003 2013.5.160.037 91.67 0.001 根据上述情况，本项目的考虑设计进水水量为 1500 m/d，740 矿井涌水与一选厂浓 密机废水混合水质进水设计指标如下： 表 25 污水厂设计进水水质 单位：mg/l 序号水质指标设计值备注 1ph79 2ss190 3铅35 4砷0.5 5锌5.0 6铜1.0 2.2.2 出水水质 经处理后的 1500m3/d 污水中 ph、总铅、总砷、总锌、总铜、悬浮物（ss）优于 gb8978-1996污水综合排放标准 ，第一类污染物执行表 1 标准、第二类污染物执行表 4 二级标准。汇总各项标准如下： 污水厂出水污染物排放标准 （单位：mg/l） 序号污染物标准值 1 ph69 2ss300 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 10 3总铅 1.0 4总砷 0.5 5总锌 5.0 6总铜1.0 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 11 第三章第三章 工艺方案比选工艺方案比选 3.1 污水处理厂厂址污水处理厂厂址 3.1.1 厂址确定的原则 污水处理厂的厂址确定是一个十分重要的问题，它对厂区周围的环境卫生、污水厂 基建投资及运行管理都有很大影响。在考虑规划的总体布局的基础上，污水处理厂的厂址 选择还需考虑如下原则： （1）厂址必须位于集中给水水源下游； （2）污水处理厂要靠近受纳水体并考虑防洪问题； （3）要考虑污水处理厂建设位置的工程地质情况，以节省造价，方便施工； （4）充分利用地形，随坡顺势建设污水处理厂，节省能量； （5）厂址选择考虑远期发展的可能性，为以后的扩建留有余地； （6）还应考虑交通、供水和供电等方面的条件； 3.1.2 厂址的确定 本污水厂选址位于 740 矿井东侧，原址为矿仓用地，东侧紧临公路及 xx 河。 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 12 3.2 污水处理工艺污水处理工艺比选比选 3.2.1 工艺确定原则 污水处理厂是水污染控制的关键环节，其建设和运行意义重大。由于耗资较大，而 且受多种因素的制约和影响，其中污水处理工艺方案的优化选择对确保污水处理厂的运行 性能和降低费用最为关建，因此有必要根据确定的标准和一般原则，从整体优化的观念出 发，结合设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择切实可行且经济合理 的处理工艺方案，经全面比较后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。 污水处理厂工艺方案选择的一般原则为： （1）技术成熟，处理效果稳定，保证出水水质达到国家规定的排放或回用要求； （2）基建投资和运行费用低，以尽可能少的投入取得尽可能多的效益； （3）运行管理方便，运转灵活，在一定的负荷变化范围内，可根据不同的进水水质 和出水水质要求调整运行方式和工艺参数，最大限度的发挥处理装置和处理构筑物的处理 能力； （4）选定工艺的技术及设备先进、可靠、成熟； （5）便于实现工艺过程的合理自动控制，提高管理水平，降低劳动强度和人工费用。 3.2.2 污水特点 根据业主提供的资料及水质分析检测报告，本工程污水具有以下特点： 水量变化较大：水量变化较大：矿井涌水量是指流入矿井巷道内的地表水、裂隙水、老窿水、岩溶 水等的总量。矿井涌水量呈季节性周期变化，雨季达高峰，最大涌水量可为正常涌水量的 1.5 倍或更多。一选厂浓密机废水产生量也和选矿厂运行操作有关，废水产生量变化大。 因此，要求处理工艺有较大的耐水量冲击负荷。 污染成份复杂：污染成份复杂：本工程 740 矿井涌水中的污染物主要是各种重金属离子、悬浮物和 大肠菌群；一选厂浓密机废水重金属铅浓度高，而且含有其他选矿药剂成分。混合后污水 超标的重金属离子主要是铅，铅为有毒有害重金属，很容易被生物吸收和积累，对机体的 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 13 损伤呈多系统性、多器官性，对儿童的健康和智能的危害更为严重。 3.2.3 处理工艺介绍 根据进出水水质指标分析，本工程废水最主要的污染指标为铅指标，对含铅的废水 主要有以下几种处理工艺： 3.2.3.1 化学沉淀法 化学沉淀法是铅废水常用的处理方法，其原理是在含铅废水中加入沉淀剂进行反应， 使溶解态的铅离子转变为不溶于水的沉淀物而去除。优点是设备简单，操作方便。目前， 对浓度高、大流量的含铅废水的处理应用较普遍但化学沉淀法费用高，污泥量大，若污 泥不加以综合利用，会造成二次污染。 1）中和沉淀法：在废水中加人 naoh，ca(oh)2，mg(oh)2，baco3，等中和剂，通 过中和反应形成氢氧化物或碳酸盐沉淀而去除。工艺简单，中和剂来源广，价格低廉，沉 渣脱水性能好，在除铅的同时能中和各种酸及其混合液，适于处理酸性含铅废水。但缺点 是沉渣量大，含水率高，出水硬度高，会使土壤、水体碱化，造成二次污染。而且铅是两 性金属，操作时对 ph 值要求严格，ph 值在接近 l0 时最为有效，高 ph 值时有再溶解倾 向。 相关实验表明，pb：ph11 时去除率随 ph 增加而下降，计算 ph 值为 9.20。 2）硫化物沉淀法：在含铅废水中投加硫化剂，使铅离子与 s2-形成硫化物沉淀而去除。 与中和沉淀法相比，此方法优点是：铅的硫化物溶解度比其氢氧化物的溶解度更低，只需 加入少量的沉淀剂就可使废水中铅离子浓度达到排放标准，反应的 ph 值在 79 之间， 处理后废水一般不用中和，沉渣含水率低，不易返溶而二次沉淀。早期研究中，利用人工 合成硫化物作为硫化剂。缺点是硫化物沉淀细小，易成胶体，且本身有毒，处理酸性废水 过程中可能产生硫化氢气体，造成二次污染。有研究表明，利用资源丰富的硫铁矿制成的 硫化剂，可以避免硫化物沉淀过程中产生 h2s，排水可不再处理，降低了成本。 3）高分子重金属离子捕集剂法：又称螯合沉淀法，重金属离子捕集剂为长链高分子 物质二烃基二硫代磷酸的铵盐、钾盐或钠盐，活性基团(给电子基团)为二硫代磷酸，因活 性基团中的硫原子电负性小、半径较大、易失去电子并易极化变形产生负电场，故能捕捉 阳离子并趋向成键，生成难溶于水的二烃基二硫代磷酸盐。当捕集剂与某一金属离子结合 时，均通过其结构中的 2 个硫与金属离子形成四元环，故形成的化合物为螯合物。由于捕 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 14 集剂与不同价键轨道的金属离子形成张力较小的空间构型，因此捕集剂与金属离子反应生 成的螯合物具有较高的稳定性。 捕集剂不受共存重金属离子的影响，在常温下能与废水中 hg2+ 、cd2+、cu2+、pb2+、mn2+、ni2+ 、zn2+、cr3+等多种重金属离子迅速反应，在生成不溶 于水的螯合盐后再加入少量有机或（和）无机絮凝剂以形成絮状沉淀，从而达到捕集去除 重金属离子的目的。利用捕集剂处理含铅废水方法简单，去除效果好，絮凝效果佳，污泥 量少且易脱水，而且 ph 值适用范围宽，在 ph =311 范围内有效。 常用螯合剂 dtcr 螯合沉淀法是利用重金属离子捕捉剂(dtcr)能在常温下与废水中 h、cd2+、cu2+、pb2+、mn2+,ni2+、zn2+、cr3+等各种重金属离子迅速反应，生成不溶于水 的螯合盐，再加人少量有机或(和)无机絮凝剂，形成絮状沉淀，从而达到捕集去除重金属 的目的。dtcr是一种长链的高分子，含有大量的极性基n-c-s。该极性基中的硫离子 原子半径较大，带负电，易于极化变形，产生负电场，捕捉阳离子，同时趋向成键，生成 难溶的氨基二硫代甲酸盐汀(dc盐)而析出。 同一金属离子螯合的配价基极可能来自不同的dtcr分子，这样生成的氨基二硫代甲 酸盐(tdc盐)的分子是高交联、立体结构的，原dtcr的分子量为1015万，而生成的难 溶螯合盐的分子量可达到数百万甚至上千万，故此种金属盐一旦在水中生成，受重力作用， 即有很好的絮凝沉析效果。 将 dtcr 稀释到 5%20%(wt)的浓度，可以连续或分批投加废水中，工艺条件为根据 上述犯方法确定的量，反应时 dtcr 和废水必须充分搅拌均匀，搅拌时间约为 1015 分 钟。金属沉淀物与水分离在工业上可采用沉降、过滤等固液分离方法，所得清液为达标排 放液。 dtcr 的特点 1）处理方法简单 只要投放药剂可除去重金属离子，方法简单，且不增加设备。 2）去除效果好 dtcr与重金属离子强力螯合，生成不溶物，且形成絮凝，达到去除重金属离子的目 的。 a.不论废水中重金属离子浓度高低，均能发挥去除效果。 b.多种重金属离子共存时，也能同时去除。 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 15 c.对重金属离子以络合盐形式（edta、柠檬酸等）存在的情况，也能发挥良好的去 除效果。 d.胶质重金属也能去除。 e.不受共存盐类影响。 3）絮凝效果佳 因为dtcr是高分子制品，所以能够生成良好的絮凝，以致沉降快速，过滤性好。 a.污泥量少且稳定 b.污泥中的重金属不会再溶出（强酸条件除外） ，没有二次污染，后处理简单。 c.安全性高 4）污泥脱水容易 传统化学沉淀法和低分子捕集沉淀剂处理时，大量使用助凝剂，致使污泥量增多，不 易脱水 甚至粘在脱水机滤带上，造成脱水困难，而dtcr无此类现象。 3.2.3.2 电解法 电解法是指应用电解的基本原理，使废水中铅离子通过电解过程在阳一阴两极上分别 发生氧化和还原反应而富集。电解法是氧化还原、分解、沉淀综合在一起的废水处理方法。 该方法工艺成熟，占地面积小，能回收纯金属。缺点是电流效率低，耗电量大，废水处理 量小。合理地设计电解反应器是解决电流效率低的方法之一。 3.2.3.3 吸附法 吸附法实质上是利用吸附剂活性表面吸附废水中的 pb2+。制备吸附剂的材料种类很多， 大致可分为两类：无机矿物材料和生物质材料。 无机矿物吸附材料有沸石、粘土（如膨润土和凹凸棒石）、海泡石、磷灰石、陶粒、 粉煤灰等，原料来源广，制造容易，价廉，缺点在于重金属吸附饱和后再生困难，难以回 收重金属资源。目前的研究方向在于通过改性提高吸附剂的吸附效果和可再生性。 生物质是指任何可再生的或可循环的有机物质，包括专用的能源作物与能源林木，粮 食作物和饲料作物残留物，树木和木材废弃物及残留物，各种水生植物、草、残留物、纤 维和动物废弃物、城市垃圾和其它废弃材料生物质材料包括动物类、植物类和微生物类 三类。 其中最常用的是活性炭，活性炭可以同时吸附多种重金属阳离子，吸附容量大。 3.2.3.4 离子交换法 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 16 离子交换法是重金属离子与离子交换剂发生离子交换作用，分离出重金属离子。树脂 性能对重金属去除有较大影响。常用的离子交换树脂有阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、 螯合树脂和腐植酸树脂等。离子交换法处理容量大，出水水质好，可实现铅的回收，无二 次污染。但树脂易受污染或氧化失效，再生频繁，反应周期长，运行费用高。提高树脂的 强度和耐用性，延长其连续使用时间，是解决该技术在废水处理方面普及问题的前提要求。 3.2.3.5 膜分离法 利用特殊的半透膜将溶液隔开，以压力为驱动力，废水流经膜面时，其中的污染物被 截留，而水分子透过膜，废水得到净化。利用膜分离法处理含铅废水的方法有电渗析、液 膜、反渗透和超滤等方法。与常规废水处理技术相比，膜技术具有高效、无相变、节能、 设备简单、操作方便等优点。适用于处理浓度较低的废水，截留率较高，处理后的水可以 回用，通过浓缩液实现纯金属的回收。膜分离技术在使用中也存在一些问题，如膜组件的 造价成本高和使用过程中膜的污染和膜稳定性差。 微滤和超滤是目前应用范围最广最为成熟的膜分离技术，具有操作简单、能耗低、通 量大等特点。微滤和超滤都是在压差推动力作用下进行的筛孔分离过程。由于孔径的关系， 超滤或者微滤一般不能截留无机金属离子，若借助于其他物理或者化学过程，将重金属离 子转变为粒径较大的离子，就可以与微滤或者超滤相结合来分离重金属。目前主要有沉淀 -微滤、胶束强化超滤、聚合物强化超滤/微滤等工艺用于重金属废水处理。 （1）沉淀-微滤法 沉淀-微滤法处理重金属废水的基本原理是用碱中和使溶液中的重金属离子反应生成 沉淀或胶体，再通过微滤膜过滤，以实现分离浓缩。缺点是膜污染严重，且因大多数处理 须在强碱或硫化物条件下进行，所用膜的种类也受到了很大的限制。 （2）聚合物强化超滤技术 聚合物强化超滤的基本原理是重金属离子与水溶性聚合物以静电吸引或配位键作用形 成聚合物-金属配合物(包括络合物和缔合物)，通过超滤膜分离，从而达到去除或浓缩水体 中重金属离子的目的。浓缩液可通过解络反应使聚合物和金属离子发生解离，再通过超滤 获得高浓度的重金属溶液并循环利用聚合物。 3.2.4 处理工艺比选 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 - 17 - 3.2.4.1 几种处理工艺对比 序号工艺类型工程应用费用优点缺点 1化学沉淀法 对浓度高、大流 量的含铅废水的 处理应用较普遍 投资低，运 行费用低 工艺简单，操作方便，药剂剂来源广，价格 低廉，沉渣脱水性能好。 沉渣量大，含水率高，出水硬度 高，会使土壤、水体碱化，造成 二次污染。 2电解法 适用于浓度高， 水量小的工程 投资高，运 行费用高 电解法是氧化还原、分解、沉淀综合在一起 的废水处理方法。该方法工艺成熟，占地面 积小，能回收纯金属。 电流效率低，耗电量大，废水处 理量小。 3 高分子重金 属离子捕集 剂法 适用范围广 投资低，运 行费用较高 方法简单，去除效果好，絮凝效果佳，污泥 量少且易脱水，而且 ph 值适用范围宽，在 ph =311 范围内有效。 会带入 s，使出水硫上升，控制 不当，易造成二沉污染。 4吸附法 常用的是活性炭 吸附 投资低，运 行费用高 原料来源广，制造容易，吸附容量大 缺点在于重金属吸附饱和后再生 困难，难以回收重金属资源。 5离子交换法受树脂再生限制 投资高，运 行费用高 离子交换法处理容量大，出水水质好，可实 现铅的回收，占地面积小，无二次污染。 树脂易受污染或氧化失效，再生 频繁，反应周期长。 6膜分离法 处理浓度较低的 废水，截留率较 高 投资高，运 行费用较低 具有高效、无相变、节能、设备简单、操作 方便等优点，通过浓缩液实现纯金属的回收。 使用过程中膜的污染和膜稳定性 差。 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 18 3.2.4.1 处理工艺选择 根据上述介绍，处理含铅废水的工艺较多，各有利弊，既要考虑处理效率还应 顾及经济费用的合理，应加强现有处理技术的综合应用与回收利用相结合的方法， 减少或避免对环境造成二次污染。 根据以往的实际工程经验和实验研究结果表明，单独采用某一种方法治理，难 以达到较好的效果，本工程中含铅浓度低，但当地纳污河流中铅严重超标，无环境 容量，对铅处理要求高。 本方案考虑多种处理工艺联用，以保证处理效率，推荐化学沉淀法+吸附法工艺。 （1）化学沉淀法：化学沉淀法主要采用中和沉淀为主，辅以重金属离子捕集剂 法。主要目的是保证处理效果，并有效节约运行费用。 本工艺中和沉淀时需投加碱，碱可采用石灰、电石、烧碱等。采用石灰、电石 等可以达到以废治废的目的，一定程度上降低运行费用，但是增加了设备投资，并 可能引起设施设备加速磨损。本项目碱的投加量较小，为了减少设备投资，降低设 备磨损，延长设备使用寿命，因此采用烧碱。重金属离子捕集剂法常用的捕集剂为 dtcr。dtcr 在前文已有叙述，dtcr 重金属捕捉剂在电子电镀行业应用广泛，实 践证明其处理效果稳定可靠。本工艺投加 dtcr 的量小，不至于导致有机物超标， 不会造成二次污染。 本工艺在化学沉淀阶段产生的污泥主要以 pb(oh)2为主；螯合沉淀产生的污泥 主要以 pb2+螯合物为主。在中和沉淀中，为了更好的使化学反应形成的细小的铅化 合物颗料沉淀，通常加入 pac 和 pam，以形成较大的矾花，提高沉淀效率。 pb(oh)2污泥在 ph 过高或过低时都会溶解，pb2+重新进入水中，因此送入污泥 储池后，还要保持 ph=9.0，以防沉淀溶解。上清液 ph=9，送入调节池后，可以减 少 ph 反应池中 naoh 的投加量。 （2）吸附法：经化学法沉淀处理后的废水，由于受水质、水量冲击负荷、加药 量及控制等因素影响，很难达到理论上的去作效率，因此，在化学沉淀法处理后采 用机械过滤+活性炭吸附处理工艺，进一步去除水中呈胶体状，不易通过沉降去除的 细小颗粒。 工艺过程中的设备反冲洗水经收集后返回系统再处理。 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 19 3.2.5 污水处理工艺流程 3.3 污泥处理工艺污泥处理工艺比选比选 3.3.1 工艺确定原则 本工程污水处理过程中将会产生一定量的化学污泥，因含有重金属等，因此需 妥善处置，以防止二次污染。 污泥处理的要求如下： 应本着综合利用，化害为利，保护环境的原则进行妥善处理； 减少污泥体积，降低污泥后续处置费用； 减少污泥中有毒有害物质； 机械过滤 调节池 混合反应池 naoh、dtcr 、pac、pam 斜管沉淀池污泥贮池 污泥 ph 回调池 活性炭过滤 放流(回用)水池 返回系统 再处理 达标排放 反冲洗水 pac 矿坑涌水 絮凝反应池 格栅 中间水池 hcl 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 20 3.3.2 处理工艺比选 污泥脱水目前使用较多的有三种方式，一是板框（厢式）压滤机，二是离心脱 水机，三是带式压滤机，就脱水效果看，板框（厢式）压滤机脱水后污泥的含水率 最低，可达 70%75%，离心脱水机和带式压滤机相当，含水率可达 80%左右。离 心脱水机及带式压滤机可连续工作，故比较适全污泥脱水量较大的项目；板框（厢 式）压滤机采用批次脱水，比较适合污泥脱水量较小工项目。由于本工程规模较小， 且污泥产量较少，故推荐采用板框（厢式）压滤机。 3.3.3 污泥处理工艺流程 3.4 主要污染物的去除率预测主要污染物的去除率预测 各处理单元处理效率分析如下表： 序号名 称项 目ss(mg/l)pb(mg/l) 进水19035 出水762.11 加药反应及斜管沉 淀池 去除率60%94% 进水762.1 出水30.40.842 机械过滤及活性炭 吸附 去除率60%60% 3排放标准3001.0 3.5 污水回用污水回用 我国是水资源缺乏的国家，推广污水回用、实现污水资源化，对社会发展具有 促进作用。污水经深度处理后回用作工业用水、生活杂用水、景观河道用水、农业 污泥贮池板框（厢式）压滤 机 安全处置 压滤液回至 系统再处理 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 21 灌溉用水和地下水回注等方面，不仅使得淡水资源紧张得到缓解，而且使有限的淡 水资源得到合理利用。 根据本项目的特点，可考虑处理出水回用于选矿厂用水，以及污水处理站内生 产用水如：污泥压滤机的冲洗水、设备清洗/冲洗水、药剂配制用水均可采用处理后 的出水回用。本项目放流（回用）水池预留回用接口，在本项目投入运行后，业主 根据实际情况安装回用配套系统。 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 22 第四章第四章 工程设计工程设计 4.1 工艺设计工艺设计 4.1.1 设计参数 4.1.1.1 设计污水量 根据污水量预测，污水处理厂设计规模为 1500m3/d。 4.1.1.2 设计进、出水水质 表 4-1 设计进出水水质及处理效果表 单位：mg/l ss (mg/l) pb (mg/l) 进水19035 出水3001.0 去除率-98% 4.1.1.3 建、构筑物一览表 表 4-2 建、构筑物一览表 序号主项号子项号项目名称设计分工备注 1 101 综合水池（格栅槽调节池、 混合反应池、絮凝反应池、 斜管沉淀池、ph 回调池、 中间水池、污泥池、放流 回用水池） 2 102 综合处理间（过滤及加药 间、药库、配电室、污泥 脱水间） 4.1.2 总平面设计 4.1.2.1 布置原则 （1）污水、污泥处理构筑物应尽可能分别集中布置。各处理构筑物应布置 紧凑、合理，并应满足各处理构筑物施工、设备安装和埋设各种管道以及养护 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 23 维修管理的要求； （2）各处理构筑物布置还应充分利用厂区原有地形，力求土方工程量最 小，同时使污水、污泥的流向简单便捷，减少提升、降低能耗； （3）厂区内应设置通向各处理构筑物和附属建筑物的必要通道； 4.1.2.2 总图布置 污水处理厂平面布置见附图，由于本工程规模较小，且污水厂址位于山坡 地带，可用地面积较小，因此，本工程构、建筑物考虑采用组合设计，整个污 水厂包括 1 座综合处理池、1 幢综合处理房、围墙及厂区大门。 总平布置时综合考虑周边环境，将污水处理综合水池设于厂区西南侧的山 坡下方，由于本段山坡未做护坡，因此，综合水池设于此可作为挡土墙使用， 防止山坡塌方冲击污水厂厂区；综合用房设置于厂区北侧紧临厂外道路，可方 便人员进出。整个厂区布置较为紧凑，便于操作管理。 4.1.3 高程设计 本工程 740 矿井坑口污水交接点位于 740 矿井坑口，由于此位置标高约为 734.5，与厂区地坪标高 713.5 有大约 21 米左右的高差；一选厂污水交接点位置 标高在 746.7，与厂区地坪标高 713.5 有大约 33 米左右的高差；因此两处污水 经管道自流输送至污水处理厂厂区。厂内各构、建筑物高程布置的原则是污水 经一次提升后，通过重力流经各个处理构筑物。整个高程设计要满足工艺要求 的基础上，本着水、泥、气路各线简洁畅通、节约能源、经济可行。 4.1.4 工艺流程 污水处理采用调节+ph 调节+加药反应+絮凝反应+斜管沉淀+机械过滤+活 性炭吸附工艺；污泥处理采用：均质板框（厢式）压滤脱水填埋处置工艺。 根据水质监测结果，白沙坡 740 矿井涌水在部分时段存在未处理就以达标 的情况，因此本工程在 740 矿涌水进水管道上安装 pb2+浓度在线检测仪，并设 置阀门切换井和配套超越管，当进水未处理就已经达标时通过超越管直接排至 放流/回用水池，不进入综合水池处理系统。 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 24 为了防止突发情况（如进水 pb2+浓度突然升高）导致出水不达标，本工艺 在放流（回用）水池设置回流管路，当出水因突发情况不能达标时回流到调节 池，再次进行处理，直至出水达标。具体工艺流程框图见附图 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 25 4.1.5 构、建筑物设计 （1）格栅渠格栅渠 主要设计参数： 设计流量：q=1500m3/d ，62.5 m3/h 外形尺寸：3.00.61.0m 主要配套设备： a.简易粗格栅数 量： 1 台 型号规格：5501000mm，b=20mm 材 质：ss304 （2）调节池）调节池 主要设计参数 设计流量：q=1500m3/d，62.5 m3/h 停留时间：hrt=3h 外形尺寸：125.24.5m 主要配套设备： a.污水提升泵数 量： 2 台 型号规格：100wq65-15-4 参 数：q=65m3/h，h=15m，n=4kw （3）混合反应池）混合反应池 主要设计参数 设计流量：q=1500m3/d，62.5 m3/h 单格停留时间：hrt=70s 外形尺寸：2.40.81.3m（分为三格） 主要配套设备： a.桨式搅拌机数 量： 3 台 型 号：jbj-450 参 数：d=450mm，n=136r/min，n=0.75kw 矿区含铅矿坑涌水处理及回用技术示范工程 施工图设计说明 26 （4）絮凝反应池）絮凝反应池 主要设计参数 设计流量：q=1500m3/d，62.5 m3/h 单池停留时间：hrt=38min 外形尺寸：4.42.24.5m（分为两格） 主要配套设备： a.框式搅拌机数 量： 2 台 型 号：jbk-1700 参 数：d=1700mm，n=8r/min，n=1.1kw （5）斜管沉淀池）斜管沉淀池 主要设计参数 设计流量：q=1500m3/d，62.5 m3/h 表面负荷：0.52m3/m2.h 外形尺寸：13124.5m，池底方结圆 主要配套设备： a.中心传动刮泥机数 量： 1 台 型号规格：zg-12 参 数：12m，n=1.5kw b.斜管填料数 量： 120m3 型号规格：50，斜长 l=1000mm