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露天煤礦污水處理工藝研究論文
摘要：
文章首先闡述露天煤礦污水處理常見問題、特點及處理相關要求，其次以哈爾烏素露天煤礦污水處理站現(xiàn)狀為實例，對污水處理工藝及自動控制系統(tǒng)進行研究，希望與污水處理專業(yè)人員一起分享經(jīng)驗，共同優(yōu)化自動控制系統(tǒng)設計效果，進一步改善露天煤礦污水處理的效果。
關鍵詞：煤礦污水；處理工藝；自動控制系統(tǒng)
我國水資源在時間與空間上分布體現(xiàn)出高度不均勻特征，煤礦水處理系統(tǒng)面臨諸多的問題，加強煤礦污水處理工藝的問題研究，能夠循環(huán)利用處理的污水，促進礦區(qū)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展進程。但是污水處理工藝有很多種，國家對環(huán)保要求越來越高，對污水排放要求也提出高標準，以自動控制技術加強污水處理工藝管理運行，是社會發(fā)展的趨勢和要求。
一、露天煤礦污水處理的問題、特點及相關要求。
1、污水處理常見問題。
（1）系統(tǒng)進水無法實現(xiàn)雨污分離，雨季大量煤粉、泥沙進入系統(tǒng)，而系統(tǒng)前端無調(diào)節(jié)池、沉砂池等預處理工段，水質(zhì)水量均有較大波動，對生化系統(tǒng)形成較大沖擊，嚴重影響處理效果。
（2）礦區(qū)檢修車間含油廢水經(jīng)油水分離器后進入系統(tǒng)，此部分含油廢水油分多為乳化油，而油水分離器主要針對浮油有較好去除率，對乳化油去除效果較差，難以實現(xiàn)油水充分分離。
（3）煤礦食堂污水未經(jīng)隔油直接排入污水處理系統(tǒng)，導致污水管道經(jīng)常堵塞，并影響進水水質(zhì)。
2、特點與處理相關要求。
從性質(zhì)的角度分析，露天煤礦污水水質(zhì)和一般城市污水高度相似，但和城市污水之間存在明顯差別，其特點主要在如下幾方面有所體現(xiàn)：水質(zhì)水量變動幅度相對較大、污染物濃度相對較低、污水的可生化性相對較好以及處理難度相對較低。一般而言，在露天煤礦的規(guī)模不同情況下，其在出水要求方面上也體現(xiàn)出較大差異，這就對煤礦處理廠污水的處理工藝提出一定標準，要求他們以國家環(huán)保部門相關規(guī)范要求為憑據(jù)，去明確水質(zhì)處理處理效果，進而使出水質(zhì)量得到根本保障。
二、哈爾露天煤礦污水處理工藝。
哈爾烏素露天煤礦污水處理站于2008年11月建成投運，2012年進行改造，采用納米生化反應工藝，由于多方面原因，污水處理系統(tǒng)不能長期穩(wěn)定達標排放，2017年進行進一步改造，采用MBR污水處理工藝。現(xiàn)結合實際的污水處理情況，簡析該污水處理站的污水處理工藝。
1、工藝單元設計。
污水處理工藝流程分污水處理系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)及加藥系統(tǒng)。
（1）污水處理系統(tǒng)污水處理系統(tǒng)根據(jù)工藝過程主要包括預處理單元，生化處理單元，深度處理單元。
（2）污泥處理系統(tǒng)污泥處理主要對整個污水處理過程中產(chǎn)生的污泥進行濃縮脫水，對污泥進行處理：污泥→污泥濃縮池→廂式壓濾脫水機→泥餅外運處置。
（3）加藥系統(tǒng)系統(tǒng)有兩套加藥裝置，分別為PAC、PAM，兩種藥劑投加點為兩座初沉池。各種藥劑投配系統(tǒng)通過儲存罐、溶配單元、計量泵及相應管線，定量輸送至各投藥點，滿足裝置內(nèi)污水處理工藝穩(wěn)定運行的需要，混凝劑和絮凝劑等藥劑定期購置，儲存?zhèn)溆茫巹┤芘鋯卧铦崈羲蛇M入污水處理界區(qū)的給水管線供給。
2、主要工藝分析。
（1）曝氣沉砂在具體的工藝流程中，它主要的功能是實現(xiàn)對粒徑0。2mm以上且密度＞2.65t/m3的砂粒，從而達到保護的管道、閥門的目的，最大限度降低的磨損和阻塞的問題。是在重力的至此下，控制進水流速，使得無機顆粒可以下沉，有機懸浮顆粒可以順利進入到下一工序內(nèi)。曝氣的作用下，使得砂粒中的污染物得到順利排出，再配合離心作用等，綜合實現(xiàn)曝氣脫臭的效果。
（2）砂水分離器砂水分離器主要作用是將砂水混合液中的砂水分離，分離出來的砂進行外運處理，分離出來的水回流到調(diào)節(jié)池。
（3）MBR水處理在污水處理、水資源再利用領域，MBR又稱膜生物反應器（MembraneBio—Reactor），是一種由膜分離單元與生物處理單元相結合的新型水處理技術。
（4）氣浮工藝該工藝主要是用于分離水和懸浮物的方法，主要選擇的設備包括空壓機、攪拌機、刮渣機、溶氣罐等。氣浮設備的主要作用是分經(jīng)過沉砂處理后水中含有的難于沉淀的懸浮物及水中的浮油和乳化油。綜合上述幾點工藝，可為露天煤礦污水處理提供幫助，滿足污水的處理需求，全面降低煤礦生產(chǎn)污水的影響，保障煤礦開采活動的環(huán)保性，進而綜合提升煤礦企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。
三、污水處理自動控制系統(tǒng)。
隨著科學技術的不斷發(fā)展，自動化技術在污水處理系統(tǒng)的應用，會使污水處理效率更高，可靠性更強，水質(zhì)更穩(wěn)定。結合現(xiàn)有污水處理技術，對具體自動控制系統(tǒng)改造方向進行研究。
1、自動控制系統(tǒng)的構成。
污水處理站自動控制系統(tǒng)構成主要有動力配電部分、PLC控制部分以及電纜是其主要設施。動力配電部分是所有工藝設備以及自動控制系統(tǒng)供應動力電源，并運行由控制系統(tǒng)傳導的相關指令，控制工藝設備的啟動與停運；PLC控制部分由PLC模塊、控制系統(tǒng)電源、各種在線檢測儀表或傳感器以及工業(yè)控制計算機等構成，成為污水處理站自動控制系統(tǒng)的重心。
2、自動控制系統(tǒng)所需設備。
在對煤礦污水處理系統(tǒng)設計時，在選擇設備類型過程這能夠一定要結合設備性能、設備造價，同時也要結合污水處理站環(huán)境潮濕度，在符合環(huán)境發(fā)展需求的基礎上，選擇性價比相對較高的產(chǎn)品。
（1）動力配電柜：用電為二級負荷，低壓側采用放射式配電方式。
（2）電纜：動力電纜選擇了YJV—0.6/1KV，控制電纜選擇了KVV—0.45/0.75KV。
（3）接地系統(tǒng)：采用TN—C—S系統(tǒng)，至配電柜的電源線采用5芯電纜，中性線N與保護線PE是分開的，接地電阻不大于4Ω。
3、設備自動控制設計。
（1）設備的控制方式。
①現(xiàn)場手動模式：
設備的現(xiàn)場控制箱或控制柜上的“手動/自動”開關選擇“手動”方式時，通過現(xiàn)場控制箱或控制柜上的按鈕實現(xiàn)對設備的啟/停、開/關操作。
②自動模式：
現(xiàn)場控制箱或控制柜上的“手動/自動”開關選擇“自動”方式，設備的運行完全由現(xiàn)場控制站根據(jù)污水處理站的工況及生產(chǎn)要求來完成對設備的運行或開/關控制。
（2）主要工藝控制。
①細格柵：一般情況下細格柵的運行受格柵前水位調(diào)控，在高水位下運轉(zhuǎn)，低水位下停運。
②一級提升泵。一級提升泵的運行采用水位控制，控制柜根據(jù)調(diào)節(jié)池水位，自動控制水泵的運行臺數(shù)，高水位運行，低水位停止，并根據(jù)每臺水泵的運行時間自動輪換參與運行，使每臺水泵的運行時間均等，另外，調(diào)節(jié)池內(nèi)設置超高液位報警器，報警時間持續(xù)10秒鐘之后，可實現(xiàn)兩臺泵同時啟動。該系統(tǒng)還設有干運轉(zhuǎn)保護，來延長水泵使用壽命。
③污泥濃縮池。污泥濃縮池上清液回流采用電動閥控制，通過液位控制器液位高低控制電動閥的開閉。采用現(xiàn)場手動控制和PLC控制兩種方式。
④調(diào)節(jié)池攪拌機。該設備應用自動控制，同時在現(xiàn)場安裝手動控制按鈕，集控室能實時呈現(xiàn)攪拌機運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
⑤二級提升泵。二級提升泵的運行采用水位控制，控制柜根據(jù)中間水池水位，自動控制水泵的運行臺數(shù)，高水位運行，低水位停止，并根據(jù)每臺水泵的運行時間自動輪換參與運行，使每臺水泵的運行時間均等，另外，中間池內(nèi)設置超高液位報警器。
⑥加藥系統(tǒng)加藥泵對藥劑的投加量進行準確的計量，加藥系統(tǒng)攪拌裝置可定時或人工調(diào)正開啟時間及運行方式，由PLC控制站控制、管理。
四、結束語。
現(xiàn)代煤礦污水處理站系統(tǒng)用自動控制系統(tǒng)設計方式，構建了穩(wěn)定性好、系統(tǒng)自動運行的格局，智能化產(chǎn)生班、日、月、年報表、圖表以及各種參數(shù)、控制曲線，且能打印輸出，大幅度降低了人員的作業(yè)量，提升了生產(chǎn)效率。因為該系統(tǒng)在設計期間結合了煤礦廠污水處理相關數(shù)據(jù)以及設備設施運行參數(shù)，有效規(guī)避了設備無效空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，節(jié)省了大量能源，降低了運行成本，并實現(xiàn)了對污水的深度凈化處理，降低毒害物質(zhì)排放量甚至是“零排放”，經(jīng)處理的水可循環(huán)利用，大大節(jié)約了成本，對生態(tài)環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展有很大現(xiàn)實意義。不久的將來，隨著自動化技術發(fā)展，無人值守的污水處理站會成為現(xiàn)實。
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