排水設(shè)計論文范文
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第1篇
1.關(guān)于水表設(shè)置。長期以來，單元住宅水表一般設(shè)于室內(nèi)廚房或衛(wèi)生間等用水集中處，對于用水點(diǎn)較多且分散的住宅，有時一戶內(nèi)設(shè)多個水表。但水表設(shè)于戶內(nèi)而引發(fā)的諸多問題日益引起人們的重視，即入戶抄表擾亂人們的正常生活及可能導(dǎo)致的入戶搶劫，使住宅私密性及安全性得不到保障；管理人員抄表不易且抄表勞動強(qiáng)度大；個別用戶偷水而使水表用水量與實際不符而管理部門無法制止及處罰等。由于這些問題的產(chǎn)生，水表出戶已成為必然的選擇。新修訂的國家規(guī)范（建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》GB50015——2003第3.4.17條規(guī)定：住宅的分戶水表宜相對集中讀數(shù)，且宜設(shè)置于戶外；對設(shè)在室內(nèi)的水表，宜采用遠(yuǎn)傳水表或IC卡水表等智能化水表。水表出戶一般有以下幾種方式：
a.分戶水表集中設(shè)于室外水表井內(nèi)：這種方式常用于多層單元式住宅中。一般一個單元設(shè)一個集中水表井，分戶水管沿室內(nèi)管井引入戶內(nèi)，自來水公司直接對用戶負(fù)責(zé)。新型給水管材——減路式單管（內(nèi)）多路供水管的面市解決了多根給水管同時敷設(shè)給工程及用戶帶來的不便，也使這種計量方式成為一種節(jié)能且人性化的優(yōu)秀設(shè)計。
b.水表設(shè)于樓梯休息平臺處。給水立管設(shè)于平臺處，每戶設(shè)一水表箱；將水表箱嵌入休息平臺兩側(cè)墻體中。其優(yōu)點(diǎn)為：分戶支管短，較節(jié)約管材，管道水頭損失也較小，缺點(diǎn)是：水表分散設(shè)置，抄表人員勞動強(qiáng)度較大；通常室內(nèi)消火栓箱也明設(shè)于休息平臺處，因而使本來就擁擠的休息平臺更為局促，給住戶通行帶來不便。
c.水表每層集中設(shè)于水表間內(nèi)，分戶水表整齊靠于墻面。其優(yōu)點(diǎn)同方式b相同，缺點(diǎn)是：分戶管道必須沿公共走道樓板下引入室內(nèi)，因而走道內(nèi)要求設(shè)吊頂。
d.將傳統(tǒng)的普通機(jī)械式水表改換為遠(yuǎn)傳水表或IC卡智能型水表。遠(yuǎn)傳水表計算準(zhǔn)確且無需抄表，此卡表需用戶預(yù)存入一定數(shù)額水費(fèi)，將充值后的IC卡插入水表的讀碼器中即可用水。由于遠(yuǎn)傳水表和IC卡表價格相對昂貴且在技術(shù)上仍存在一定問題，因而在實際工程中尚未得到廣泛應(yīng)用。
以上幾種水表出戶方式，各有其優(yōu)缺點(diǎn)，具體在工程實際設(shè)計中采用何種方式，應(yīng)由設(shè)計入員根據(jù)住宅的性質(zhì)、檔次及當(dāng)?shù)匦袠I(yè)管理部門的要求確定。
2.給水支管布置與敷設(shè)。由于新建住宅中一廚兩衛(wèi)已很普遍，有的住宅甚至配有一廚三衛(wèi)、一廚四衛(wèi)，且廚房、衛(wèi)生間、陽臺各用水點(diǎn)位置均較分散，分戶支管至用水點(diǎn)間管道一般敷設(shè)在本層墊層內(nèi)，墊層內(nèi)給水管外徑不超過25mm；交房時應(yīng)在敷設(shè)給水管道的位置做上明顯的標(biāo)記，以免裝修時破壞給水管道。
2排水管道敷設(shè)：
《住宅設(shè)計規(guī)范》GB500155—2003第4.3.8條規(guī)定；住宅衛(wèi)生間的衛(wèi)生器具排水管不宜穿越樓板進(jìn)入他戶。規(guī)范雖然有此規(guī)定，但在現(xiàn)實住宅設(shè)計中，真正能做到這一點(diǎn)的尚不多。于是在日常生活中，經(jīng)常出現(xiàn)上下層住戶因排水管道漏水而導(dǎo)致的各種糾紛、影響鄰里關(guān)系。為解決這一難題，以下提出一些做法以期解決此問題。
1.廚房排水管道設(shè)置。廚房內(nèi)不設(shè)地漏，洗滌池排水支管直接在本戶的樓板上接入排水立管。由于廚房地面一般已很少用水沖洗，少量的濺水用抹布就可完成地面的清潔，廚房內(nèi)地漏的設(shè)置已無實際意義，反而事得其反：由于地漏長時間無水補(bǔ)充，水封內(nèi)存水蒸發(fā)后臭氣由地漏進(jìn)入廚房內(nèi)。因此可采取取消廚房地漏的設(shè)計避免地漏排水支管進(jìn)入下層戶內(nèi)空間。
2.衛(wèi)生間排水管道設(shè)置。為了不使衛(wèi)生間污水橫管進(jìn)入下層戶內(nèi)空間，排水管道的敷設(shè)一般采用以下幾種方式：
a.衛(wèi)生間地面樓板下沉，污水橫管設(shè)于本層下沉板以上的戶內(nèi)。這種方式對排水管道的施工較為方便，但檢修管道則十分不易。這就要求在實際施工過程中，嚴(yán)格做好衛(wèi)生間地面的防水處理及下沉室四周的防水處理，衛(wèi)生間內(nèi)所有給排水管道應(yīng)經(jīng)嚴(yán)格試壓住水試驗后方可暗封管道等以盡量避免本層衛(wèi)生器具漏水影響下層用戶。
b.采用側(cè)排方式。衛(wèi)生間采用后出水式座便器，側(cè)排地漏，將浴盆或淋浴房墊高，各衛(wèi)生器具排水橫支管沿衛(wèi)生間地面墻腳處引至夾墻。器具存水彎、排水橫管設(shè)于本層墊層內(nèi)。采用這種方法，可避免出現(xiàn)下沉式積水的狀況，但應(yīng)注意與建筑專業(yè)密切配合。
3室內(nèi)消火栓系統(tǒng)：
室內(nèi)消火栓箱的設(shè)置：對于單元式住宅來說，由于平面位置限制，消火栓一般只能明設(shè)于樓梯休息平臺，根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》》GB50016-2006第8.3.1第5條的規(guī)定：超過7層的住宅應(yīng)設(shè)置室內(nèi)消火栓系統(tǒng)，，當(dāng)確有困難時，可只設(shè)置干式消防豎管和不帶消火栓箱的DN65的室內(nèi)消火栓……消防豎管的直徑不應(yīng)小于。DN65.因此多層住宅消火栓可只留栓口，不必設(shè)箱及水槍、水龍帶等，以節(jié)省樓梯休息平臺的實際空間。
4小結(jié)
住宅給排水系統(tǒng)的設(shè)計日益受到用戶的重視，工程設(shè)計人員應(yīng)本著技術(shù)、安全、經(jīng)濟(jì)性原則，在實踐中力求創(chuàng)新，尋找最佳的給排水設(shè)計方案，適應(yīng)住宅設(shè)計發(fā)展的新要求，滿足人們不斷提高的生活水平要求。
第2篇
關(guān)鍵詞：選礦廠水量平衡生產(chǎn)廢水污泥處理高位水池循環(huán)水泵站
近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，玻璃行業(yè)發(fā)展迅速，作為玻璃主要原材料的石英砂的需求量也越來越越大，我院在設(shè)計玻璃廠的同時，也設(shè)計了不少石英砂選礦廠。
選礦廠一般為濕式作業(yè)，以水為介質(zhì)分離礦石和尾礦，水的消耗量很大，大約每噸入選原礦的耗水指標(biāo)達(dá)5～15m3，因此，給排水系統(tǒng)的設(shè)計對于選礦廠的建設(shè)至關(guān)重要，它不但直接影響選別效果和經(jīng)濟(jì)效益，也與環(huán)保密切相關(guān)。現(xiàn)結(jié)合本人在選礦廠設(shè)計過程中的一些經(jīng)驗與體會談?wù)勥x礦廠給排水設(shè)計中幾個共同關(guān)心的問題。
1關(guān)于水量平衡
隨著資源的開發(fā)和工業(yè)的發(fā)展,環(huán)境保護(hù)問題日益嚴(yán)峻,水資源的保護(hù)和控制更成為世界性的突出問題,我國的環(huán)境保護(hù)法和水污染防治法,對水資源的保護(hù)和水污染的控制提出了更加嚴(yán)格的要求。《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-96)中規(guī)定：選礦廠水的循環(huán)率≥90%,排放水的懸浮物含量：一級標(biāo)準(zhǔn)≤70mg/L，二級標(biāo)準(zhǔn)≤300mg/L,且將對污水排放量及污染物總量進(jìn)行限制。因而,對選礦廠的給排水設(shè)計和管理提出了更高的要求。為此,在擬定給排水系統(tǒng)和水量平衡時,就應(yīng)以充分利用循環(huán)水(回水)和減少排放為主導(dǎo)思想。
在選礦廠采取廠內(nèi)濃縮的小循環(huán)方式用于選別作業(yè),一般都可以滿足水的循環(huán)率和污水排放水質(zhì)要求;在廠地較充足的選礦廠可以采取廠外設(shè)尾礦庫的大循環(huán)方式，亦能取得合格回水,也可以實現(xiàn)較高的水循環(huán)率和污水合格排放的目標(biāo)。現(xiàn)在，我們在大部分選礦廠采取前者。有些廠礦尾礦水澄清性能很差,采取添加適當(dāng)助凝劑促使其澄清,也能滿足回水和排放要求。目前,國內(nèi)相當(dāng)數(shù)量管理良好的選礦廠已達(dá)到上述要求,大多數(shù)選礦廠也具備了完善的條件。本人認(rèn)為采用小循環(huán)時，在雨水較充裕的地區(qū)，如能把雨水收集起來用于補(bǔ)充循環(huán)水不足并替代生產(chǎn)新水；采用大循環(huán)時當(dāng)尾礦庫澄清條件良好且有地面徑流補(bǔ)給時,利用回水補(bǔ)充循環(huán)水不足并替代生產(chǎn)新水，可以減少新水的補(bǔ)給，甚至可以實現(xiàn)生產(chǎn)新水的零補(bǔ)給，當(dāng)管理進(jìn)一步完善時,也可以實現(xiàn)生產(chǎn)廢水的零排放。
目前，我們設(shè)計的選礦廠生產(chǎn)水量平衡圖一般如圖1所示。按該圖實施一般可確保較高循環(huán)水率和最低的排污量。
但是在具體實施過程并非都盡人意,存在著一些實際困難,也產(chǎn)生一些問題。
選礦工藝為確保選別指標(biāo)或擔(dān)心堵塞設(shè)備給水口,有時要求在選別作業(yè)尤其是精選段采用新水,從而使水量平衡的編制產(chǎn)生困難,循環(huán)水不能充分利用，新水消耗量增加,水循環(huán)率無法達(dá)到指標(biāo)，溢流水大量排放。實際上,這種問題是可以采取措施排除的。
選礦廠循環(huán)水由于存在著溢流排放的可能，故循環(huán)水懸浮物的控制不僅要滿足選別作業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)，還要從環(huán)保角度考慮以排放水體的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制。如以300mg/L為處理標(biāo)準(zhǔn)，水中懸浮物的數(shù)量級為萬分之三，而選別指標(biāo)品位的精度為百分之幾或千分之幾，加之殘留于精礦中的循環(huán)水是極少的,故循環(huán)水懸浮物對選別指標(biāo)產(chǎn)生的影響可以忽略。有資料記載：采用懸浮物為2000mg/L的循環(huán)水進(jìn)行生產(chǎn)性試驗考核,選別指標(biāo)與使用新水無明顯改變，足見影響甚微。但是，水中的大顆粒懸浮物和漂浮物應(yīng)當(dāng)清除，以避免對弱磁選機(jī)的多孔卸料給水管和強(qiáng)磁機(jī)的篩板造成堵塞。故當(dāng)采用無過濾處理的生產(chǎn)新水和循環(huán)水作為給水水源時，應(yīng)當(dāng)在給水主管上增設(shè)過濾器以清除大粒徑物質(zhì)。
在選礦廠的實際生產(chǎn)中常常會出現(xiàn)設(shè)備實際給、排水量與設(shè)計的相差甚遠(yuǎn)；主要原因在于編制選別礦漿流程和水量平衡的過程時，未仔細(xì)考查選別設(shè)備的實際受水能力和排水能力，或者是操作上的失誤，使水量平衡不能按預(yù)定指標(biāo)實現(xiàn)，尤其在試生產(chǎn)階段容易發(fā)生此類問題。在實際生產(chǎn)中,可能會出現(xiàn)選別設(shè)備給水能力不足，達(dá)不到預(yù)定的作業(yè)濃度或卸料水量不足等情況，原因在于選別設(shè)備是按某種定型工況生產(chǎn)的系列產(chǎn)品，在一般給水壓力下，給水的水量和排出的漿量可變范圍較小，不經(jīng)調(diào)節(jié)或不經(jīng)改造，給排水流量與礦漿流程指標(biāo)不能吻合，以致出現(xiàn)選別作業(yè)要求的給水量大大高于實際可能給入量的矛盾，造成給水管管口卡殼；反之，如控制不當(dāng)，給水量過大，作業(yè)濃度降低，也會影響選別指標(biāo)和水量的平衡。本人認(rèn)為，選礦工藝和給排水設(shè)計應(yīng)密切配合，校驗工藝設(shè)備的給排水能力，同時在生產(chǎn)操作時，應(yīng)按預(yù)定的作業(yè)濃度調(diào)節(jié)給水閥門。給排水設(shè)計時在設(shè)備給水管上增設(shè)流量計，以監(jiān)控給水量，可以收到較好的效果。
2選礦廠生產(chǎn)廢水的處理
選礦廠生產(chǎn)廢水水質(zhì)以挾帶懸浮物或部分藥劑為主要特征，其中懸浮物主要為礦粉和脈石廢渣等無機(jī)固體物，采取重力分離處理方法一般可以滿足回用和排放要求,故在一般選礦廠多利用尾礦濃縮池處理廢水,既解決了尾礦濃縮和節(jié)能輸送的目的,又解決了廢水（含尾礦水）的回收利用的需要,普遍選用普通濃縮池,實踐證明這是合理可行的。對于某些選礦廠尾礦水澄清性能很差，還需要采用高效濃縮機(jī)、加藥濃縮或送尾礦庫澄清方法處理，必須慎重決策。本人認(rèn)為采取加藥處理尾礦和廢水決非良策，因為選礦廠的尾礦和廢水混合液的濃度相對較高，且波動較大，固相物的表比面積大，藥劑消耗量大且不易掌握隨機(jī)變化的用藥量，過多或過少的藥劑對懸浮物的凝聚和絮凝都不利；還需增設(shè)藥劑制備、投加和混合反應(yīng)設(shè)施，人力物力消耗增加,運(yùn)行成本和基建投資均大幅提高；故條件允許時，不如擴(kuò)大濃縮池澄清面積采取自然澄清濃縮為宜。當(dāng)用地?zé)o法解決或顆粒集合沉降速度過慢，低于0.2～0.3m/h時，才適宜考慮加藥澄清或放棄濃縮處理方案。
當(dāng)然，選礦生產(chǎn)廢水的具體處理方案，應(yīng)經(jīng)試驗獲取可靠資料，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。
采用尾礦濃縮池處理尾礦和生產(chǎn)廢水的做法雖已沿用了多年，以前廢水的收集一般限于選礦主廠房和脫水庫，隨著水的循環(huán)率和廢水排放要求的提高，本人認(rèn)為可將各車間的除塵廢水、沖洗廢水以及廠區(qū)溢流廢水收集一并納入尾礦濃縮池中處理回用；并將設(shè)備冷卻的較干凈回水收集后送入循環(huán)水池加以復(fù)用。
污泥處理
濃縮池處理尾礦時所產(chǎn)生的污泥，一般是含有大量水分的粒狀或絮狀物質(zhì)的疏松結(jié)構(gòu)，體積較大，因此在污泥處理時主要是要降低其含水率。
目前，我們設(shè)計污泥處理的方法，一般有自然干化，機(jī)械脫水等方法。
利用自然干化場使污泥自然干化是污泥脫水中最經(jīng)濟(jì)的方法，他是用于氣候比較干燥，占地不緊張，以及環(huán)境條件允許的地區(qū)。
機(jī)械脫水與自然干化相比較，其特點(diǎn)是脫水效果好，效率高，不受氣候影響，占地面積小；適合目前選礦一般廠占地比較緊張，環(huán)境要求高的使用條件，被廣泛采用。
常用的脫水機(jī)械有真空過濾脫水機(jī)、離心脫水機(jī)、帶式壓濾機(jī)和板筐式壓濾機(jī)。這些機(jī)械脫水設(shè)備各有其不同的適用條件，選擇時應(yīng)根據(jù)處理規(guī)模、運(yùn)行費(fèi)用、運(yùn)行經(jīng)驗、污泥出路等方面的實際情況經(jīng)比較后選擇確定。
尾礦污泥經(jīng)機(jī)械脫水后形成的泥餅的處理是選礦廠生產(chǎn)廢水處理的繼續(xù)。常見一些選礦廠泥餅出來后不加處理，堆積如山，經(jīng)曬干后，一有大風(fēng)吹來，沙塵飛舞，環(huán)境極差。其實尾礦泥餅可用來制磚，做建筑材料的摻合料，做井下充填料得膠結(jié)材料等。只是目前實際利用的效果不是很好，所以泥餅的利用可以作為一個課題做一些深入的研究。
4高位水池（箱、塔）的設(shè)置
循環(huán)水系統(tǒng)是否要設(shè)高位水池（或水塔），應(yīng)當(dāng)通過對循環(huán)水系統(tǒng)用水戶情況及循環(huán)水加壓設(shè)施配置情況的具體分析，才可能有個正確的決策。循環(huán)水系統(tǒng)供給對象一般為選別作業(yè)用水，給水量比較穩(wěn)定，當(dāng)選礦廠供電安全可靠，循環(huán)水泵的工作臺數(shù)與選礦系列一致時，且可不設(shè)循環(huán)水高位水池，設(shè)備用水由水泵直供；選別系列多于循環(huán)水泵工作臺數(shù)、循環(huán)水泵采取按流量調(diào)速運(yùn)行操作時，也可以不設(shè)高位水池；高位水池的設(shè)置不但增加投資，且因循環(huán)水水質(zhì)系非凈水類，在高位水池中產(chǎn)生沉積，清理工作將非常麻煩，盡可能省去這個環(huán)節(jié)是有益的。當(dāng)選礦系列較多，而循環(huán)水泵無調(diào)速裝置，設(shè)立高位水池有利于節(jié)省電耗，但高位水池容積宜小不宜大。在某些選礦廠，選別作業(yè)中某些設(shè)備對水壓水量要求比較嚴(yán)格，設(shè)立專用高位水池穩(wěn)壓也是必要的；例如我們通常在設(shè)屋頂水箱為水力分機(jī)提供穩(wěn)壓水；設(shè)水塔為受阻沉降機(jī)提供穩(wěn)壓水。此外，某些廠礦循環(huán)水系統(tǒng)擔(dān)負(fù)沖洗水任務(wù)，設(shè)高位水池存一次沖洗水量也是一種選擇，不過更合理的方式是在循環(huán)水泵房設(shè)置專用沖洗加壓泵，沖洗用水存于循環(huán)水池而不是高位水池中。
5改善循環(huán)水泵站工況的建議
5.1安裝調(diào)速裝置
循環(huán)水系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著選礦廠主要設(shè)備用水的供給，輸送水流量較大，電耗較高，如何減少循環(huán)水系統(tǒng)不必消耗的電力，是應(yīng)引以重視的一個問題。特別當(dāng)選別系列較多，而循環(huán)水泵工作臺數(shù)較少時，一但系列變化循環(huán)水泵往往不是在高效率區(qū)間工作。為此，建議循環(huán)水泵配置調(diào)速裝置，根據(jù)生產(chǎn)系列的變化，調(diào)節(jié)環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速，使送出流量滿足循環(huán)水量要求，并使水泵在高效區(qū)間工作，盡量避免采取調(diào)節(jié)閘閥消耗能量，同時不致因選別系列的變化，而引起工作系列水量水壓的波動。調(diào)速設(shè)備可采用變頻調(diào)速、液力偶合器調(diào)速和可控硅串級調(diào)速等，調(diào)速控制可依循環(huán)水泵壓出管上的流量計讀數(shù)為控制參數(shù)。應(yīng)盡可能設(shè)計成在正常運(yùn)行時，不論安裝了幾臺循環(huán)水工作泵，只需其中一臺泵調(diào)速運(yùn)行，以節(jié)省調(diào)速設(shè)施投資。
5.2循環(huán)水池的設(shè)計
選礦廠循環(huán)水池的容積如何確定，有關(guān)規(guī)范和手冊均未做出明確規(guī)定和給出計算方法。如參照一般給排水泵站吸水井確定的方法，其有效容積僅為最大一臺水泵5min流量，則吸水池容積往往偏小，在投產(chǎn)時或停泵再啟動后出現(xiàn)循環(huán)水池抽空斷水情況，依靠新水來補(bǔ)水遠(yuǎn)不能滿足要求，從而使生產(chǎn)運(yùn)行無法維持。選礦廠循環(huán)水系統(tǒng)的特點(diǎn)是流量大，流程遠(yuǎn)，在一般無高位貯水池時，系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力全依賴于循環(huán)水池。本人認(rèn)為，正確的確定吸水池容積，應(yīng)掌握循環(huán)水加壓進(jìn)入選別作業(yè)再返回環(huán)水池所經(jīng)歷的流程和設(shè)施，測算流程系統(tǒng)的總?cè)萘浚烙嬒到y(tǒng)中各種設(shè)備容器從空到充水溢流可能經(jīng)歷的時間和流量，依此確定吸水池容積。循環(huán)水送入系統(tǒng)后水池接近低水位時返回的循環(huán)水已進(jìn)入吸水池補(bǔ)水，不致造成抽空斷水，且當(dāng)選別系列減少時，系統(tǒng)中多余循環(huán)水可存于吸水池中，而不致造成過多溢流排放。可見系統(tǒng)容量的不同循環(huán)水池的容積亦不相同。現(xiàn)在，我院的常規(guī)做法是參照玻璃廠的經(jīng)驗，循環(huán)水池的容積一般取30分鐘～2小時的系統(tǒng)循環(huán)水量，具體大小根據(jù)場地情況確定，實際使用效果不錯。此外，考慮到環(huán)水挾帶少量懸浮物的特征，循環(huán)水池應(yīng)定期清理，為了使清理期循環(huán)水系統(tǒng)正常供水，建議循環(huán)水池至少分為兩格，底部加連通閥門，正常生產(chǎn)時連通閥門打開，清理期間關(guān)閉連通閥門，分格進(jìn)行清理，并維持環(huán)水系統(tǒng)正常運(yùn)行。
5結(jié)語
給排水設(shè)施設(shè)計的合理性、操作性、適應(yīng)性和可靠性是選礦廠維持正常和高效生產(chǎn)的重要前提，也是環(huán)境保護(hù)和水污染防治的基本要求；所以，設(shè)計人員在設(shè)計時應(yīng)綜合考慮技術(shù)、工程投資等各方面的因素，通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，確定安全可靠的方案，選用質(zhì)優(yōu)、價廉的給排水設(shè)備，為廠方提優(yōu)質(zhì)的設(shè)計。當(dāng)然，給排水系統(tǒng)的科學(xué)管理和嚴(yán)密監(jiān)控是實施上述要求的根本保證。設(shè)計和生產(chǎn)管理的協(xié)調(diào)配合才是促進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)不斷完善、不斷發(fā)展的有力保證。
參考文獻(xiàn)
1.《選礦設(shè)計手冊》冶金工業(yè)出版社
2．《尾礦設(shè)施設(shè)計》冶金工業(yè)出版社
3．《給水排水設(shè)計手冊》第5冊中國建筑工業(yè)出版社
4．《給水排水設(shè)計手冊》第6冊中國建筑工業(yè)出版社
第3篇
關(guān)鍵詞：煤礦給排水循環(huán)冷卻水污水處理給排水設(shè)計
AnApproachtoSomeQuestionsinWaterSupplyandDrainageDesignforcoalmines
AbstrAct：ThecurrentsituationofwatersupplyAnddrainageincoalminesandexistingproblemsareanalyzed.problemsexistinginthedesignofwatersupplyanddrainageforcoalminesaswellasthewayforwardforimprovementarestudiedintheaspectsofselectionofwatersupplysourceswatersupplyinmines，treatmentofcirculatingcoolingwaterforminingindustrialsitesandofwastewaterfromcoalmines，etc.Discussionsaremadeonrationalutilizationoftheeffluentwaterresourcesinminesandrationaldispositionofwatersupplyanddrainagesystemsandcirculatingwatersystems，withaconclusionmadethatfeasiblesolutionsforthetreatmentofcoalminewastewatermustbeselectedincombinationwithpractice.
Keywords：coalminewatersupplyanddrainage；circulatingcoolingwater；wastewatertreatment；watersupplyanddrainagedesign
煤礦給水設(shè)計的基本任務(wù)是滿足礦井建設(shè)生產(chǎn)對水量、水壓和水質(zhì)的要求。主要包括礦井工業(yè)廣場的生產(chǎn)、生活及消防用水；各類工業(yè)設(shè)備的冷卻循環(huán)用水；礦井住宅區(qū)的生活及消防用水；礦井井下給水。
煤礦排水設(shè)計的基本任務(wù)是將礦井工業(yè)廣場及居住區(qū)產(chǎn)生的各類生產(chǎn)廢水、生活污水及雨水有組織的、符合環(huán)境保護(hù)要求排入地面水體。
煤礦給排水設(shè)計與城市給排水設(shè)計相比較有許多相似之處但又有其特殊性。一方面生產(chǎn)生活需要大量用水，另一方面煤礦開采又大大破壞地下水資源。在煤礦建設(shè)過程中，怎樣才能符合市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律，進(jìn)行商業(yè)化、城市化給排水設(shè)計，怎樣合理利用水資源，保護(hù)地面水環(huán)境，是煤礦給排水設(shè)計工作者必須重視的問題。本文結(jié)合多年從事煤礦設(shè)計的實踐，對煤礦建設(shè)給排水設(shè)計存在的若干問題提出自己的看法。
1給水設(shè)計
1.1水源的選擇
目前大多數(shù)礦井工業(yè)場地及居住區(qū)供水以取水源井地下水為主要供水水源、礦井水凈化后回用作為輔助供水水源。
1.1.1存在問題
以上供水方式存在下列問題：
①為保證礦井生產(chǎn)、生活用水，必須建許多水源井，以淮南礦區(qū)為例，潘三、謝橋煤礦均建有10多座水源井，這些水源井的泵房及設(shè)備投入大，且每座水源井還得征地保護(hù)。水源井輸水管路較長。另外水源井取水能耗高，以淮南地區(qū)為例，一般成井深度超過80m，需要15～22KW的深井泵將地下水提升送至工業(yè)場地及居住區(qū)水池。
②工業(yè)場地及居住區(qū)供水設(shè)施分散，重復(fù)建設(shè)較多。特別是工業(yè)場地礦井水供水為非飲用水系統(tǒng)與水源井供水系統(tǒng)必須分開設(shè)置，連管道亦單獨(dú)建設(shè)。因此，供水系統(tǒng)投資較高。
③礦井水利用率低，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。
1.1.2解決辦法
因此，在進(jìn)行煤礦給水設(shè)計時應(yīng)解放思想，打破慣用的供水模式，充分利用礦井排水資源，在礦井工業(yè)場地建一座集中式的凈化水廠，將礦井排水處理為生活飲用水，負(fù)責(zé)向礦井工業(yè)場地和居住區(qū)供水。以安徽省兩淮地區(qū)的礦井排水為例，礦井排水中除懸浮物和細(xì)菌外，其余理化及毒理指標(biāo)都符合生活飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。大多數(shù)礦井排水經(jīng)處理后全部回用足以保證礦井工業(yè)場地和居住區(qū)的生產(chǎn)、生活用水。部分水量充足的礦井滿足自己用水外還有富余，凈化水廠可在收取一定的水增容費(fèi)和管網(wǎng)建設(shè)費(fèi)后，向附近居民供水。礦井水凈化處理流程如圖2所示。
1.1.3采用凈化水的優(yōu)勢
采取凈化礦井水供水模式的優(yōu)點(diǎn)主要有：
①充分利用了地下水資源，由于氣候條件、地理、地質(zhì)環(huán)境不同，我國水資源的時空分布極不均勻。煤礦建設(shè)一方面大量礦井排水污染環(huán)境；另一方面由于地下水資源被破壞導(dǎo)致礦區(qū)供水嚴(yán)重短缺；礦井水凈化回用，大大減少地下水的開采量，避免水資源緊缺矛盾，有利于礦井周圍工農(nóng)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，因而環(huán)境和社會效益顯著。
②大大減少了煤礦給排水設(shè)施重復(fù)建設(shè)，節(jié)省大量建設(shè)資金。礦井水充分回用，工業(yè)場地的供水管網(wǎng)、給水構(gòu)筑物及設(shè)備單一化，投資大大節(jié)省；同時減少了新建水源井、輸水管路、道路、征地費(fèi)用以及若干年后由于煤礦開采引起地表沉降而導(dǎo)致的水源井、輸水管路及道路的重建費(fèi)用；減少了礦井排水的處理費(fèi)用［2］。
③管理、運(yùn)行費(fèi)用降低；
④供水成本降低。
1.2井下供水設(shè)計問題探討
隨著采掘工藝的機(jī)械化，自動化程度的提高，為滿足生產(chǎn)安全和防塵的要求，煤礦井下供水的范圍越趨廣泛，其主要供水對象歸納起來有：采掘工藝防塵用水、生產(chǎn)用水、消防用水。對于井下各用水點(diǎn)用水設(shè)備的用水量及水壓要求，在煤礦設(shè)計規(guī)范中已有規(guī)定，本文不再贅述，下面主要就井下消防灑水設(shè)計存在的問題作一些探討。
1.2.1水源選擇
目前大多數(shù)礦井設(shè)計中都將地面生產(chǎn)生活供水水源作為井下供水水源。由地面用管道將水引至井下，采用集中供水方式。其優(yōu)點(diǎn)為水質(zhì)可以保證，不需增加管理人員，對于用立井及斜井開發(fā)的礦井，井下水壓較大，能滿足采掘設(shè)備以及灑水器的水壓要求，一般不需加壓。缺點(diǎn)是井筒內(nèi)管道長，部分礦井垂直向下高達(dá)1000m，井底大巷水壓過大，使用不安全，特別對井筒深、井巷長者尤甚。其實，井下供水水源還有其他方案可供選擇：如利用井下深部底板水源、利用井下排水。
①利用井下深部底板水源。若井底大巷內(nèi)底板下有較好的含水層，可采取向下鉆水源孔取水，借用地下水的承壓水頭滿足井下采掘設(shè)備、灑水器及消防用水的水壓要求。采取深部底板鉆孔分散供水的優(yōu)點(diǎn)：井下供水管道短，不耗電，節(jié)能，管道承壓低，使用安全。缺點(diǎn)是必須做較多的水文地質(zhì)工作，因為并非在井下所有地點(diǎn)打鉆孔均可取到水。
②利用井下排水。當(dāng)井下排水量較大，而且大部分為疏干底板水時，由于水量大，水較清，可在井下建水倉，稍作沉淀后，用泵送至井下供水管網(wǎng)。
綜上所述，我們在進(jìn)行礦井井下供水設(shè)計時，應(yīng)認(rèn)真分析水文地質(zhì)資料，視各礦井的實際情況因地制宜。當(dāng)井下有疏干水或底板含水層近且水量大時，宜優(yōu)先選擇井下疏干水或井下鉆孔取水做水源。當(dāng)井下水質(zhì)很差或不具備取水條件時，應(yīng)從地面供水。?
1.2.2井下防塵灑水及其自動化問題
井下防塵灑水主要為消除巖塵及煤塵，盡量使井下風(fēng)流中的巖塵濃度控制在2mg/m3以下，煤塵濃度控制在10mg/m3以下，保證煤礦生產(chǎn)安全及工人身體健康。但實際情況是許多礦井井下煤塵濃度超標(biāo)，而防塵灑水設(shè)備卻閑置不用，分析其原因，有生產(chǎn)管理與思想認(rèn)識不足，不夠重視問題，亦有設(shè)計不能使灑水器自動化工作，管理不便的問題。由于井下運(yùn)輸中煤流不均勻，尤其是裝車點(diǎn)或翻籠都是間歇工作的，灑水器時開時停，人工操作不方便也不及時。無煤時也灑水，導(dǎo)致水到處漫流或影響皮帶運(yùn)行等。結(jié)果是工人干脆不開灑水器。設(shè)計上可采取下列措施達(dá)到灑水器自動啟閉：在灑水器前管道上加電磁閥及在煤流控制點(diǎn)設(shè)置光感器。當(dāng)有煤流通過或礦車到達(dá)裝車點(diǎn)及罐籠，光線被擋，光電器作用打開電磁閥，灑水器噴水，反之立即關(guān)閉。這樣不但方便管理，又節(jié)約用水，更主要保證生產(chǎn)安全。因此，在井下防塵灑水的系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)力求實現(xiàn)自動化。
1.2.3井下給水管道防腐及管材選擇
井下管道防腐一直是井下供水設(shè)計的難題，由于井下環(huán)境條件較差，空氣濕度大，管道極易腐蝕。而且因為承壓較高，往往使用無縫鋼管或鍍鋅鋼管。目前，民用建筑用來取代鍍鋅鋼管的pp－R管，其公稱壓力已達(dá)2.5mpa，該管不存在防腐問題，在以后的井下供水設(shè)計中，當(dāng)管道工作壓力不大于1.6mpa時，可做一些試用研究工作。
1.3工業(yè)廣場循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計
由于煤礦通風(fēng)、瓦斯抽放、井下滅火的需要，在礦井工業(yè)廣場一般建有空壓機(jī)站、瓦斯抽放站及制氮站。而空壓機(jī)、瓦斯抽排機(jī)、制氮機(jī)等設(shè)備均需用水冷卻。因需水量較大，采用循環(huán)冷卻水。其供水流程如圖3所示。
1.3.1循環(huán)水系統(tǒng)重復(fù)設(shè)置問題
目前大多數(shù)礦井循環(huán)水設(shè)計均采用空壓機(jī)站、制氮站、瓦斯抽放站等各自配套循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。采用這種分散設(shè)置存在以下弊端：
①冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的水池、泵房等構(gòu)筑物及水泵、冷卻塔、軟化水等設(shè)備重復(fù)建設(shè)，占地大，投資高；
②冷卻水池、冷卻設(shè)備布置在被冷卻設(shè)備車間附近，導(dǎo)致車間衛(wèi)生環(huán)境較差；
③分散設(shè)置能耗高，運(yùn)行費(fèi)用高；
④操作、管理人員較多，且技術(shù)力量分散。空壓機(jī)站、制氮站、瓦斯抽放站對冷卻用水的水質(zhì)要求均為軟化水，冷卻進(jìn)水溫度均要求小于35℃，設(shè)備出水溫度39～42℃。因此，礦井建設(shè)設(shè)計應(yīng)綜合考慮，在礦井工業(yè)場地適當(dāng)位置設(shè)計一座循環(huán)水中心站，通過管道向各被冷卻設(shè)備供水，設(shè)備冷卻出水通過管道自流至循環(huán)水中心站。這樣設(shè)置不但可克服上述分散設(shè)置的許多缺點(diǎn)，而且設(shè)備的維修、更換對生產(chǎn)影響小；節(jié)能降耗明顯；便于對循環(huán)供水出現(xiàn)的技術(shù)問題組織力量攻關(guān)［3］。
1.3.2冷卻設(shè)備的合理配置問題
從已投入運(yùn)行的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的使用效果來看，循環(huán)冷卻水設(shè)備與被冷卻設(shè)備配置不合理，導(dǎo)致冷卻效果不佳或節(jié)能效果很差，以淮南煤礦的潘三、謝橋礦井空壓機(jī)站循環(huán)冷卻水系統(tǒng)配置為例，空壓機(jī)站一般有3～5臺空壓機(jī)，根據(jù)井下通風(fēng)情況，可合理調(diào)節(jié)空壓機(jī)啟閉臺數(shù)，而循環(huán)水系統(tǒng)水泵配置采用一臺冷水泵、一臺熱水泵、一臺互為備用泵。冷、熱水泵流量按空壓機(jī)組最大通風(fēng)時所需冷卻水量選型，這樣配置的結(jié)果，不論空壓機(jī)組開啟幾臺，冷卻水泵均按最大流量在運(yùn)行，而且空壓機(jī)開啟臺數(shù)轉(zhuǎn)換頻繁時，冷卻水量調(diào)節(jié)只能靠頻繁調(diào)節(jié)冷、熱水泵出口管道閥門的開啟度，很難控制，有時導(dǎo)致空壓機(jī)冒水現(xiàn)象，為便于調(diào)節(jié)，又不得不在出水管上增加旁路回水。這種運(yùn)行方式對水泵使用壽命影響大，能耗高。因此，在循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計時，一定要根據(jù)被冷卻設(shè)備運(yùn)行時需水量的變化情況合理配置冷卻設(shè)備，如冷、熱水泵、冷卻塔、軟化水裝置的臺數(shù)及流量搭配等。若從節(jié)能的角度出發(fā)，還可以考慮在循環(huán)水系統(tǒng)的冷、熱水泵上增加變頻調(diào)節(jié)功能，使流量調(diào)節(jié)隨被冷卻設(shè)備需水量變化更合理。雖然增加變頻調(diào)節(jié)功能一次性投資有所增大，但4～5a的節(jié)能費(fèi)用就可收回增加的投資［4］。
2煤礦排水設(shè)計存在問題
煤礦排水設(shè)計的難點(diǎn)是生活污水處理設(shè)計，煤炭系統(tǒng)新建礦井非常重視環(huán)保建設(shè)，并投入了大量的環(huán)保建設(shè)資金。煤炭設(shè)計部門也對生活污水處理進(jìn)行了多工藝、多方案比較與探索。如淮南地區(qū)，潘二礦的生物曝氣工藝、潘三礦的生物轉(zhuǎn)盤工藝、謝橋礦的表面曝氣工藝、新集礦的氧化溝工藝。但從投入使用的實際效果及資金利用率來看均不理想。下面對煤礦生活污水處理作一些分析與探討。
2.1煤礦生活污水處理設(shè)施重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象普遍
目前部分煤礦礦井工業(yè)場地和居住區(qū)各建一座污水處理廠，這樣兩處征地，重復(fù)建設(shè)，投資大大增加，運(yùn)行能耗高，管理費(fèi)用高，技術(shù)力量分散，噸水處理成本高。一般來說，礦井工業(yè)場地和居住區(qū)相距不是很遠(yuǎn)，合建一座污水處理廠更合理，考慮從居住區(qū)向工業(yè)場地排水，管道埋設(shè)太深，可在中間設(shè)置污水提升泵站，或者在工業(yè)場地與居住區(qū)中間地段征地建設(shè)污水處理廠。采取合建方式，不但可節(jié)省投資，更主要可大大降低運(yùn)行成本。
2.2污水處理設(shè)計參數(shù)選擇不合理
進(jìn)行煤礦生活污水處理廠設(shè)計時，對污水中污染物指標(biāo)BOD5、CODCr、SS取值，不是按實測，也不是用類比，而是套用城市生活污水污染物指標(biāo)為設(shè)計依據(jù)，以BOD5為例，城市生活污水為200mg/L，而實際煤礦BOD5值一般只有70～80mg/L。由于生活污水中有機(jī)物含量太低，致使原來設(shè)計的不少活性污泥法處理工藝，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中微生物得不到最低限度的營養(yǎng)物質(zhì)，而被“餓死”、分解、礦化，形不成活性污泥。為此不少處理廠停止了回流活性污泥，保持了原來設(shè)計中的曝氣環(huán)節(jié)，使原來的設(shè)計失去了核心環(huán)節(jié)--活性污泥及其工藝過程，變成了簡單的一級強(qiáng)化處理。即使氧化溝污水處理工藝，也存在同樣的問題，往往設(shè)計流程中的回流活性污泥回流不起來，致使原氧化溝系統(tǒng)變成了附加曝氣的帶狀平流沉淀池；原設(shè)計中的不少配套設(shè)施成為多余，如消泡池、污泥集中處理池和污泥晾曬場等，造成了大量資金的浪費(fèi)[5]。
山西古交礦區(qū)的許多礦井采用二級生物接觸氧化法處理煤礦生活污水，效果很好。此工藝的特點(diǎn)是能適應(yīng)礦區(qū)低濃度、變化大的污水，同時投資省，操作維護(hù)也比活性污泥法簡單。它的原理是利用固體濾料表面所形成的生物膜凈化廢水。可利用的濾料是多種多樣的，如爐渣、玻璃鋼或塑料蜂窩狀材料、半軟性纖維球等[6]。
因此，在進(jìn)行煤礦污水設(shè)計時，一定要分析進(jìn)水污染物指標(biāo)，選擇適用性強(qiáng)、耐沖擊負(fù)荷高的污水處理方案，提交環(huán)境保護(hù)部門專家組審查后確定最終處理工藝。
3結(jié)語
總之，煤礦建設(shè)的水資源化，煤礦給水系統(tǒng)，循環(huán)水系統(tǒng)的合理配置，煤礦污水治理與環(huán)境保護(hù)等問題，值得煤礦給排水設(shè)計工作者深入研究與探討。
參考文獻(xiàn)：
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［4］陳培康，裘本昌.給水凈化新工藝［m］.北京學(xué)術(shù)書刊出版社，1990.
