节能环保型设备清洗与污水处理综合装置 14页

节能环保型设备清洗与污水处理综合装置王东发一、前言煤矿井工设备包括：采煤机、掘进机、刮板机、液压支架、工程机械等，这些设备在井下或者露天环境条件下长期服役，设备上非常容易附着或沉积大量的泥垢、油垢以及其他杂质，在一定程度上影响了设备的使用和维护保养工作，因而需要经常清洗清除这些附着在矿场设备上的各种垢污，以满足设备维护保养的要求。由于设备体积庞大，附着的垢污很多，增加了清洗的难度，对清洗设备和清洗工艺提出了更高的要求。本项目主要采用高压水射流的方法对煤矿井工设备进行清洗，并配套采用了先进的污水循环使用的综合处理工艺。首先利用高压冷/热水泵机组产生高压冷水或高压热水，并通过喷枪和喷嘴产生高速水射流，清洗并清除各种矿场设备表面附着的各种垢污，清洗后的污水综合处理后能循环使用或达标排放，形成的固体废弃物按环保部门的要求集中处理。㈠、将清洗装置和污水处理装置设计在同一侧工房内930矿车清洗车间，中间为清洗作业的高大主厂房，两侧为清洗作业的配套房，按照设计清洗装置安装在一侧配房内，而污水与污泥处理装置安装在另一侧的配房内。由于矿车重量大，对地面负荷要求高，所有工艺水管线和电路不允许安装在地面或者地下沟槽内,只有安装在主厂房的大门上面，造成丁艺管线的线路长，水路和电\n路的压降较大，工程施工的工作量也比较大。井工设备清洗车间，将清洗装置和污水处理装置设计在同一工房内，比较好的解决了上述问题。㈡、取消了污水预处理装置930矿车清洗车间的运行表明，污水预处理装置的运行效果并不理想，这是因为矿车上的垢污经过高压水射流的冲洗，大的固体颗粒落地形成了污泥，小的固体颗粒与水混合形成了泥浆，这些泥浆在固液分离装置里并不能得到有效的分离。在井工设备清洗车间的设计时，不再考虑污水预处理装置。㈢、取消了中水池和中水加压泵井工设备清洗车间采用了不锈钢组合循环使用水箱，其储水量是930车间循环使用水箱的2倍，污水处理后形成的中水，经过紫外线消毒后，由处理排水泵直接输送到循环使用水箱，与930清洗车间相比，节省了中水池和中水加压泵的设计。㈣、减少了对场地资源的占用经过上述设计的优化和改进，井工清洗车间与930清洗车间相比，清洗装置和污水处理装置的能力相同，但整套装置的场地占用面积由435m〃减少到了300m2,节省了场地资源和相应的投资。关键词：节能环保污水处理二、井工清洗车间的优化设计㈠、井工设备高压清洗装置的优化设计\n1、矿车高压清洗装置的组成与工艺流程高压清洗装置的主要功能是：利用高压冷/热水泵机组产生高压冷水或高压热水，通过喷枪和喷嘴产生高速水射流，并通过高压水射流清洗并清除各种井工设备表面附着的各种垢污。高压清洗装置主要包括：高压冷热水清洗系统、冷水储存供应系统、热水加热与储存供应系统，其组成与工艺流程图如图2-1所示。其中\n图2-1高压清洗装置组成与工艺流程图蓝色框图表示高压冷热水清洗系统，主要包括：高压清洗控制柜、彼此独立的清洗装置4套，每套清洗装置又包括：清洗工位、\n现场清洗操作控制箱、冷热水两用高压陶瓷柱塞泵机组、冷热水进水控制阀组、压力流量控制阀组、延时停机控制单元、高压清洗机构，高压清洗机构具体包括：高压水输送管路、高压清洗胶管、高压动态密封转盘、高压清洗喷枪等。其主要功能是在清洗工位对矿场设备与部件进行清洗作业。绿色框图表示冷水储存供应系统，主要包括：组合式不锈钢水箱、水箱底座、水位显示单元、自來水进水控制电磁阀、低水位浮球开关、高水位浮球开关、排污球阀等，主要功能是为清洗泵机组和热水锅炉水箱提供进水的水源。红色框图表示热水加热与储存系统，主要包括：常压电热水锅炉、锅炉热水循环泵、锅炉与水箱换热器、热水加热储存箱、热水储存箱补水泵、锅炉膨胀水箱、锅炉控制柜等，其主要功能是为清洗装置供应热水。2、矿车高压清洗装置的技术特点⑴、各个清洗工位和清洗装置的独立性强，可以有效适应清洗任务的变化，提高清洗的效率井工设备清洗车间属于通过式清洗场地，在清洗间内每次可同时容纳二套井工设备的清洗。在清洗房共设计四个独立的清洗工位,每个清洗工位设计二个清洗平台（Om标高清洗平台，3m标高清洗平台），并给每个清洗平台设计了相互独立的清洗装置，操作者可以根据清洗任务的多少，启用不同数量的清洗工位和清洗装置，提高清洗作业的效率。⑵、优化了清洗装置压力与流量的配置，提高了设备清洗的效清洗装置采用了世界上著名的高压陶瓷柱塞泵，泵流量为：41L/min,泵设计压力为：18MPa,实际清洗压力为：15.OMPa,优化\n了压力与流量的配置，提高了清洗的效率与效果。⑶、优化设计了安全独立的清洗操作控制箱，操控性好，安全可靠本项目在每个清洗工位设计了相互独立的24伏电压驱动的清洗操作控制箱，可以安全有效地控制清洗装置的启动与停止，随时选用冷水清洗或者热水清洗，并实现了“开水才能开机，关水自动停机”的功能。⑷、优化设计了清洗装置的延时停机模块，节能安全每个工位的喷枪停止清洗作业时，系统会启动延时停机单元;延时未到时，有一个喷枪开始清洗作业，延时程序会自动停止，不影响清洗作业；延时结束时，高压泵机组会自动停机；这样既节约了水资源和大量的电能，又保证了清洗作业的连续性，同时又延长了高温高压泵机组和喷射机构的使用寿命。⑸、采用了换热式双锅炉控制系统，大幅延长了电加热锅炉的维护周期与使用寿命在热水储存箱内设计有波纹管换热器，锅炉内的热水在循环水泵的驱动下通过波纹管换热器，实现与锅炉的热交换，热水储存箱\n内的低温水逐步被加热成高温热水。锅炉内被加热的水与热水储存箱内被加热的水隔离，热水储存箱内加热的是清洗用水，锅炉内被加热而实现闭路循环的是纯净水，不会产生水垢，这样可以大幅降低电加热锅炉的维护工作量，并有效延长了锅炉及其电加热管的使用寿命。㈡、污水处理与污泥处理的优化设计1、污水与污泥处理装置的结构与工艺流程含油污水与污泥综合处理装置主要包括：污水处理装置（蓝色框图）和污泥处理装置（红色框图）。装置的结构组成与工艺流程框图见图3-1。污水加药泵浮油清除装置UI\n反应箱搅拌器中间输送泵污水配药箱污水配药搅拌器沉淀池定时排泥泵杂质浓缩＞液储存池高效沉淀分离箱污水配药阀I污泥转运翻斗车油水二级分离单元带压自来水自动泡药机杂质浓缩液加压泵卧螺离心泥水分离污泥加药泵油水三级分离单元紫外在线消毒器处理排水泵污水收集沉淀池◄清洗设备进行清洗◄循环使用水箱图3-1：污水与污泥综合处理装置结构与工艺流程框图污水与污泥的处理流程说明：1.清洗后形成的污水首先进入“污水收集沉淀池”，沉淀溢流后的污水进入“污水储存沉淀池”。2.“沉淀池定时排泥泵”可以手动或者定时将污水储存沉淀池底部积累的杂质浓缩液送入“杂质浓缩液储存池”。3.“污水储存沉淀池”内装有水位传感器，当池内的实际水位高于设定的最高水位时，整套污水处理装置将自动运行，当池内的实际水位低于设定的最低水位时，整套污水处理装置将停止运行。\n1.将污水絮凝剂加入污水配药箱的储药槽内，打开污水配药阀，带压自来水将进入储药槽内，在配药搅拌器的搅拌下，系统将自动将污水絮凝剂按比例配制成污水絮凝剂溶液。污水处理剂溶液快用完时会自动报警，提醒操作人员添加污水处理剂。2.污水处理装置启动以后，“污水输送泵”将带压污水，送入污水反应箱，并与污水加药泵输送的污水絮凝剂溶液进行混合搅拌，污水在反应箱内进行充分的絮凝反应，水中的絮凝物开始沉淀,水中的部分油滴上浮形成浮油，在反映池的浮油清除工位，通过''浮油清除装置”进入“污油储存箱”。3.反应池内的污水通过“中间输送泵”进入“高效沉淀分离箱”的下部，在污水缓慢上升的过程中，水中的固体杂质逐渐浓缩积累于沉淀池的底部，水中的油滴会逐渐聚合并上升到沉淀池的水面形成浮油，并通过沉淀池的溢流口进入反应池的浮油清除工位。4.沉淀池内澄清的污水依次通过“油水二级分离单元”和“油水三级分离单元”，水中的微量油被进一步分离，使水中的含油指标达到国家排放标准；处理过的污水通过“处理排水泵”加压和紫外线的在线消毒以后，进入“循环使用水箱”，提供给清洗装置，实现污水的循环使用。5.在污水处理的过程中，高效沉淀箱底部形成的杂质浓缩液自动间歇排放，进入“杂质浓缩液储存池”。6.通过自动泡药机将污泥处理剂按比例配置成污泥处理剂溶液。7.杂质浓缩液加压泵输送的杂质浓缩液与污泥加药泵输送的\n污泥处理剂溶液，在污泥混合反应器内进行混合和絮凝反应后，进入卧螺离心泥水分离机进行固液分离，分离后的污泥进入污泥转运翻斗车，分离后的污水返回污水储存沉淀池。3、污水与污泥处理装置的技术特点%1处理装置可以适应污水原水的变化，处理效果可以满足设计要求和国家污水排放标准%1污水处理的工艺和装置可以满足间歇自动运行的要求%1污水处理装置运行稳定，不需要反洗作业和排气作业，除了人工加入和消耗污水处理剂外，基本上没有维护工作量%1污水紫外消毒技术，经济实用，环保节能%1“沉淀池定时排泥泵”可以手动或者定时将污水储存沉淀池底部积累的杂质浓缩液送入“杂质浓缩液储存池”，“污水储存沉淀池”的清池周期可以延长到一年以上%1采用卧螺离心污泥分离技术和高架底座设计，工艺装备先进，污泥转运方便%1污水和污泥处理装置设计在室内，可以全天候运行4、智能化操作清洗车间是一个小型节能环保车间，除了清洗功能外，它具有智能化污水处理再循环利用的功效，与传统清洗车间相比，既简单操作，又安全节能。车间主要由清洗系统区、污水处理系统区和员工办公区三部分\n组成。清洗系统区是由冷热水箱、高压泵机组和高压水枪连接在一块,热水箱内含有智能电锅炉装置，并且它具有保温作用。电锅炉运行前，我们可以通过人机界面对话，将实际需要的信息参数（温度、时间）输入到电锅炉系统。与热水箱相连的冷水箱不仅为高压泵机组供水，当热水箱水位低于设定值时，冷水箱自动开启，进行补水。当冷水箱水位低于设定值时，中水供水系统也会自动加水。在这样情况下，清洗工作才能保证正常运作。设备清洗后，车间的污水、污泥以及油污全部汇集到污水处理系统区。污泥沉淀在污泥池，油污和澄清的污水由溢流口流入污水池。这样实现污水、污泥初级净化分离。当污水池内的水位高于设定值时，浮游分离系统就会自动启动，将浮油提取到固定容器。污水由污水进料泵自动输送污水反应箱，并与污水加药泵输送的药剂溶液混合搅拌，污水发生絮凝发应。中间输送泵将反应池内絮凝的污水送达污水处理箱的底部，澄清的水缓慢上升，通过油水二级分离和油水三级分离，水中的微量油被进一步分离，分离后的清水通过紫外线消毒后，流入冷水箱。污水处理箱底部形成的杂质浓缩液通过双时间循环继电器，间歇排放到污泥池。污水处理系统区另外一个污泥处理系统。当需要处理污泥时,启动自动泡药机自动泡药，合上污泥控制柜的所有开关，调整污泥进料量和药剂的加入量，使离心机进料口的污泥絮凝良好。污泥溶液含固量较高时，调整差转速。要求排泥较干时，减小差转速。污\n泥综合处理后,产生的硬泥被外运出去，离心产生的污水排入污水池。在车间内，这一系列的操作，以人机对话的形式和巧妙应用先进的控制系统,保证各种工序的合理进行。车间由水变成污水，由污水又转化为中水，让水资源循环利用的整个过程，实现机电一体自动化和开创环保节能新时尚O三、经济效益和社会效益分析井工清洗车间的优化设计，实现了污水的循环使用，做到了生产、节能、环保的有机统一，产生了显著的经济效益和社会效益,具有广阔的推广应用前景。㈠、经济效益分析1、节约的水资源清洗作业采用两班工作制，每天合计工作16小时，设备的使用率按80%计算，4台泵每天清洗的循环用水量为:126每年清洗的循环用水量为：45360其中中水的使用量占80-90%,则污水循环使用以后，每年节约的水资源为36288方，工业用水的成本按4元/m3计算，每年节约的水费为：14.5万元。2、节约的电资源根据统计，热水用量大约占整个用水量的30%,热水平均温升约50度。传统的清洗车间（安家岭和安太堡），清洗泵的流量为:100L/min,井工清洗车间采用的高压泵流量为：41L/min。清洗泵压力和流量的优化配置，每年能节约大量的水资源和电资源，每年节约的电能为：\n（100-41）X4X60X16X360X80%X30%X4.18X504-3600=1136424（度电），工业用电按每度1元计算，每年节约的电费为113.6万元。3、节约的污水沉淀池污泥清理费用传统的污水处理设计，沉淀池污泥清理周期不超过1周，每次沉淀池清理污泥作业，都需要吊车、挖掘机、运输翻斗车配合作业1-2天时间，耗费大量的人力、物力和财力，每次沉淀池清理污泥作业的费用不低于0.5万元，每年节省的沉淀池污泥清理费用为：12X4X0.5=24（万元）。4、节省的环保处理罚款随着国家和当地政府对环保问题重视程度的提高，清洗废水不达标排放而面临的罚款风险将越来越大。井工设备清洗车间，清洗后的废水经过综合处理后实现了循环使用，在节省大量水资源的同时,也消除了污水超标排放所面临的罚款风险。5、节省的设备返修费用井工设备清洗工艺的实施，将有效提高精工设备维修保养的质量和稳定性，降低设备返修率1个百分点以上，井工维修中心每年的维修产值大约为6000万，则每年节约的车辆返修费用为：60万元。6、污水与污泥处理的成本费用井工设备清洗车间，每年清洗的循环用水量为：45360mJ污水处理的成本主要包括：电费和污水处理剂的费用，根据测算和处理\n现场的数据分析，每方污水处理的综合成本不超过1.5元，每年污水处理的成本费用约为：6.8万元。综上所述，井工设备清洗车间采用清洗工艺和污水循环使用以后,每年所产生的经济效益不低于：(14.5+113.6+24+60)-6.8=205(万元)㈡、社会效益分析井工设备采用清洗工艺和污水循环使用以后，在产生显著经济效益的同时，也将产生显著的社会效益，主要包括：1、井工设备清洗工艺的实施，有效提高了精工设备维修保养的质量和稳定性，也提高了这些设备的运行稳定性和利用率，对生产任务的完成将产生积极的作用。2、井工清洗车间污水循环使用以后，节约了大量的水资源，同时避免了大量清洗污水排放对周围环境造成的污染，对当地经济和社会的持续稳定发展作出重要贡献。3、井工设备采用清洗工艺以后，给企业和工人创造了洁净的生产场地、洁净的设备和工件、洁净的工作服装、干净的手套等，改善了工人的劳动条件和环境，有助于提高企业的综合管理水平和工厂清洁生产的整体水平。