開灤唐山礦A區3號井洗煤水凈化工程設計

畢東華

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津 300250）

開灤唐山礦A區3號井洗煤水凈化工程設計

畢東華

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津 300250）

開灤唐山礦A區3號井洗煤廠污水未經處理直接排入陡河，對陡河及沿岸環境造成嚴重污染，并且長時間淤積河道就會影響河道行洪。因此，為凈化環境并確保河道行洪安全，需對洗煤污水進行凈化處理，使排入陡河的水質滿足環保要求。

開灤唐山礦；A區3號井；洗煤水；凈化

1 工程概況

開灤唐山礦A區3號井排水末端緊鄰陡河，上游800m處為陡河勝利橋橡膠壩，3號井排水溝穿公路段為一2孔排水涵洞，洗煤水凈化工程沉淀池進口即與排水涵洞出口相接。

由于A區3號井排水溝所排水質為洗煤廠污水，污水主要成分為煤粉，煤粉與水混合沉淀后成為煤泥，如污水不經處理直接排入陡河，將對陡河及沿岸環境造成嚴重污染，并淤積河道，影響河道行洪。因此，根據環境整治要求及河道行洪需要，需盡快對排水溝污水進行凈化處理，使排入陡河的水質滿足環保要求。

2 工程地質

工程區位于陡河勝利橋橡膠壩下游800m處，場地地層由河道淤積腐質層及河洪相沉積的粉土、細砂及粉質粘土組成。表層河道淤積腐質層為黑灰色含有機質及煤泥臭味，呈流塑～軟塑狀態，壓縮性極高，施工時必須清除；其下覆土層自上而下為粉土、細砂。粉土層為黃褐色，均勻分布稍密～中密狀態，切面粗糙，無光澤反應，韌性低，干強度低，厚度2.9～4.0m，全場區分布，該層地基承載力特征值為150～200kPa。壓縮模量為7.5～8.0MPa。 細砂層為暗黃色，顆粒亞圓形中密～密實狀態，礦物成分為長石、石英包含角礫，層厚10～12m全場區分布，該層地基承載力特征值200～250kPa，壓縮模量12～13MPa。

3 洗煤水凈化工程設計

3.1 基本數據

（1）排水溝設計排水流量0.1215m3/s。

（2）排水涵洞出口底高程8.1m，寬5.0m，出口水位8.3m。

（3）陡河設計標準100a一遇，設計流量600m3/s。

（4）工程區陡河河床高程7.0m，堤頂高程13.0m。

（5）污水固體顆粒沉淀時間6h。

3.2 工程布置

洗煤水凈化工程主要由配水池、沉淀池、排水渠及穿堤涵洞等組成。根據工程區地形地貌確定如下工程布置。

沉淀池沿陡河老河道布置，進口設排水渠道與排水涵洞出口相接，出口設排水渠道接穿堤涵洞至陡河。沉淀池分兩格布置，每格進口端設配水池，保證水流平緩流入，每格沉淀池一側各設一清淤坡道，并于每側各設一集水井，并配備潛水泵，以備清淤時排除上清液，集水井與出口排水渠道采用PVC排水管連通，管路設閘閥節制。每格配水池進口各設一節制閘，穿堤涵洞進口端設一防洪閘。沉淀池出口排水渠道近堤坡腳前分為兩支，一支為陡河水位較低時自排用；另一支為陡河水位較高時強排用，并分別配備節制閘和潛水泵。沉淀池兩側設有進場坡道，工程區周邊設排水溝。

凈化工程平面布置見圖1。

圖1 凈化工程平面布置圖

3.3 工程設計

3.3.1 結構

沉淀池總凈尺寸82m×40m，每格凈尺寸16.4m×20m，配水池每格凈尺寸3m×20m。沉淀池及配水池均為鋼筋混凝土結構，池壁厚0.3m，池底板厚0.4m。沉淀池及配水池頂高程均為8.6m，高出場區地面0.1m，沉淀池底高程為7.0m，配水池底高程為7.6m。 沉淀池設計淤深0.5m，設計水深0.8m，池頂較水位超高0.3m，設計流速0.004m/s，設計沉淀時間6h。沉淀池末端溢流堰頂高程為8.25m，經收縮漸變后與出口排水渠相接。配水池與沉淀池之間隔墻設一排10cm×10cm配水孔，排水孔間距0.6m。 配水池進口節制閘孔口尺寸1m×0.5m，閘底高程8.1m，閘門采用鑄鐵門，手動螺桿啟閉機啟閉。

進、出口排水渠道均為鋼筋混凝土結構，頂高程均為8.6m，進口底高程為8.1m，出口底高程為7.5m，進口渠道寬2.0m，出口渠道寬1.0m，側墻及底板厚0.2m。穿堤涵洞為鋼筋混凝土結構，斷面尺寸1m×1m，頂、底板及側墻厚均為30cm，進口防洪閘孔口尺寸1m×1m，閘門采用鑄鐵門，手動螺桿啟閉機啟閉。排水溝為鋼筋混凝土矩形槽，斷面尺寸0.5m×0.3m，壁厚0.08m。 清淤坡道為鋼筋混凝土矩形槽，寬3.0m，深1.6m，側墻及底板厚0.3m。

3.3.2 工程計算

（1）沉淀池設計流速

式中 V為設計流速（m/s）；Q為設計流量（m3/s），Q＝0.1215m3/s；A為過水斷面積（m2），A＝32m2。

經計算，設計流速為0.004m/s。

（2）沉淀時間式中 T為沉淀時間（h）；L為池長（m），L＝82m；V為設計流速（m/s），V＝0.004（m/s）。

經計算，沉淀時間為6h。

（3）配水池進口流量

式中 Q為流量（m3/s）；σ為淹沒系數；m為流量系數；n為孔口數，n＝2；b為孔口寬，b＝1.0m；H0為堰上水頭（m），H0＝0.2m。

經計算，配水池進口過閘流量為0.165m3/s。

（4）配水孔流量

式中 Q為流量（m3/s）；σ為淹沒系數；μ為流量系數；e為孔口高度（m），e＝0.1m；n為孔口數，n＝66；b為孔口寬，b＝0.1m；H0為孔口底以上水頭（m），H0＝0.3m。

經計算，配水孔流量為0.19m3/s。

洗煤水經過配水池及沉淀池后，得到充分沉淀，煤粉顆粒沉淀于池底，符合環保水質要求的凈化水通過排水渠及穿堤涵洞排入陡河，確保陡河水免遭污染，取得了顯著的社會效益和經濟效益。

［1］河北省水利水電勘測設計研究院.開灤唐山礦A區三號井洗煤水環境影響報告［R］.2007.

［2］GB50014—2006，室外排水設計規范［S］.

［3］武漢大學水利水電學院.水力計算手冊［K］.北京：中國水利水電出版社，2006.

X703

A

1672-9900（2011）01-0016-02

2010－12－14

畢東華（1971－），男（漢族），河北豐南人，高級工程師，主要從事水工建筑物設計工作，（Tel）13612197071。