高矿化度矿井水“零排放”成套技术与设备.pdf
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1、总第2 13期2023年第8 期环境治理摘要:我国是缺水大国,其水资源分布极不均衡,煤矿矿产资源较为丰富,但水资源匮乏,严重制约了矿区的生产发展和生活,却又未能较好地利用井下涌水资源,使企业一边支付人力、电力、设备资源将矿井涌水外排,一边还向社会缴纳为数不菲的排污费。面对日趋尖锐水资源供需矛盾及日益严峻的生态环境形势,国家针对矿井水治理的相关政策要求循环利用、禁止外排。关键词:矿井水;零排放;回收利用中图分类号:X7521矿井处理技术及创新性目前我国主流的处理工艺为“预处理生化处理+纳滤+反渗透”等,矿井水工艺能有效保证出水水质较好。但现有处理工艺主要缺点有反渗透浓水很难处理,盐份很高;也有部
2、分采用蒸发浓缩液的方式实现浓缩液的减量化,蒸发处理后剩下的浓缩母液仍未找到很好的处理方法,结晶盐纯度较低难以资源化利用,反渗透成本高。该项目技术采用“预处理+多级膜高效浓缩+多效强制蒸发结晶+分盐”的治理工艺,进行工程化和集成化开发,通过多级膜高效浓缩,蒸发结晶、分盐资源化实现矿井水深度处理达标,其创新点及技术先进性如下:1)采用多级膜高效浓缩组合工艺,开发出经济高效的膜浓缩技术及装备,提高了膜浓缩回收率,解决了浓液减量化难题。2)采用化学除硬,避免了结垢的问题,克服修复技术施工、运行的限制,降低运行成本。3)采用多效强制蒸发结晶技术,多效蒸发器提高了盐的纯度,且为降低系统中杂质离子的浓缩聚集
3、,为系统内的杂质离子设置了一个出口,使系统内的杂质离子维持在一定水平,以保证结晶盐的品质,从而解决了结晶盐纯度较低难以资源化利用的难题。4)形成了一套典型的矿井水深度处理工程模式。2主要工艺流程及指标3重点创新内容的实施项目技术主要采用“预处理+多级膜浓缩处理+多效强制蒸发结晶+分盐 的工艺流程(图1)。其中,二级膜浓缩和三级膜浓缩通常需要协调考虑,是零排放的重点和难点,工艺路线较多,主要技术难题是经济高效的防结垢预处理技术和高倍浓缩技术。设计出水指标见表1。收稿日期:2 0 2 2-11-0 2作者简介:朱峰,男,19 8 3年出生,毕业于中国矿业大学,本科,工程师,主要从事矿井环保管理工作
4、。山西化工Shanxi Chemical Industry高矿化度矿井水“零排放 成套技术与设备朱峰(充矿能源(鄂尔多斯)有限公司,内蒙古鄂尔多斯0 17 0 0 0)文献标识码:A井下净化处理排水预处理系统(地面部分)膜浓缩处理系统蒸发结晶处理系统结晶盐图 1 工艺流程图表1设计出水水质指标水质指标限值pH69p(溶解氧)/(mg/L)5p(高锰酸盐)/(mg/L)6COD./(mg/L)20BOD;/(mg/L)4p(NH,-N)/(mg/L)1p(总磷)/(mg/L)0.2p(铜)/(mg/L)1p(锌)/(mg/L)1p(氟化物)/(mg/L)1p(硒)/(mg/L)0.01p(砷)/
5、(mg/L)0.05p(汞)/(mg/L)0.000 1p(镉)/(mg/L)0.0053.1子预处理技术井下预处理没有考虑除铁锰,没有过滤装置,地面预处理目的是调节井下避峰就谷排水,去除水中铁、锰离子,进一步去除水中悬浮物胶体等影响膜浓缩处理系统稳定运行的因素 2 。预处理采用“调节曝气+过滤”的工艺。矿井水处理过程中的过滤形式采用V型滤池。V型滤池不仅滤料层厚度能够满足要求,纳Total 213No.8,2023D0I:10.16525/14-1109/tq.2023.08.097文章编号:10 0 4-7 0 50(2 0 2 3)0 8-0 2 4 5-0 3p(阴离子表面活性剂)/(
6、mg/L)p(硫化物)/(mg/L)粪大肠菌群(个/L)p(硫酸盐(以SO计))/(mg/L)p(氯化物(以 CI-计)/(mg/L)p(硝酸盐(以N计)/(mg/L)p(铁)/(mg/L)p(锰)/(mg/L)p(TDS)/(mg/L)产品水回用水质指标p(铬(六价)/(mg/L)p(铅)/(mg/L)p(氰化物)/(mg/L)p(挥发酚)/(mg/L)p(石油类)/(mg/L)限值0.050.050.20.0050.050.20.210.000250250100.30.1500山西化工第4 3卷污能力强,且采用气水反冲洗,冲洗效果好,滤速高,能耗较低,占地面积小,能够实现较高的自动化程度。
7、3.2多级膜浓缩处理技术一级浓缩处理处理技术相对成熟,采用“超滤+BW反渗透”工艺,UF回收率可以达到9 5%以上,出水浊度1NTU,SDI15(污染指数)5,为反渗透处理提供较好的进水条件。本项目二级膜浓缩前采用药剂软化+管式微滤(TMF)的预处理工艺,在三级膜浓缩前采用管式微滤(TMF)+离子交换+除碳工艺,二级膜浓缩采用BWRO工艺,三级膜浓缩采用DTRO工艺。通过膜技术处理将绝大部分污染物质截留在浓水一侧,实现p(TDS)1 000 mg/L,浓缩后的浓盐水水量占总水量的10%以下,p(TDS)在10 0 0 0 mg/L以上,满足蒸发结晶的经济性要求,并为后续蒸发结晶做好准备。3.3
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