反渗透膜处理煤矿矿山高矿化度矿井水及回用

发表时间:2020/5/20   来源:《基层建设》2019年第35期   作者:董益锌
[导读] 摘要:为了满足城市化发展的需求,人们对于煤矿的开采力度也逐渐加大,由于人们的过度开采,对地下水造成了一定的影响。
        新疆煤炭设计研究院有限责任公司  新疆乌鲁木齐  830002
        摘要:为了满足城市化发展的需求,人们对于煤矿的开采力度也逐渐加大,由于人们的过度开采,对地下水造成了一定的影响。特别是对部分地区地下水的破坏和浪费,无疑是加大了对水资源的需求压力,再加上该区域内的高矿化度井水的存在,现有的水资源难以进行井下生产和必要的生活所需。
        关键词:地下水;高矿化度矿井水;处理回用
        一、我国煤矿矿山高矿化度矿井水现状分析
        针对我国煤矿矿井水的水质特点进行分析,主要分为以下三种情况:第一,水中的悬浮物浓度在每升100毫克到每升500毫克之间,则定义为浑浊;第二,如果水中含油碳水化合物、蛋白质等杂质,则定义为有机物污染;第三,如果水中含盐量浓度在每升50毫克到每升5000毫克之间,则定义为盐水。那么对于我国煤矿矿山高矿化矿井水含盐量多数浓度在每升1000毫克到每升3000毫克之间,存在少数区域内的矿井水含盐量会达到甚至超过每升4000毫克的浓度,该种情况下的矿井水,称之为高矿化度。我们对高矿化度下的矿井水的成分进行分析,其中包括有钙离子、镁离子、钠离子、钾离子、硫酸根离子、碳酸氢根离子和氯离子等。再加上高矿化度的矿井水硬度较大的特点,所以对其进行传统意义上的净化处理并不会起到很好的效果,所以需要谨慎考虑对高矿化度的矿井水进行除盐处理。
        二、降低矿井水含盐量的方法
        在对矿井水进行除盐处理的过程中,其中最为重要的一项环节就是脱盐淡化,在现阶段,常见的几种脱盐淡化的措施为:化学法、热力法以及膜分离法。
        2.1化学法
        在利用化学法降低矿井水含盐量时,主要采用的是离子交换的方式来实现对矿井水的脱盐淡化,其工作原理主要是对矿井水中的离子进行处理,伴随着矿井水中离子成分的减少,其含盐量也会不断的降低。在我国利用化学法降低矿井水的含盐量的工作进展较为顺利,由于对化学法相关理论的理解程度较深,并且对于技术的应用较为成熟、处理效果佳等特点,才得以广泛应用,但是其运行过程和操作步骤过于繁琐,出水并不能完全的连续进行,再加上通过化学法产生的废水会对生态环境造成二次影响,所以化学法在我国的应用收到一定的限制。对于该种脱盐淡化的处理技术,只适用于矿井水含盐量不超过每升500毫克的浓度时,才能体现出其经济性的特点。
        2.2热力法
        热力法对矿井水含盐量进行处理,主要采用的是高温蒸馏的方式,其中包括了高效蒸发、多级闪蒸、压汽蒸馏、太阳能蒸馏等降低矿井水含盐量的处理方式。高温蒸馏法的主要特点对矿井水进行预处理时没有设计过多的要求,对于整体的操作和运营而言更加便捷,出水的纯净度更高。但是在实际操作过程中,也暴露出一些弊端,主要是高温蒸馏所需的机械设备运行需要消耗较大的电能,同时需要维修成本较高。所以该种方式适用于矿井水含盐量浓度在每升400毫克以上。
        2.3膜分离法
        那么我国在利用膜分离法对高矿化度矿井水进行脱盐淡化处理时,主要应用到两种处理方法:电渗析法和反渗透法是。
        电渗析法需要在直流电长的环境下进行,在外加力作用的前提下,实现了矿井水中离子在交换膜中的选择通透性,该过程属于溶质和溶剂分离的一种物理化学过程。将高矿化度矿井水经过电渗析法处理后,方可得到净化后的淡化水。所以该种处理方法适用于含盐量浓度不超过每升400毫克的矿井水。

在20世纪初期,电渗析法在我国就已经得到广泛的应用,随着人们对水质的要求越来越高,电渗析法的应用也不断暴露出其局限性,对于矿井水中的离子去除效果并不客观,主要是硫酸根离子的去除,除此之外,电渗析法处理后的矿井水依然残留大量的有机物和细菌,并不能达到水质净化的最佳处理效果。所以在今后的高矿化度矿井水处理当中,反渗透法逐渐代替了电渗析法,成为我国最为主要的脱盐淡化的方法。
        关于反渗透法对高矿化度矿井水的脱盐淡化处理,主要是利用半透膜,通过压强差实现对矿井水中物质的分离,从而达到净化水质的效果。不同于电渗析法的是,反渗透法能够有效的对矿井水中的无机物、细菌等物质进行去除,其最大的特点就是能够充分体现出产品水的高回收率、脱盐率以及水的纯度,那么反渗透法的缺点是对于操作方面的要求较高,对进水水质要求高,浓水对于浓水如果不能够得到妥当的处理会产生二次污染。
        三、对反渗透法处理矿井水用于饮用水的几点认识
        3.1关于脱盐工艺的处理水量,不应与要求的供水量混为一谈
        对需要进行脱盐处理的水量,要通过对水质情况的具体分析,有效的将供水量用两部分进行划分,分别为经预处理后的再需用反渗透处理的供水量和经预处理后不再需用反渗透处理的供水量。将划分后的两部分供水量按照供水水质要求的勾兑比例进行混合处理,从而实现对投资成本的控制,降低运行成本,体现经济性的特点。
        3.2反渗透装置的预处理和进水水质指标
        1、如果水中的悬浮物浓度在每升50毫克以内,这时可以利用微絮凝工艺技术对所需处理的矿井水进行直接过滤,从而达到相应的水质标准;如果水中悬浮物的浓度在每升50毫克以上,这时采用微絮凝过滤法并不能起到很好的处理效果,那么可以利用混凝、沉淀、过滤等处理方式进行水质的净化。
        2、如果原水中的含铁浓度在每升0.3毫克以内,并且悬浮物浓度在每升20毫克范围内,直接过滤法方可达到处理效果;如果原水中的含铁浓度小于每升0.3毫克,但是悬浮物浓度达到每升20毫克以上,这时需要利用微絮凝物过滤法处理;如果原水中含铁浓度在每升0.3毫克以上,不考虑悬浮物浓度因素影响,可以直接采用锰砂过滤对铁进行去除。
        3、如果原水中含油大量的有机物时,可以考虑利用加入氯离子、沉淀、过滤等方式进行处理,如果仍然达不到相应的水质要求,可以在此处理的基础之上,加入适量的生物活性碳,来对原水中难以处理掉的有机物进行去除。
        4、当原水中含有较高硬度的碳酸盐,可以先考虑进行加药处理,如果依旧会在膜上产生沉淀物,则需要对该原水进行预处理,主要是通过离子交换法来实现。
        5、如果在对所需处理的原水中存在大量的硅酸盐时,可以通过加入适量的石灰或氧化镁等进行处理。
        3.3一般工艺流程
        其主要的工艺流程为:先通过活性炭进行过滤处理,随后再进行微滤或超滤,再通过反渗透技术进行处理,最后进行臭氧和紫外线的消毒。
        四、结束语
        综上所述,面对煤炭的过度开采,会对原有的地下水和生态环境造成破坏,所以需要合理的运用反渗透处理技术,最终实现高矿化度矿井水的处理及回用。
        参考文献:
        [1]杨慧敏,何绪文,何咏.反渗透技术用于高矿化度矿井水处理的研究[J].水处理技术,2019(10)
        [2]崔玉川,潘耀祖,刘婷,刘振江.RO法在高矿化度矿井水处理回用中的应用[J].净水技术,2017(05)
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