CN101544431A - 一种矿井水高效处理工艺 - Google Patents

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本发明属于水处理领域，特别涉及一种矿井水高效处理工艺。将矿井水进行预沉均质，之后预处理除去矿井水中的大颗粒固体物，其后进行陶瓷膜超滤，即可得到满足生活用水标准的处理后矿井水。该发明工艺路线短，工艺简单，占地面积小；无混凝工序，不需要絮凝沉淀，因此不存在絮凝剂低温失效的问题；由于使用了陶瓷膜，很好的解决了有机膜易污染、难清洗的问题，设备使用寿命长；劳动强度小，工作效率高，不仅可以将矿井水进行合理处理以进行回用，还能回收煤泥，实现了无污物零排放。

Description

一种矿井水高效处理工艺
(一)技术领域
本发明属于水处理领域，特别涉及一种矿井水高效处理工艺。
(二)背景技术
饮用水资源缺乏是世界性问题，对煤矿矿区而言，一方面矿井下大量排放造成水资源的浪费及环境污染，另一方面，矿区的生活饮用水因水质污染及缺水而存在严重危机。我国煤矿矿井水处理技术起始于上世纪70年代末，但大多污水治理工作都只停留在为排放而治理，然而回用才是当今污水治理发展的必然趋势。将防治污染和回用结合起来，既可减轻地表水体受到污染，又可缓解水源供需矛盾，一举两得。
现国内使用的处理技术主要有：沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀过滤等。处理后直接排放的矿井水，通常采用沉淀或混凝沉淀处理技术；处理后作为生产用水或其它用水的，通常采用混凝沉淀过滤处理技术；处理后作为生活用水的，过滤后必须再经过除去酚等对人体有害的物质以及消毒处理；有些含悬浮物的矿井水含盐量较高，处理后作为生活饮用水还必须在净化后再经过淡化处理。近几年还相续出现了以有机膜材料为主的新型矿井水净化处理技术，简易工艺流程图参见附图1。
以上技术均是以混凝沉淀工艺为基础，混凝工艺都存在以下问题：处理成本高、工艺复杂、设备占地面积大；化学品消耗量大，混凝剂容易低温失效，运行可靠性不佳，而且由于目前的过滤方式无法彻底去除生物絮体及胶体物质和乳化油，出水水质差。以有机膜材料为主的新型矿井水净化处理技术，从某种程度上可以优化矿井水的处理效果，但有以下缺点：有机膜对进水的要求比较高(有机超滤膜要求浊度小于50，反渗透膜要求浊度小于1)，这就对原水进入有机膜设备之前的预处理提出了更为严格的要求，但矿井水的水质很不稳定，预处理流程中很难把握预处理效果，极易导致膜的污染，特别是矿井水中预处理无法彻底除去的乳化油，对有机膜的污染是很难通过清洗消除的，膜无法清洗再生，大大缩短了设备的使用寿命。而原水中存在的水合状态的金属氧化物、含钙化合物、胶体物质、有机物以及细菌等，也会因不同的原因而最终导致膜污染、膜性能的下降以及通量下降；膜不仅再生困难且清洗操作频繁，增加了工人的劳动强度和处理成本。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种矿井水高效处理工艺，以克服现有工艺中设备占地面积大，处理成本高，絮凝剂容易低温失效，有机滤膜易污染、有机膜设备使用寿命短，工艺复杂等问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种矿井水高效处理工艺，将矿井水进行预沉均质，之后预处理除去矿井水中的大颗粒固体物，其后进行陶瓷膜超滤，即可得到满足生活用水标准的处理后矿井水。
所述的陶瓷膜超滤为错流过滤。
所述陶瓷膜的过滤精度为0.05-0.1μm。
所述大颗粒固体物粒径不小于2mm。
所述矿井水为高矿化度和/或含有重金属离子的矿井水，其在预处理前，先调整pH值为7-8.5。
所述矿井水为高矿化度矿井水，其在陶瓷膜超滤后，进行脱盐处理，得到符合饮水用标准的处理后矿井水。所述矿井水若是低矿化度矿井水，在陶瓷膜超滤后，直接就可得到符合饮水用标准的处理后矿井水。所述高矿化度矿井水是指矿井水中含有SO4 2-、Cl-、Ca2+、Mg、K+、Na+、HCO3 -等离子，硬度相应较高(一般大于60ppm)，水质多数呈中性或偏碱，带苦涩味，少数有酸性。
所述预处理为斜板沉淀或旋流分离。
方法中预沉均质可在调节沉淀池中进行，水进入下一工序，而沉淀下来的污泥可进行浓缩、压滤等处理，回收其中的煤泥，以进行再利用；压滤的滤液也循环打入沉淀池中继续进行处理。
调整pH值也在调节沉淀池中进行，主要加入碱性药剂，其目的是使有害物质形成难溶物经下一道工序去除。具体根据水质不同、其中含有的有害物质不同而添加不同的药剂，这些都可按照常规方法进行处理；如加入CaO水剂、氢氧化钠、碳酸钠、石膏等，使水中部分金属离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子、重金属离子等反应生成难溶沉淀物或悬浮物，经下一道工序去除。若矿井水矿化度低且有害物离子不超标，仅是悬浮物超标，此步骤可省去，直接进入下一道工序。
预处理的目的是分离水中大颗粒物质，使不含大颗粒物质的矿井水进入下道工序，防止堵塞陶瓷膜孔道。斜板沉淀自然沉降大颗粒物和悬浮物，占地面积较大；旋流分离器占地面积很小，效率较高。两种预处理方式均可以达到预期效果，有效去除矿井水中的较大颗粒物。
陶瓷膜超滤：经预处理后的矿井水进入陶瓷膜超滤设备，所述的陶瓷膜超滤设备对进水浊度变化无要求。可有效去除矿井水中的大分子有机物、悬浮物、细菌、油污和其他微生物，透过膜的是不含这些污物的洁净清水，出水水质达到生活用水标准。
采用错流工艺对矿井水进行陶瓷膜超滤，过滤精度较高，矿井水中的所有悬浮物和油污可以全部清除，出水水质悬浮物含量小于1，一般为0.4-0.8，小于饮用水国家标准。陶瓷膜抗污能力强，反冲洗容易、快捷，运行成本低。
脱盐工艺主要针对高矿化度矿井水，是经过陶瓷膜超滤后的后续处理，一般矿井水中，只要含盐度不超标，一般不需要此道处理工艺步骤。采用的设备可以是反渗透也可以是离子交换树脂除盐设备。经过前序处理工艺，此时水质完全达到反渗透设备进水水质要求，可保证设备长期安全稳定运行。
本发明工艺关键点在于采用陶瓷膜错流超滤技术。陶瓷膜化学稳定性好，耐酸、碱、有机溶剂、抗氧化，具有憎油特性，同时采用错流过滤方式，大大减轻了乳化油对膜的污染；还可CIP(cleaning in palce即原地冲洗)清洗，机械强度大，可高压反冲洗，再生能力强，操作简单，操作人员劳动强度小；过滤效果稳定，处理水质稳定；采用错流过滤，浓缩液在设备内部高速流动，起到清洁膜壁的作用，有效减轻悬浮物对膜的污染；而使用了陶瓷膜错流过滤后，就简化了矿井水的预处理工序，水处理工艺短，分离过程简单，生产周期短；同时也节省了添加混凝剂、絮凝剂、助凝剂、助滤剂等化学药品的投资，淘汰了砂滤、碳滤、保安过滤等预处理工序，大大节约运行成本；系统集成化程度高；设备结构紧凑，占地面积小，操作与维护简便，系统能耗低，设备运行费用低，工人劳动强度低。
本发明方法尤其适用于缺水矿区的矿井水回收利用，处理后水资源可以用于生活和生产用水。悬浮物去除率大于99％，浊度小于1000的煤矿矿井水，经处理后出水浊度一般在0.4～0.8，残余的总大肠菌群数为0个/L，符合国家《生活饮用水水质标准》(GB5749—2006)；对含特殊污染物如氟、铜、铅、砷及铀、镭等可安全有效去除。
本发明相对于现有技术，有以下优点：
该发明工艺路线短，工艺简单，占地面积小；无混凝工序，不需要絮凝沉淀，因此不存在絮凝剂低温失效的问题；由于使用了陶瓷膜，很好的解决了有机膜易污染、难清洗的问题，设备使用寿命长；劳动强度小，工作效率高，不仅可以将矿井水进行合理处理以进行回用，还能回收煤泥，实现了无污物零排放。
(四)附图说明
图1为有机膜材料为主的新型矿井水净化处理技术的简易工艺流程图；
图2为实施例1矿井水高效处理工艺流程简图。
(五)具体实施方式：
以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
实施例1：高悬浮物高矿化度矿井水
矿井水高效处理工艺，工艺流程参见图2，先将矿井水引入调节沉淀池进行预沉均质，然后加入适量CaO水剂、氢氧化钠、碳酸钠和石膏调整pH值为8，之后进入旋流器进行旋流分离过滤，矿井水中的大于2mm的大颗粒固体物被除去，其后进入陶瓷膜设备进行陶瓷膜错流超滤，所述陶瓷膜过滤精度为0.05-0.1μm。陶瓷膜超滤后的水进行脱盐处理，得到满足饮用用水标准的处理后矿井水；浓缩水打入调节沉淀池进行循环处理。沉淀池中沉淀下来的污泥可进行浓缩、压滤处理，回收其中的煤泥；压滤的滤液循环打入沉淀池进行处理。处理前，矿井水(即原水)中的细菌含量为8，处理后为零；原水浊度为1000，处理后0.6。
实施例2：高悬浮物低矿化度矿井水
矿井水高效处理工艺，先将矿井水引入调节沉淀池进行预沉均质，之后进行旋流分离过滤，矿井水中大于2mm的大颗粒固体物被除去，其后进行陶瓷膜错流超滤，所述陶瓷膜的过滤精度为0.05-0.1μm，得到满足生活用水标准的处理后矿井水。沉淀池中沉淀下来的污泥可进行浓缩、压滤处理，回收其中的煤泥；压滤的滤液循环打入沉淀池进行处理。处理前，矿井水中的细菌含量为15，处理后为零；原水浊度为680，处理后0.4。
实施例3：含氟、铜、铅、砷、铬重金属等有害离子矿井水
矿井水高效处理工艺，先将矿井水引入调节沉淀池进行预沉均质，然后加入适量CaO水剂和氢氧化钠调整PH值为8.5，使有害重金属物质形成难溶物，之后进行旋流分离过滤，矿井水中大于2mm的大颗粒固体物被除去，其后进行陶瓷膜错流超滤，所述陶瓷膜过滤精度为0.05-0.1μm，得到满足生活用水标准的处理后矿井水。沉淀池中沉淀下来的污泥可进行浓缩、压滤处理，回收其中的煤泥；压滤的滤液循环打入沉淀池进行处理。处理前，矿井水(即原水)中的细菌含量为10，处理后为零；原水浊度为500，处理后0.3，特殊污染物氟、铜、铅、砷、铬安全有效去除。

Claims (7)

1.一种矿井水高效处理工艺，其特征在于，将矿井水进行预沉均质，之后预处理除去矿井水中的大颗粒固体物，其后进行陶瓷膜超滤，即可得到满足生活用水标准的处理后矿井水。
2.如权利要求1所述的矿井水高效处理工艺，其特征在于，所述的陶瓷膜超滤为错流过滤。
3.如权利要求1或2所述的矿井水高效处理工艺，其特征在于，所述陶瓷膜的过滤精度为0.05-0.1μm。
4.如权利要求3所述的矿井水高效处理工艺，其特征在于，大颗粒固体物粒径不小于2mm。
5.如权利要求3所述的矿井水高效处理工艺，其特征在于，矿井水为高矿化度和/或含有重金属离子的矿井水，其在预处理前，先调整pH值为7-8.5。
6.如权利要求5所述的矿井水高效处理工艺，其特征在于，所述矿井水为高矿化度矿井水，其在陶瓷膜超滤后，进行脱盐处理，得到符合饮水用标准的处理后矿井水。
7.如权利要求3所述的矿井水高效处理工艺，其特征在于，所述预处理为斜板沉淀或旋流分离。
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