CN102826725A - 一种用于煤矿井废水的膜处理装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于煤矿井废水的膜处理装置和方法，所述装置包含以下几部分：调节沉淀池、厌氧生物滤池、好氧生物流化床、DF膜装置以及反渗透膜系统。厌氧生物滤池与好氧生物流化床均采用生物膜法，所述两个反应器之间串联，反应器中投加生物膜载体，所使用的载体为以椰子壳为原料制成的悬浮生物载体。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤矿井废水处理装置及方法，特别涉及一种用于煤矿井废水的膜处理装置和方法。
背景技术
煤矿井废水即选矿水及洗煤废水，这类废水除含有大量的悬浮矿物粉末或金属离子外，还含有各类浮选剂。悬浮颗粒物含量每升可达数千以至上万毫克。洗煤废水是由原生煤泥、次生煤泥和水混合组成的一种多项体系。洗煤废水中包含有煤泥颗粒，矿物质，粘土颗粒等。洗煤废水一般具有SS浓度高、COD含量变化大的特点。因此，煤泥水不仅具有悬浊液的性质，还往往带有胶体的性质；细煤泥颗粒、粘土颗粒等粒度非常小，不易静沉，这些性质决定了该类废水污染重、处理难度大。
由于我国大部分的煤矿位于缺水区，因此矿井的废水处理回用技术是非常重要的，也是非常常用的。我国煤矿矿井水处理技术起始于上世纪70年代末，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，既可缓解水源供需矛盾，又可减轻地表水体受到污染。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，过滤后必须再经过除酚等对人体有害物质及消毒处理；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。
目前许多矿井采用二级生物接触氧化法处理矿井废水，但是这种方法对氮磷的去除效果比较差，而活性污泥法虽然具有良好的去除氮磷的效果，但是占地面积大，如果要在矿井下使用极为不方便。而生物反应器由于其占地面积小，除污效率高的特点，而且不需要污泥回流，无污泥膨胀问题，运行管理较活性污泥法简单，非常适合直接在矿井下使用。
发明内容
本发明提供了一种用于煤矿井废水的膜处理装置和方法。
所述装置包含以下几部分：调节沉淀池、厌氧生物滤池、好氧生物流化床、DF膜装置以及反渗透膜系统。
所述用于煤矿井废水的膜处理的方法如下：
1、将待处理废水引入调节沉淀池，使用pH调节剂将pH值调节至7.0～8.0之间，同时投入絮凝剂使废水中的悬浮物沉淀。根据所处理废水不同的原始酸碱性，pH调节剂选用氢氧化钙溶液和盐酸溶液；絮凝剂可以使用聚乙烯酰胺溶液。
2、调节沉淀池的上清液流入生物反应器中，共设置2个生物反应器，分别是厌氧生物滤池、好氧生物流化床。这两个反应器均采用生物膜法，所述两个反应器之间串联。反应器中投加生物膜载体，所使用的载体为以椰子壳为原料制成的悬浮生物载体，厌氧生物滤池中载体投加体积为反应器容积的50％～55％，好氧生物流化床中载体投加体积为反应器容积的20％～30％。反应器中接种活性污泥，经过15天左右的驯化和挂膜，反应器即可进入正式运行阶段。
3、由生物反应器中流出的液体进入DF膜装置处理。
4、可选地，如果对出水水质有较高的要求(如，需达到饮用水的级别)，经DF膜装置处理后的水进入反渗透膜系统处理，所述反渗透膜系统包括保安过滤器、反渗透装置、清洗系统。
其中，步骤1中将废水的pH值调节至7.0～8.0之间，是由于在这个pH值范围之间亚硝化菌比硝化菌生长地更好。硝化菌和亚硝化菌都是好氧菌，但亚硝化菌对氧的亲和力比硝化菌大，在低溶解氧条件下会出现亚硝酸氮，在低溶解氧1.0～2.0mg·L-1和pH值7.0～8.0条件下，可以抑制硝化菌生长，富集亚硝化菌，实现亚硝酸盐氮的积累，而亚硝酸氮又以氨氮或有机基质作为电子供体直接转化为氮气，从而实现短程硝化反硝化脱氮。
其中，步骤2中的厌氧生物滤池反应器水力停留时间8～10小时，好氧生物流化床反应器水力停留时间为6～7小时。
其中，步骤2中所述的以椰子壳为原料制成的悬浮生物载体是通过以下方法制备而成的，将椰子壳进行清洗、烘干、粉碎处理，粉碎达到30～40目；将粉碎后的椰子壳颗粒进行碱化处理：将该颗粒置于质量分数为15％～17％的氢氧化钠溶液中，浸泡4～6h；将碱化处理后的椰子壳进行脱水处理后与过量的二甲基丙烯酸乙二醇酯进行交联反应；将交联反应生成的固体产物与三甲胺醇溶液进行季胺化反应，得到固相产物；将固相产物清洗，干燥即可得悬浮生物载体。
本发明所述的这套煤矿井废水的膜处理装置和方法经过试验具有较好的去除COD和氮磷的效果，对悬浮物SS的去除率超过99％，对色度也有较大改善。另外，本发明所述的装置具有较高的容积负荷和抗冲击能力，整体装置占地面积小，不需要污泥回流，运行管理方便，处理稳定性高。
具体实施方式
本发明中使用的分析方法：采用重铬酸钾法测定COD；采用过硫酸钾氧化——紫外分光光度法测定总氮(TN)；采用滤纸过滤称重法测定悬浮物(SS)；采用PHS-3C型精密pH计测定pH值。
实施例1
实验用水取自山西阳泉新井的洗煤废水。进水的pH值9.5，进水的COD值850mg/l，进水的TN值180mg/l，进水的SS值6700mg/l。
将待处理废水引入调节沉淀池，使用盐酸溶液将pH值调节至7.5，同时投入聚乙烯酰胺溶液使废水中的悬浮物沉淀。水力停留时间为3小时。
调节沉淀池的上清液流入生物反应器中，共设置2个生物反应器，分别是厌氧生物滤池、好氧生物流化床。这两个反应器均采用生物膜法，所述两个反应器之间串联。反应器中投加生物膜载体，所使用的载体为以椰子壳为原料制成的悬浮生物载体，厌氧生物滤池中载体投加体积为反应器容积的55％，好氧生物流化床中载体投加体积为反应器容积的30％。反应器中的活性污泥已经过驯化和挂膜。厌氧生物滤池反应器水力停留时间8小时，好氧生物流化床反应器水力停留时间为6小时。
由生物反应器中流出的液体进入DF膜装置。DF膜装置是购自上海信晨水处理设备有限公司的DF膜反应装置。
经过DF膜装置处理之后的流出液的各项指标为：pH值7.3，COD值60mg/l，TN值12mg/l，SS值80mg/l。
实施例2
实验用水取自山西阳泉新井的洗煤废水。进水的pH值10.2，进水的COD值2100mg/l，进水的TN值340mg/l，进水的SS值4460mg/l。
将待处理废水引入调节沉淀池，使用盐酸溶液将pH值调节至7.5，同时投入聚乙烯酰胺溶液使废水中的悬浮物沉淀。水力停留时间为2.5小时。
调节沉淀池的上清液流入生物反应器中，共设置2个生物反应器，分别是厌氧生物滤池、好氧生物流化床。这两个反应器均采用生物膜法，所述两个反应器之间串联。反应器中投加生物膜载体，所使用的载体为以椰子壳为原料制成的悬浮生物载体，厌氧生物滤池中载体投加体积为反应器容积的50％，好氧生物流化床中载体投加体积为反应器容积的25％。反应器中的活性污泥已经过驯化和挂膜。厌氧生物滤池反应器水力停留时间10小时，好氧生物流化床反应器水力停留时间为7小时。
由生物反应器中流出的液体进入DF膜装置。DF膜装置是购自上海信晨水处理设备有限公司的DF膜反应装置。
经过DF膜装置处理之后的流出液的各项指标为：pH值7.2，COD值70mg/l，TN值15mg/l，SS值60mg/l。
经DF膜装置处理后的水进入反渗透膜系统，所述反渗透膜系统包括保安过滤器、反渗透装置、清洗系统。所使用的反渗透膜系统为购自青州福源达水处理设备有限公司的261型反渗透膜系统。
经过反渗透膜装置处理之后的流出液的各项指标为：pH值7.1，COD值5mg/l，TN值2mg/l，SS值未检出。
本领域技术人员可以根据本发明公开的内容和所掌握的本领域技术对本发明内容作出替换或变型，但是这些替换或变型都不应视为脱离本发明构思的，这些替换或变型均在本发明要求保护的权利范围内。
Claims (8)
1.一种用于煤矿井废水的膜处理装置，所述装置包含以下几部分：调节沉淀池、厌氧生物滤池、好氧生物流化床、DF膜装置以及反渗透膜系统。
2.权利要求1中所述的用于煤矿井废水的膜处理装置，其特征在于厌氧生物滤池与好氧生物流化床均采用生物膜法，所述两个反应器之间串联，反应器中投加生物膜载体，所使用的载体为以椰子壳为原料制成的悬浮生物载体。
3.权利要求2中所述的用于煤矿井废水的膜处理装置，其特征在于所述的以椰子壳为原料制成的悬浮生物载体是通过以下方法制备而成的，将椰子壳进行清洗、烘干、粉碎处理，粉碎达到30～40目；将粉碎后的椰子壳颗粒进行碱化处理：将该颗粒置于质量分数为15％～17％的氢氧化钠溶液中，浸泡4～6h；将碱化处理后的椰子壳进行脱水处理后与过量的二甲基丙烯酸乙二醇酯进行交联反应；将交联反应生成的固体产物与三甲胺醇溶液进行季胺化反应，得到固相产物；将固相产物清洗，干燥即可得悬浮生物载体。
4.一种用于煤矿井废水的膜处理方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
(1)将待处理废水引入调节沉淀池，使用pH调节剂将pH值调节至7.0～8.0之间，同时投入絮凝剂使废水中的悬浮物沉淀；
(2)调节沉淀池的上清液流入生物反应器中，共设置2个生物反应器，分别是厌氧生物滤池、好氧生物流化床，这两个反应器均采用生物膜法，所述两个反应器之间串联，反应器中投加生物膜载体，所使用的载体为以椰子壳为原料制成的悬浮生物载体，厌氧生物滤池中载体投加体积为反应器容积的50％～55％，好氧生物流化床中载体投加体积为反应器容积的20％～30％，反应器中接种活性污泥，经过15天左右的驯化和挂膜，反应器即可进入正式运行阶段；
(3)由生物反应器中流出的液体进入DF膜装置处理。
5.权利要求4中所述的用于煤矿井废水的膜处理方法，其特征在于DF膜装置处理后的流出液进入进入反渗透膜系统处理。
6.权利要求4中所述的用于煤矿井废水的膜处理方法，其特征在于根据所处理废水不同的原始酸碱性，pH调节剂选用氢氧化钙溶液和盐酸溶液；絮凝剂使用聚乙烯酰胺溶液。
7.权利要求4中所述的用于煤矿井废水的膜处理方法，其特征在于步骤(2)中的厌氧生物滤池反应器水力停留时间8～10小时，好氧生物流化床反应器水力停留时间为6～7小时。
8.权利要求4中所述的用于煤矿井废水的膜处理方法，其特征在于步骤(2)中所述的以椰子壳为原料制成的悬浮生物载体是通过以下方法制备而成的，将椰子壳进行清洗、烘干、粉碎处理，粉碎达到30～40目；将粉碎后的椰子壳颗粒进行碱化处理：将该颗粒置于质量分数为15％～17％的氢氧化钠溶液中，浸泡4～6h；将碱化处理后的椰子壳进行脱水处理后与过量的二甲基丙烯酸乙二醇酯进行交联反应；将交联反应生成的固体产物与三甲胺醇溶液进行季胺化反应，得到固相产物；将固相产物清洗，干燥即可得悬浮生物载体。
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