CN104710040B

CN104710040B - 一种处理高硫酸盐高硬度矿井水的高回收率工艺

Info

Publication number: CN104710040B
Application number: CN201510120600.6A
Authority: CN
Inventors: 丁晓斌; 周利跃; 王家旺; 王成
Original assignee: Nanjing Jiusi High Technology Co Ltd
Current assignee: Nanjing Jiusi High Technology Co Ltd
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2017-08-11
Anticipated expiration: 2035-03-19
Also published as: CN104710040A

Abstract

本发明涉及一种处理高硫酸盐高硬度矿井水的高回收率工艺，该工艺包括超滤膜系统和特种膜系统，在超滤膜系统之前设有预处理系统，该预处理系统至少包含初沉调节系统。矿井水经过初沉调节系统等预处理系统处理后，出水进入超滤膜系统，超滤出水添加膜保护剂进入特种膜系统，超滤浓水回流到初沉调节系统，特种膜处理后，去除了水中复杂盐类等物质，出水进入调配系统回用，浓水进行深度回收处理。本发明的矿井水回用工艺选择性较强，可以处理不同水质的矿井水，实现采矿行业中水资源的回收，回收率在70%以上。

Description

一种处理高硫酸盐高硬度矿井水的高回收率工艺

技术领域

本发明涉及矿井水的回用处理，具体涉及一种含高硫酸盐、高硬度矿井水的高回收率回用工艺，属于矿井水回用领域。

背景技术

随着我国经济社会的快速发展，对金属矿和煤矿的需求也在持续增加。在大规模的资源开发过程中，矿区的地质环境与生态系统也受到影响，主要表现在浅层地下水资源衰竭、水体污染等，导致矿区缺水较为严重。为了满足正常的生产需要，可以对矿井水进行回收利用，这样不仅保护了矿区开采生产安全和给水安全，还保护了周围环境。矿井水包含地下涌出水、矿区设备洗尘、矿区员工生活用水等，来源多样，水质复杂，大多数矿井水是一种高硫酸盐、高硬度，悬浮物含量大、组分复杂，导致处理难度大，且每年排放量巨大。

目前针对矿井水的处理工艺主要有沉淀、过滤、反渗透和电渗析技术等方法。简单沉淀或过滤用于井下喷淋、降尘、洗矿补水等井下作业。增设反渗透或电渗析深度处理设施，用于公用事业，如冲洗办公场所、冲洗车辆、道路洒水、绿化等。上述方法一般还包含预处理工艺。预处理工艺主要去除矿井废水中的悬浮物、部分有机物和石油类污染物，以达到后续工艺进水要求。就目前的技术和工艺情况，单纯的传统工艺一般很难达到较高回收率，且很难实现达标排放或回用，且存在工艺技术不够稳定、成本较高等问题。中国专利（申请号：201220026185.X）公开了一种矿井废水深度除盐分质处理循环利用成套装置。包括预处理、分质处理、混凝沉淀、超滤、反渗透和电渗析等。该专利所述工艺电耗大，运行成本高，不利于推广应用。中国专利（申请号：201210423559.6）公开了一种矿井废水回用系统，包括水力循环沉淀池、重力无阀过滤池、沉淀池、压力过滤池、电渗析等。该专利所述工艺处理效率较低，电耗也大，不利于企业节省投资成本。

2010年10月18日发布的《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》将“高性能膜材料”列入战略新兴产业，明确指出“大力发展高性能膜材料等新型功能材料”。2011年《国家“十二五”科学和技术发展规划》，指出“重点开发水处理膜、气体分离膜、特种分离膜等膜材料。推动膜技术在水处理、钢铁、石化、环保等领域的推广应用”。目前对于矿区高硬度，高硫酸盐废水的处理很难兼顾处理效果和高的回用率，处理水达标的工艺其回用率较低，成本也较高，而高回用率的工艺处理水的标准不高，为实现高硬度，高硫酸盐废水的回用，本发明以“超滤膜+反渗透膜”、“超滤膜+纳滤膜”这类双膜法为核心，对不同矿井水水质提供多种工艺选择，在达到处理水的排放标准的同时，提高水回用率到60%以上，而且工艺成本较低，具有明显的技术优势和独创性。

发明内容

本发明的目的是为了解决当前矿井水现有处理工艺回收率较低造成难达标排放、技术不够稳定、成本较高等问题而提出的一种深度处理工艺。通过设计出特定的工艺实现提高水回收率和硫酸盐去除率，降低投资运行费用。经过该工艺处理后，处理水在完全满足排放标准的同时，亦能达到回用水标准。

本发明的技术方案为：一种以双膜法为核心的处理高硫酸盐高硬度矿井水的高回收率工艺，包括预处理系统、超滤膜系统和特种膜系统，经预处理系统除去水中悬浮物等，其出水再进入超滤膜系统，经超滤除去水中的污水中细菌、大肠杆菌、固体悬浮物（SS），降低浊度、悬浮物及胶体物质，降低污染指数（SDI），超滤膜系统出水再进入特种膜系统，以除去矿井水中的盐物质，特种膜系统出水进入调配系统回用，浓水进行深度回收处理。整个工艺出水指标硫酸盐浓度30~200mg/ L，总硬度8~70mg/ L，其余指标也达到国家“地表水Ⅲ类标准”，总体回用率70%~75%。

所述的矿井水来自矿井涌出水、矿区设备洗尘废水、矿区生活废水的一种或几种，其硫酸盐和硬度的指标非常高，其中硬度为1500~3000mg/L，硫酸盐浓度为1600~6000mg/L。

所述的超滤膜系统中采用的超滤膜为无机膜或有机膜；平均孔径为10~100nm；膜元件为管式、中空纤维式或卷式；推荐使用30nm中空纤维有机膜。

所述的特种膜系统中采用的膜为基于纳滤或反渗透技术的专用脱盐除硝膜，主要去除水中溶解盐类，特别是高价盐物质（如SO4^2-、Ca²⁺等），同时去除一些硬度和一些未去除的杂质等。纳滤膜材料为醋酸纤维素或聚酰胺复合膜，反渗透膜材料为聚酰胺、醋酸纤维素或由聚酰胺、醋酸纤维素两者构成的复合膜；膜元件可采用卷式、板框式或管式。

所述的特种膜系统在运行时，根据实际情况可添加5~10 mg/L膜保护剂，所述膜保护剂主要由有机磷酸盐、聚丙烯酸复配而成。膜保护剂具有防止CaSO₄、BaSO₄、CaCO₃等晶体生长，成核，凝聚形成污垢，保护特种膜材质不受损伤，保证单位膜面积产水量，延长膜的使用寿命。

所述超滤膜系统和特种膜系统主要由单个或多个单元膜串联或并联组成，通过膜单元的增减和膜单元的串联的级数调配系统的生产能力和产水的回用率。

所述预处理系统至少包含初沉调节系统，根据矿井水实际水质，预处理系统包含滤布滤池系统、软化沉降系统、pH调节系统中的一种或几种系统组合。

所述的初沉调节系统包括初沉调节池，所述初沉调节池为均布扩散式、完全混合式、异程式或回流式；其混合方式为过程水力混合或机械搅拌混合。

所述的滤布滤池系统产生的浮渣进行渣处理后回收的水引回到初沉调节系统中，采用滤池为移动竖片式，主要由竖片过滤装置、反冲洗装置、移动行车装置和排泥装置组成，渣处理为板框过滤机或离心机进行离心处理，经过滤布滤池过滤后固体悬浮物去除率为50%~80%。滤布孔径约10~20 μm，运行全自动化，可连续过滤，清洗时不停止过滤进程，清洗滤盘的面积只相当于整个滤盘面积的1％，清洗水耗小于1%，清洗频繁但清洗历时短。

所述的软化沉降系统中采用纯碱法、NaCO₃-NaOH方法共同软化，软化药剂按硬度的1.2~1.5倍摩尔比投加；软化后混凝、沉淀采用斜管沉降池，斜管孔径一般为80～100mm，运行后会有大量的污泥沉淀在设备下部，需要定期排泥，出水硬度去除率为80%~90%；产生的固体沉淀进行渣处理，渣处理回收的水引回初沉调节系统中。

所述pH调节系统经调节出水为弱酸性（pH=6.0~6.9）后进入超滤膜系统，可以有效抑制钙垢在后续系统的形成几率。

所述超滤工艺采用错流过滤，工艺跨膜压差为0.05~0.5MPa，过滤温度15~45℃，使用超滤产水通过自动添加5~10 mg/L NaClO进行进行反冲洗，反冲洗步序为进气（气擦洗）—排水—上反洗（同时进气）—下反洗—正洗，反冲洗间隔为30~60 min，上反洗时间20~120s，进气压力0.1~0.25MPa，进气量5~12Nm³/h，进水量100~150L/m²•h，下反洗时间20~120s，正洗20~30s。

所述纳滤或反渗透工艺跨膜压差为0.3~0.8MPa，操作温度15~45℃，硫酸盐截留率为95%~99%。

所述超滤膜系统至少包括预过滤装置，预过滤反洗产生的废水引回到初沉调节系统中，出水进入超滤膜分离。所述预过滤装置推荐采用压差控制的智能型全自动自清洗过滤器。

本发明的有益效果在于，以“超滤膜+反渗透膜”、“超滤膜+纳滤膜”这类双膜法为核心，实现高硬度、高硫酸盐矿井水的高回用。先将矿井涌出水在初沉调节池进行均质，再经过移动竖片式滤布滤池过滤，能够去除绝大部分悬浮物，改变了传统滤布滤池过滤精度低、反洗耗水量大、使用能耗高、占地面积大等缺陷；其次，滤布滤池出水经过纯碱法、NaCO₃-NaOH方法共同软化后再进入斜管沉降池沉降，可以去除绝大部分硬度，有利于降低后续系统结垢几率，延长超滤膜使用寿命和清洗周期；pH调节池出水经过自清洗过滤器进一步除去微小固体颗粒，有利于提高超滤膜系统的运行稳定性；超滤膜系统膜元件可有效去除细菌、降低浊度等，保证特种膜系统进水水质要求，同时在特种膜系统运行过程中添加针对性的膜保护剂，该膜保护剂可以有效防止硫酸盐垢形成，延长特种膜使用寿命和清洗周期。特种膜系统中核心膜组件采用专用脱盐除硝膜，可去除水中溶解盐类，特别是高价盐物质（如SO₄ ^2-、Ca²⁺等），同时去除一些大分子和预处理未去除的小颗粒等，对于硫酸盐等盐类的去除率可高达99%。针对矿井水不同的水质，预处理系统可以不包含滤布滤池系统、软化沉降系统和pH调节系统的一种或几种。水的总体回用率在70%以上，最高可达75%。

本发明矿井水回用工艺采用超滤-反渗透（或纳滤）双膜法，工艺对原水水质变化的适应性较强，工艺具有可选择性，可以根据不同水质的矿井水选择合适的工艺来处理。保证了工艺系统简单，运行安全可靠，降低了工程造价，减少了系统能源消耗及药剂消耗，进而减少了运行成本。一方面解决了现有矿井水处理工艺中存在的回收率低、难达标排放、技术不稳定、处理成本高等问题，另一方面，提高了矿井水的回收率，能回收含高硫酸盐、高硬度矿井水中绝大部分水资源，回收水水质可根据企业不同的用水需求进行调配，实现环境效益、经济效益的共赢。

附图说明

图1是一种处理高硫酸盐高硬度矿井水的高回收率工艺的流程图。

根据预处理不同系统的组合，有以下几种实施方案：

1、矿井水进入初沉调节系统，在初沉调节池进行均质混合，出水进入超滤膜系统；超滤出水通过添加适量膜保护剂再进入特种膜系统，浓水回流到初沉调节系统；特种膜系统出水进入调配系统回用，浓水进行深度回收处理。

2、矿井水进入初沉调节系统，在初沉调节池进行均质混合；对初沉调节系统处理后的矿井水进入滤布滤池系统，产生的浮渣进行渣处理，渣处理回收的水引回到初沉调节系统中，滤布滤池系统出水进入超滤膜系统；超滤出水通过添加适量膜保护剂再进入特种膜系统，浓水回流到初沉调节系统；特种膜系统出水进入调配系统回用，浓水进行深度回收处理。

3、矿井水进入初沉调节系统，在初沉调节池进行均质混合；对初沉调节系统处理后的矿井水进入软化沉降系统，经软化后进行混凝、沉淀，产生的固体沉淀进行渣处理，渣处理回收的水引回初沉调节系统中，软化沉降系统出水进入超滤膜系统；超滤出水通过添加适量膜保护剂再进入特种膜系统，浓水回流到初沉调节系统；特种膜系统出水进入调配系统回用，浓水进行深度回收处理。

4、矿井水进入初沉调节系统，在初沉调节池进行均质混合；对初沉调节系统处理后的矿井水进入滤布滤池系统，产生的浮渣进行渣处理，渣处理回收的水引回到初沉调节系统中，滤布滤池系统出水进入软化沉降系统，经软化后进行混凝、沉淀，产生的固体沉淀进行渣处理，渣处理回收的水引回初沉调节系统中，软化沉降系统出水进入超滤膜系统；超滤出水通过添加适量膜保护剂再进入特种膜系统，浓水回流到初沉调节系统；特种膜系统出水进入调配系统回用，浓水进行深度回收处理。

5、矿井水进入初沉调节系统，在初沉调节池进行均质混合；对初沉调节系统处理后的矿井水进入pH调节系统，经调节为弱酸性后进入超滤膜系统；超滤出水通过添加适量膜保护剂再进入特种膜系统，浓水回流到初沉调节系统；特种膜系统出水进入调配系统回用，浓水进行深度回收处理。

6、矿井水进入初沉调节系统，在初沉调节池进行均质混合；对初沉调节系统处理后的矿井水进入滤布滤池系统，产生的浮渣进行渣处理，渣处理回收的水引回到初沉调节系统中，滤布滤池系统出水进入pH调节系统，经调节为弱酸性后进入超滤膜系统；超滤出水通过添加适量膜保护剂再进入特种膜系统，浓水回流到初沉调节系统；特种膜系统出水进入调配系统回用，浓水进行深度回收处理。

7、矿井水进入初沉调节系统，在初沉调节池进行均质混合；对初沉调节系统处理后的矿井水进入滤布滤池系统，产生的浮渣进行渣处理，渣处理回收的水引回到初沉调节系统中，滤布滤池系统出水进入软化沉降系统，经软化后进行混凝、沉淀，产生的固体沉淀进行渣处理，渣处理回收的水引回初沉调节系统中，软化沉降系统出水进入pH调节系统，经调节为弱酸性后进入超滤膜系统；超滤出水通过添加适量膜保护剂再进入特种膜系统，浓水回流到初沉调节系统；特种膜系统出水进入调配系统回用，浓水进行深度回收处理。

具体实施方式

实施例1

安徽某铁矿矿井涌出水，属于SO4^2--Ca²⁺型水，富含大量的硫酸盐及硬度，进行处理后用于工业循环冷却水，处理水量为450m³/h。矿井经过初沉池调节后进入超滤膜系统，采用平均孔径为100nm的管式陶瓷超滤膜，经过超滤去除细菌、降低浊度等，使用错流过滤，跨膜压差为0.5 MPa，使用超滤超滤产水通过自动添加5 mg/L NaClO进行进行反冲洗，反冲洗步序为进气（气擦洗）—排水—上反洗（同时进气）—下反洗—正洗，反冲洗间隔为30min，上反洗时间20s，进气压力0.25MPa，进气量5Nm³/h，进水量100L/m²•h，下反洗时间20s，正洗20s。超滤出水加入膜保护剂后进入特种膜系统，采用的膜为管式醋酸纤维素纳滤膜，用于降低硬度，截留SO₄ ^2-、COD_Cr等，纳滤工艺跨膜压差为0.3MPa，操作温度15℃，其中硫酸盐等盐类的去除率为95%，水回收率为75%。该工艺运行成本约1.10元/吨水（含预处理设备费、膜设备费、药剂费、电费等）。各工段水质数据见下表：

经调配系统后，直接作为工业循环冷却水使用。

实施例2

安徽某铁矿矿井涌水以及部分地表除尘污水，进行处理后用于一般生活用水或公用事业用水。处理水量为810m³/h，按工序先经过初沉调节，滤布滤池过滤除悬浮物，其中初沉调节池为均布扩散式，并用水力方式混合，滤布滤池为移动竖片式，滤布孔径约10 μm，运行全自动化，可连续过滤，SS去除率为80%，初沉池出水进入自清洗过滤器，其出水进入采用平均孔径为50nm的中空纤维陶瓷超滤膜过滤。使用错流过滤，跨膜压差为0.3 MPa，使用超滤产水通过自动添加5 mg/L NaClO进行进行反冲洗，反冲洗步序为进气（气擦洗）—排水—上反洗（同时进气）—下反洗—正洗，反冲洗间隔为60 min，上反洗时间120s，进气压力0.1MPa，进气量12Nm³/h，进水量150L/m²•h，下反洗时间120s，正洗30s。超滤出水加入适量膜保护剂后进入特种膜系统，特种膜系统采用的膜为管式聚酰胺反渗透膜，用于截留SO₄ ^2-、COD_Cr等，反渗透工艺跨膜压差为0.4 MPa，操作温度20℃，其中硫酸盐等盐类的去除率为97%，水回收率为71%。该工艺运行成本约1.35元/吨水（含预处理设备费、膜设备费、药剂费、电费等）。各工段水质数据见下表：

经调配系统后，可用作生活用水及公用事业用水。

实施例3

安徽某大型铁矿矿井水涌出水，进行处理后用于选矿以及采矿设备冷却水。预处理系统处理水量为1000m³/h，按工序先经过初沉调节，再经pH调节为6.7后进入自清洗过滤器，其出水采用平均孔径为30nm的中空纤维聚偏氟乙烯超滤膜过滤。使用错流过滤，跨膜压差为0.08 MPa，使用超滤产水通过自动添加6 mg/L NaClO进行进行反冲洗，反冲洗步序为进气（气擦洗）—排水—上反洗（同时进气）—下反洗—正洗，反冲洗间隔为50 min，上反洗时间60s，进气压力0.2MPa，进气量7Nm³/h，进水量120L/m²•h，下反洗时间80s，正洗25s。超滤出水加入适量膜保护剂后进入特种膜系统，特种膜系统采用的膜为板式聚酰胺复合纳滤膜，用于截留SO4^2-、COD_Cr等，纳滤工艺跨膜压差为0.5 MPa，操作温度45℃，其中硫酸盐等盐类的去除率为95%，水回收率为73%。该工艺运行成本约1.56元/吨水（含预处理设备费、膜设备费、药剂费、电费等）。各工段水质数据见下表：

经调配系统后，大部分水经调配回到选矿工段，一部分水直接作为选矿设备冷却水使用。

实施例4

废水来源为某大型煤矿矿井涌出水，以及井下设备冲洗、除尘用水，进行处理后用于一般生活用水或者回到选矿工段。预处理系统处理水量为900m³/h，按工序先经过初沉调节，滤布滤池过滤除悬浮物，其中初沉调节池为回流式，并用水力方式混合，滤布滤池为移动竖片式，滤布孔径约20 μm，运行全自动化，可连续过滤，SS去除率为75%，然后再经pH调节pH为6.0后进入自清洗过滤器，其出水采用平均孔径为30nm的中空纤维聚偏氟乙烯超滤膜过滤。使用错流过滤，跨膜压差为0.05 MPa，使用超滤产水通过自动添加8 mg/L NaClO进行进行反冲洗，反冲洗间隔为40 min，反冲洗时间30s。超滤出水加入适量膜保护剂后进入特种膜系统，特种膜系统采用的膜为卷式醋酸纤维素复合纳滤膜，用于截留SO₄ ^2-、COD_Cr等，纳滤工艺跨膜压差为0.8MPa，操作温度45℃，其中硫酸盐等盐类的去除率为99%，水回收率为71%。该工艺运行成本约1.6元/吨水（含预处理设备费、膜设备费、药剂费、电费等）。各工段水质数据见下表：

经调配系统后，可用作一般生活用水或回到选矿工段。

实施例5

废水来源为某大铁矿矿井涌出水，进行处理后用于生活用水及公用事业用水。处理水量为1100m³/h，按工序先经过初沉调节，滤布滤池过滤除悬浮物，滤布孔径约10 μm，运行全自动化，可连续过滤，SS去除率为80%，然后软化沉降除硬度，软化药剂按硬度的1.2倍摩尔比投加，斜管孔径为80mm，运行后硬度去除率为90%，再进入自清洗过滤器，其出水采用平均孔径为10nm的中空纤维聚偏氟乙烯超滤膜过滤。使用错流过滤，跨膜压差为0.08 MPa，使用超滤产水通过自动添加8 mg/L NaClO进行进行反冲洗，反冲洗间隔为40 min，反冲洗时间30s。超滤出水加入适量膜保护剂后进入特种膜系统，特种膜系统采用的膜为卷式反渗透膜，材质为聚酰胺和醋酸纤维素的复合物，用于截留SO₄ ^2-、COD_Cr等，反渗透工艺跨膜压差为0.6MPa，操作温度25℃，其中硫酸盐等盐类的去除率为97%，水回收率为71%。该工艺运行成本约1.75元/吨水（含预处理设备费、膜设备费、药剂费、电费等）。各工段水质数据见下表：

经调配系统后，可用作生活用水及公用事业用水。

实施例6

废水来源为某大型铁矿矿井涌出水，以及井下设备冲洗、除尘用水，进行处理后用于锅炉冷却或一般生活用水。预处理系统处理水量为700m³/h，按工序先经过初沉调节，然后软化沉降除硬度，软化药剂按硬度的1.4倍摩尔比投加，斜管孔径为90mm，运行后硬度去除率为80%，再经pH调节pH为6.0后进入自清洗过滤器，其出水采用平均孔径为30nm的中空纤维超滤膜过滤。使用错流过滤，跨膜压差为0.08 MPa，使用超滤产水通过自动添加10 mg/L NaClO进行进行反冲洗，反冲洗间隔为50 min，反冲洗时间40s。超滤出水加入适量膜保护剂后进入特种膜系统，特种膜系统采用的膜为卷式醋酸纤维素复合纳滤膜，用于截留SO₄ ^2-、COD_Cr等，纳滤工艺跨膜压差为0.6MPa，操作温度25℃，其中硫酸盐等盐类的去除率为96.7%，水回收率为71%。该工艺运行成本约1.7元/吨水（含预处理设备费、膜设备费、药剂费、电费等）。各工段水质数据见下表：

经调配系统后，可用作锅炉冷却或一般生活用水。

实施例7

废水来源为安徽某大型铜矿矿井涌出水，雨水以及井下设备冲洗、除尘用水，进行处理后用于生活用水及公用事业用水，工艺流程图如附图1所示。预处理系统处理水量为1300m³/h，按工序先经过初沉调节，滤布滤池过滤除悬浮物，其中初沉调节池为异程式，并用水力方式混合，滤布滤池为移动竖片式，滤布孔径约18μm，运行全自动化，可连续过滤，SS去除率为50%，然后软化沉降除硬度，软化药剂按硬度的1.5倍摩尔比投加，斜管孔径为100mm，运行后硬度去除率为83%，再经pH调节pH为6.0后进入自清洗过滤器，其出水采用平均孔径为30nm的中空纤维超滤膜过滤。使用错流过滤，跨膜压差为0.05 MPa，使用超滤产水通过自动添加10 mg/L NaClO进行进行反冲洗，反冲洗间隔为60 min，反冲洗时间50s。超滤出水加入适量膜保护剂后进入特种膜系统，特种膜系统采用的膜为卷式聚酰胺复合纳滤膜，用于截留SO₄ ^2-、COD_Cr等，纳滤工艺跨膜压差为0.8MPa，操作温度30℃，其中硫酸盐等盐类的去除率为98%，水回收率为71%。该工艺运行成本约1.95元/吨水（含预处理设备费、膜设备费、药剂费、电费等）。各工段水质数据见下表：

经调配系统后，可用作生活用水及公用事业用水。

实施例8

废水来源为安徽某大型铁矿矿井涌出水，雨水以及井下设备冲洗、除尘用水，进行处理后用于生活用水及公用事业用水，工艺流程图如附图1所示。预处理系统处理水量为1500m³/h，按工序先经过初沉调节，滤布滤池过滤除悬浮物，其中初沉调节池为完全混合式，并用机械搅拌混合，滤布滤池为移动竖片式，SS去除率为70%，然后软化沉降除硬度，硬度去除率为85%，再经pH调节pH为6.5后进入自清洗过滤器，其出水采用平均孔径为30nm的中空纤维超滤膜过滤。超滤工艺使用错流过滤，跨膜压差为0.05 MPa，使用超滤产水通过自动添加10 mg/L NaClO进行进行反冲洗，反冲洗间隔为60 min，反冲洗时间50s。超滤出水加入适量膜保护剂后进入特种膜系统，特种膜系统采用的膜为卷式聚酰胺复合纳滤膜，用于截留SO₄ ^2-、COD_Cr等，纳滤工艺跨膜压差为0.5MPa，操作温度25℃，其中硫酸盐等盐类的去除率为97%，水回收率为70%。该工艺运行成本约1.88元/吨水（含预处理设备费、膜设备费、药剂费、电费等）。各工段水质数据见下表：

经调配系统后，可用作生活用水及公用事业用水。

Claims

1.一种处理高硫酸盐高硬度矿井水的高回收率工艺，其特征在于，所述的矿井水来自矿井涌出水、矿区设备洗尘废水、矿区生活废水的一种或几种，该矿井水的硬度为1500~3000mg/L，硫酸盐浓度为1600~6000mg/L；所述工艺包括预处理系统、超滤膜系统和特种膜系统，经预处理系统处理的矿井水首先进入超滤膜系统，所述超滤膜系统中采用的超滤膜为无机膜或有机膜；通过超滤膜过滤后出水再进入特种膜系统，所述特种膜系统中采用的膜为基于纳滤或反渗透技术的专用脱盐除硝膜；

所述预处理系统至少包含初沉调节系统，根据矿井水实际水质，预处理系统包含滤布滤池系统、软化沉降系统、pH调节系统中的一种或几种系统组合；所述超滤膜系统至少包括预过滤装置，预过滤反洗产生的废水引回到初沉调节系统中，出水进入超滤膜分离，所述预过滤装置采用压差控制的全自动自清洗过滤器；

所述超滤膜系统中采用的超滤膜平均孔径为10~100nm，膜元件为管式、中空纤维式或卷式；所述纳滤膜材料为醋酸纤维素或聚酰胺复合膜，反渗透膜材料为聚酰胺、醋酸纤维素或由聚酰胺、醋酸纤维素两者构成的复合膜；膜元件采用卷式、板框式或管式；所述超滤膜系统和特种膜系统由单个或多个单元膜串联或并联组成；

所述的特种膜系统在运行时，添加5~10 mg/L膜保护剂，所述膜保护剂含有有机磷酸盐、聚丙烯酸；

超滤工艺采用错流过滤，工艺跨膜压差为0.05~0.5MPa，过滤温度15~45℃，使用超滤产水通过自动添加5~10 mg/L NaClO进行反冲洗，反冲洗步序为进气—排水—上反洗—下反洗—正洗，反冲洗间隔为30~60 min，上反洗时间20~120s，进气压力0.1~0.25MPa，进气量5~12Nm³/h，进水量100~150L/m²h，下反洗时间20~120s，正洗20~30s；

纳滤或反渗透工艺跨膜压差为0.3~0.8MPa，操作温度15~45℃；

所述的初沉调节系统包括初沉调节池，所述初沉调节池为均布扩散式、完全混合式、异程式或回流式；其混合方式为过程水力混合或机械搅拌混合；

所述的滤布滤池系统产生的浮渣进行渣处理后回收的水引回到初沉调节系统中，采用滤池为移动竖片式，主要由竖片过滤装置、反冲洗装置、移动行车装置和排泥装置组成，渣处理为板框过滤机或离心机进行离心处理，所述滤布孔径为10~20 μm，运行过程全自动化，连续过滤，清洗时不停止过滤进程，清洗滤盘的面积只相当于整个滤盘面积的1％，清洗水耗小于1%；

所述软化沉降系统采用纯碱法、NaCO₃-NaOH方法共同软化，软化药剂按硬度的1.2~1.5倍摩尔比投加；软化后混凝、沉淀采用斜管沉降池，斜管孔径为80～100mm，产生的固体沉淀进行渣处理，渣处理回收的水引回初沉调节系统中。