CN113896370A - 一种新型矿井水零排放系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型矿井水零排放系统及方法，矿井水管道与深度除镁反应单元的入口相连通，深度除镁反应单元的出口依次经第一过滤单元及第一超滤单元与反渗透单元的入口相连通，反渗透单元的产水出口与产水回用管道相连通，反渗透单元的浓水出口依次经深度除钙单元、第二过滤单元及第二超滤单元与高盐反渗透单元的入口相连通，高盐反渗透单元的产水出口与产水回用管道相连通，高盐反渗透单元的浓水出口与蒸发结晶单元的入口相连通，蒸发结晶单元的产水出口与产水回用管道相连通，蒸发结晶单元的杂盐母液出口与浓盐水固化单元相连通，该系统及方法能够实现矿井水的零排放以及资源化利用。

Description

一种新型矿井水零排放系统及方法

技术领域

本发明属于矿井水处理技术领域，涉及一种新型矿井水零排放系统及方法。

背景技术

现有的矿井水零排放常规工艺采用软化-浓缩-蒸发结晶，重点关注矿井水中特征污染物的去除和蒸发结晶工艺设备的创新，其中软化工艺通常采用传统混凝沉淀工艺，针对镁硬较高的矿井水，常规软化工艺污泥沉降性能较差，出水悬浮物浓度升高，为此工程应用中常投加大量聚丙烯酰胺(PAM)助凝剂，PAM投加量过大会造成膜系统污堵，和不可逆恢复，严重增加膜系统处理负荷。浓缩段通常采用膜浓缩技术，但由于硬度过高易增大膜结垢污堵的风险，现有工艺中浓缩段高盐反渗透回收率无法提升至较高水平，因此会增大后续蒸发结晶投资费用。此外，现有蒸发结晶工艺通常将无法继续分盐提纯的母液固化成杂盐，这种杂盐通常被认定为危废，增大企业的危废处置成本，并未真正意义上实现矿井水零排放和资源化利用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种新型矿井水零排放系统及方法，该系统及方法能够实现矿井水的零排放以及资源化利用。

为达到上述目的本发明所述的矿井水零排放系统包括产水回用管道、深度除镁反应单元、第一过滤单元、第一超滤单元、反渗透单元、深度除钙单元、第二过滤单元、第二超滤单元、高盐反渗透单元、蒸发结晶单元及浓盐水固化单元；

矿井水管道与深度除镁反应单元的入口相连通，深度除镁反应单元的出口依次经第一过滤单元及第一超滤单元与反渗透单元的入口相连通，反渗透单元的产水出口与产水回用管道相连通，反渗透单元的浓水出口依次经深度除钙单元、第二过滤单元及第二超滤单元与高盐反渗透单元的入口相连通，高盐反渗透单元的产水出口与产水回用管道相连通，高盐反渗透单元的浓水出口与蒸发结晶单元的入口相连通，蒸发结晶单元的产水出口与产水回用管道相连通，蒸发结晶单元的杂盐母液出口与浓盐水固化单元相连通。

通过深度除镁反应单元去除镁硬，同时兼顾去除钙硬。

通过深度除钙单元去除钙硬，同时兼顾去除镁硬。

蒸发结晶单元根据来水，采用不同形式的分盐工艺，以获得高纯度氯化钠及硫酸钠工业盐，最终的杂盐母液进入后续浓盐水固化单元中。

浓盐水固化单元将蒸发结晶母液、粉煤灰、水泥、骨料、粘结剂、其他掺合料中的两种或几种按比例混合固化，以形成无害化砌块。

本发明所述的矿井水零排放方法包括以下步骤：

矿井水进入深度除镁反应单元中去除矿井水中的镁硬和部分钙硬，再经第一过滤单元过滤以及第一超滤单元超滤，然后进入到反渗透单元中进行反渗透处理；

反渗透单元输出的浓水进入到深度除钙单元中去除钙硬和部分镁硬，产水进行回用；

深度除钙单元输出的水依次经第二过滤单元及第二超滤单元处理，然后进入到高盐反渗透单元中进行反渗透处理；

高盐反渗透单元输出的浓水进入蒸发结晶单元中，产水进行回用；

蒸发结晶单元输出的产水回用，蒸发结晶单元输出的氯化钠、硫酸钠等精制盐回收，蒸发结晶单元输出的杂盐母液进入浓盐水固化单元中制成无害化水泥砌块。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的新型矿井水零排放系统及方法在具体操作时，首次提出分质软化工艺，将钙、镁离子分别软化去除，减少污泥固废量。本发明对硬度较高的矿井水，先采用深度除镁反应单元进行镁硬的去除，同时协同去除部分钙硬，再在浓缩段采用深度除钙单元对一级反渗透浓水中的钙硬进一步去除，同时协同去除部分镁硬，以确保膜系统的稳定运行，本发明可降低助凝剂投加量甚至不投加助凝剂，显著降低膜污堵风险，且有效提升二级反渗透的回收率，降低后续蒸发结晶工艺的投资及运行成本。另外，本发明将蒸发结晶的杂盐母液进行资源化利用，有效降低煤矿危险废物的处置成本。同时利用杂盐母液制备无害化水泥砌块，可作为煤矿自用矿井填充物及路缘石建材等，以实现资源化利用，真正意义的实现矿井水零排放。

附图说明

图1为本发明的结构图。

其中，1为深度除镁反应单元、2为第一过滤单元、3为第一超滤单元、4为反渗透单元、5为深度除钙单元、6为第二过滤单元、7为第二超滤单元、8为高盐反渗透单元、9为蒸发结晶单元、10为浓盐水固化单元。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

参考图1，本发明所述的新型矿井水零排放系统包括深度除镁反应单元1、第一过滤单元2、第一超滤单元3、反渗透单元4、深度除钙单元5、第二过滤单元6、第二超滤单元7、高盐反渗透单元8、蒸发结晶单元9及浓盐水固化单元10；

矿井水管道的出口与深度除镁反应单元1的入口相连通，深度除镁反应单元1的出口依次经第一过滤单元2及第一超滤单元3与反渗透单元4的入口相连通，反渗透单元4的产水出口与产水回用管道相连通，反渗透单元4的浓水出口依次经深度除钙单元5、第二过滤单元6及第二超滤单元7与高盐反渗透单元8的入口相连通，高盐反渗透单元8的产水出口与产水回用管道相连通，高盐反渗透单元8的浓水出口与蒸发结晶单元9的入口相连通，蒸发结晶单元9的产水出口与产水回用管道相连通，蒸发结晶单元9的杂盐母液出口与浓盐水固化单元10相连通。

通过深度除镁反应单元1去除镁硬，同时兼顾去除钙硬；通过深度除钙单元5去除钙硬，同时兼顾去除镁硬。

蒸发结晶单元9根据来水，采用不同形式的分盐工艺，以获得高纯度氯化钠及硫酸钠工业盐，最终的杂盐母液进入后续浓盐水固化单元10中。

浓盐水固化单元10将蒸发结晶母液、粉煤灰、水泥、骨料、粘结剂、其他掺合料中的两种或几种按比例混合固化，以形成无害化砌块。

本发明所述新型矿井水零排放方法，包括以下步骤：

矿井水进入深度除镁反应单元1中去除矿井水中的镁，以实现矿井水中镁硬90％以上的去除，需要注意的是，通过加药的调整，可以携带去除50-90％的钙硬。

深度除镁反应单元1输出的矿井水经第一过滤单元2过滤以及第一超滤单元3超滤，然后进入到反渗透单元4中。

反渗透单元4输出的浓水进入到深度除钙单元5中去除钙硬，产水进行回用，需要注意的是，深度除钙单元5以去除钙硬为主，实现水中钙硬80％以上的去除，同时可以通过加药的调整，携带去除10-90％的镁硬。

深度除钙单元5输出的水依次经第二过滤单元6及第二超滤单元7处理，然后进入到高盐反渗透单元8中进行反渗透处理。

高盐反渗透单元8输出的浓水进入蒸发结晶单元9中，产水进行回用，需要注意的是，根据矿井水水质的不同，当高盐反渗透浓水的硅含量较高时，则进入蒸发结晶单元9之前需要进行除硅预处理。

蒸发结晶单元9的产水回用，蒸发结晶单元9输出的精制盐主要为氯化钠及硫酸钠，剩余的杂盐母液进入浓盐水固化单元10中制成无害化水泥砌块。需要注意的是，该水泥砌块可作为矿井回填使用，也可作为路缘石建材，降低危废处置费用。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种新型矿井水零排放系统，其特征在于，包括产水回用管道、深度除镁反应单元(1)、第一过滤单元(2)、第一超滤单元(3)、反渗透单元(4)、深度除钙单元(5)、第二过滤单元(6)、第二超滤单元(7)、高盐反渗透单元(8)、蒸发结晶单元(9)及浓盐水固化单元(10)；

矿井水管道与深度除镁反应单元(1)的入口相连通，深度除镁反应单元(1)的出口依次经第一过滤单元(2)及第一超滤单元(3)与反渗透单元(4)的入口相连通，反渗透单元(4)的产水出口与产水回用管道相连通，反渗透单元(4)的浓水出口依次经深度除钙单元(5)、第二过滤单元(6)及第二超滤单元(7)与高盐反渗透单元(8)的入口相连通，高盐反渗透单元(8)的产水出口与产水回用管道相连通，高盐反渗透单元(8)的浓水出口与蒸发结晶单元(9)的入口相连通，蒸发结晶单元(9)的产水出口与产水回用管道相连通，蒸发结晶单元(9)的杂盐母液出口与浓盐水固化单元(10)相连通。

2.根据权利要求1所述的新型矿井水零排放系统，其特征在于，通过深度除镁反应单元(1)去除镁硬，同时兼顾去除钙硬。

3.根据权利要求1所述的新型矿井水零排放系统，其特征在于，通过深度除钙单元(5)去除钙硬，同时兼顾去除镁硬。

4.根据权利要求1所述的新型矿井水零排放系统，其特征在于，蒸发结晶单元(9)根据来水，采用不同形式的分盐工艺，以获得高纯度氯化钠及硫酸钠工业盐，最终的杂盐母液进入后续浓盐水固化单元(10)中。

5.根据权利要求1所述的新型矿井水零排放系统，其特征在于，浓盐水固化单元(10)将蒸发结晶母液、粉煤灰、水泥、骨料、粘结剂以及其他掺合料中的两种或几种按比例混合固化，以形成无害化砌块。

6.一种新型矿井水零排放方法，其特征在于，基于权利要求1所述的新型矿井水零排放系统，包括以下步骤：

矿井水进入深度除镁反应单元(1)中去除矿井水中的镁硬及部分钙硬，再经第一过滤单元(2)过滤以及第一超滤单元(3)超滤，然后进入到反渗透单元(4)中进行反渗透处理；

反渗透单元(4)输出的浓水进入到深度除钙单元(5)中去除钙硬及部分镁硬，产水进行回用；

深度除钙单元(5)输出的水依次经第二过滤单元(6)及第二超滤单元(7)处理，然后进入到高盐反渗透单元(8)中进行反渗透处理；

高盐反渗透单元(8)输出的浓水进入蒸发结晶单元(9)中，产水进行回用；

蒸发结晶单元(9)输出的产水回用，蒸发结晶单元(9)输出的精制盐回收，蒸发结晶单元(9)输出的杂盐母液进入浓盐水固化单元(10)中制成无害化水泥砌块。

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