矿井水处理技术介绍

2017-03-09 10:50:10 xiaoyifan 26

我国煤矿矿井废水处理与回用研究起步较晚,且处理率较低。近几年,中国统配煤矿总公司所属各矿对矿井水的处理,尤其是矿井水处理工艺,环保工作者积极研究矿井水处理和合理利用的有效方法,使得矿井水处理后可达排放标准,且能满足工业用水要求。

煤矿矿井水既是一种具有行业特点的污染源,又是一种宝贵的水资源。目前我国很多煤矿一方面严重缺水,另一方面未经处理直接外排,造成大量水资源的浪费,并且污染环境。因此,将煤矿矿井水处理后作为煤矿工业用水或生活饮用水,不仅解决了矿区缺水问题,而且充分利用了矿井水水资源,节省了地下水资源,具有明显经济、环境和社会效益。

构成矿井水悬浮物的主要成份是粒径极为细小的煤粉和岩尘。因此,靠自然沉淀去除是困难的,必须借助混凝剂,采用混凝沉淀的处理方法以实现对悬浮物的去除。目前,对于矿化度不高而悬浮物含量较高的矿井水处理工艺,有较成熟可行的经验,一般采用混凝、沉淀(或浮升)以及过滤、消毒等工序处理后,其出水水质即能达到生产使用和生活饮用标准的要求

对高矿化度矿井水处理工艺,除采用给水净化传统工艺去除悬浮物和消毒外,其关键工序就是脱盐。降低矿井水含盐量的方法,主要有以下几种。

(1)热力法

使用高温(蒸馏)和低温(冷冻)的处理过程均属热力法淡化。蒸馏法是对含盐水进行热力脱盐淡化处理的有效方法。此法以消耗热能为代价,一般适用于含盐量超过3000 mg/L矿井水的处理。前苏联煤炭环保研究院曾试验研究出一种供矿井水淡化处理的蒸馏装置,用于含盐量超过5 g/L的矿井水处理,其出水可供煤矿生活和生产用,淡水成本为50戈比/m3。捷尔诺夫斯克矿井建成的绝热式蒸发器,可将矿化度为7800~9000 mg/L含盐量降至25~200 mg/L。波兰杰别尼斯卡矿井建成一套生产能力为100m3/h的绝热蒸发式淡化装置,可将原料水含盐量从100 g/L降至100 mg/L。蒸馏法的主要问题是需防止热交换表面结垢。

(2)化学法

离子交换法是化学脱盐的主要方法,即利用阴阳离子交换剂去除水中的离子,以降低水的含盐量。此法用在进水含盐量小于500 mg/L时比较经济,可用作高矿化度水经膜分离法处理后的进一步除盐工序。

(3)膜分离法

电渗析和反渗透技术均属于膜分离技术,是我国目前苦咸水脱盐淡化处理的两种主要方法。尤其是前者在我国煤矿系统已有不少应用实例和经验。

矿井水处理工艺:电渗析是在外加直流电场的作用下,利用离子交换膜对溶液中离子的选择透过性,使溶质和溶剂分离的一种物理化学过程。含盐原水经过电渗析器后,便可得到淡化水和浓缩液(浓水)。一般淡化水量为总进水量的50%~70%。当进水含盐量小于4000 mg/L时用此法较为经济。

前苏联1991年已在顿涅茨等煤矿应用电渗析法淡化矿井水,取得很好的效果。我国大同矿务局同家梁矿从1974年开始利用电渗析法处理矿井水,积累了较丰富的经验。甘肃阿干煤矿矿井水含盐量为1000~2000 mg/L,于1987年建成一座日产水量1200 m3的矿井水淡化处理站,其工艺流程为:矿井水→井口预沉池→加药混合→水力循环澄清池→重力式无阀滤池→调节池→压力式过滤器→电渗析器→紫外线消毒器→生活用水。该水处理站共投资63万元,1992年的吨水成本为0.30元。

电渗析除盐法的优点是:不需再生,可连续出水;工艺系统简单,设备少;与离子交换法串联使用可制取纯水等。此法的主要问题是:水回收率低(一般为50%左右),采用浓水循环工艺虽可使水回收率提高,但其循环方法及控垢药剂的投加,目前尚少成熟经验;易发生极化结垢。另外,必须对其进水进行深度预处理,并使铁化合物含量不超过100 μg/L。

矿井水处理工艺:反渗透法是借助于半透膜在压力(一般为30~70 KG/cm2)作用下进行物质分离的方法。它可有效地去除无机盐类、低分子有机物、病毒和细菌等。适用于含盐量大于4000 mg/L的水的脱盐处理较经济。此法与电渗析法相比,其优点是:产品水回收率高,脱盐率和水的纯度高,投资费用低,无污染等。缺点是:操作压力高,能耗大,设备较复杂,对进水水质要求高等。反渗透脱盐技术,目前在国内仍处于深入研究和试用阶段。

总之,高矿化度矿井水处理工艺还不是很成熟,各种方法都有一些缺点,且处理成本较高。因此,研究高矿化度废水处理的新方法,并降低处理成本,是水处理技术的一个重要课题。

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