納濾技術(shù)在礦井回灌水處理中的應(yīng)用

焦清衛(wèi)

摘 要：本文結(jié)合納濾膜技術(shù)的特點(diǎn)，針對(duì)鐵礦采礦過(guò)程中排出的礦井水水質(zhì)特點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際工程應(yīng)用情況，簡(jiǎn)要介紹納濾膜技術(shù)在該礦井廢水處理中的應(yīng)用效果，以便進(jìn)一步探討和推廣該項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：預(yù)處理；納濾；濃鹽水；回灌水；零排放

中圖分類(lèi)號(hào)：TG174 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著工業(yè)規(guī)模增長(zhǎng)及原料需求量的增長(zhǎng)，冶金行業(yè)所需要的鐵礦石需要量在不斷增加，而在鐵礦開(kāi)采過(guò)程中，伴隨采礦過(guò)程產(chǎn)生大量礦井涌水，為保證安全生產(chǎn)，該水必須先排出礦井巷道，待開(kāi)采完畢后，為避免地下水流失，再將這部分水回灌至地下，補(bǔ)充地下水位，但在此過(guò)程中，水質(zhì)不可避免受到污染，因此，各地根據(jù)各自的情況，制訂了符合當(dāng)?shù)厍闆r的礦井水回灌水標(biāo)準(zhǔn)。河北鋼鐵集團(tuán)中關(guān)鐵礦正是基于這種情況，采用了納濾膜技術(shù)對(duì)回灌水進(jìn)行處理，以達(dá)到河北邢臺(tái)地區(qū)要求的《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T14848-1993中規(guī)定的Ⅲ類(lèi)地下水水質(zhì)，從而回灌礦井。

1.項(xiàng)目情況

該項(xiàng)目在采礦過(guò)程中，地下最大涌水量為1000m3/h，采礦活動(dòng)主要導(dǎo)致地下水懸浮物增多，此外還會(huì)引入少量固體顆粒物、硫酸鹽、溶解性總固體、氨氮等，對(duì)其他指標(biāo)并不會(huì)造成太大影響。考慮到地下涌水提升至地表后首先經(jīng)過(guò)機(jī)械攪拌澄清池處理，因此本工程將渾濁度、溶解性總固體及硫酸鹽作為主要去除對(duì)象，采用機(jī)械澄清池+多介質(zhì)過(guò)濾+機(jī)械過(guò)濾+納濾+折點(diǎn)加氯消毒的處理工藝。地下涌水水質(zhì)指標(biāo)：渾濁度10.8NTU；有肉眼可見(jiàn)物；硫酸鹽718mg/L；溶解性總固體1206mg/L；總硬度753mg/L；氨氮1.07mg/L；pH8.47；鐵0.2mg/L；錳<0.05mg/L；總大腸桿菌未檢出；氟化物0.68mg/L；色度<5?；毓嗨|(zhì)采用《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T14848-1993中規(guī)定的Ⅲ類(lèi)地下水水質(zhì)。

2.納濾技術(shù)要點(diǎn)

納濾是介于超濾和反滲透的一種膜過(guò)濾技術(shù)，可以去除細(xì)菌病毒、大分子有機(jī)物、2價(jià)以上可溶鹽類(lèi)等。其初期投資和運(yùn)行成本較反滲透技術(shù)低30%左右。經(jīng)過(guò)預(yù)處理單元處理的原水，經(jīng)高壓泵增壓后進(jìn)入納濾膜組件，由于納濾膜的選擇透過(guò)性能，水在高壓下可以透過(guò)納濾膜進(jìn)入淡水側(cè)，而各種鹽份則隨高壓水流沖出，使水一分為二，從而達(dá)到鹽與水分離的目的。 納濾膜分離技術(shù)具有占地面積小、出水水質(zhì)好、自動(dòng)化程高等特點(diǎn)。本工程采用HDNF-200 型納濾裝置6套，單套制水能力200m?/h，脫鹽率：≥70%（3年內(nèi)） 水回收率：70%～75%。

3.回灌水處理工藝設(shè)施描述

3.1 原水提升泵

原水經(jīng)機(jī)械澄清池，上清液自流進(jìn)入原水池，由3臺(tái)提升泵，單臺(tái)泵的能力為2G350WFB-6AD1型無(wú)密封自吸泵，運(yùn)行方式為開(kāi)2備1。

3.2 預(yù)處理系統(tǒng)

預(yù)處理設(shè)備采用多介質(zhì)過(guò)濾器進(jìn)行處理，預(yù)處理設(shè)備能由PLC指揮反洗水閥及反洗氣閥的開(kāi)閉，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)反洗。

多介質(zhì)過(guò)濾器作用是去除水中的懸浮物、膠體雜質(zhì)，是預(yù)處理的主要設(shè)備，降低水濁度，保證納濾膜表面的清潔與通暢。

本工程設(shè)計(jì)采用11臺(tái)DN3200多介質(zhì)過(guò)濾器，其中1臺(tái)備用。

3.3 自清洗過(guò)濾器

自清洗過(guò)濾器用在多介質(zhì)過(guò)濾器之后，納濾膜過(guò)濾設(shè)備之前。用來(lái)濾除經(jīng)多介質(zhì)過(guò)濾后的細(xì)小物質(zhì)，以確保水質(zhì)過(guò)濾精度及保護(hù)膜過(guò)濾元件不受顆粒物質(zhì)的損壞。過(guò)濾精度等級(jí)為50μm，以保證后出水精度及保證后級(jí)膜元件的安全。

本工程設(shè)6臺(tái)自清洗過(guò)濾器，單臺(tái)設(shè)計(jì)出力Q=200m3/h；過(guò)濾精度：50μm；水的回收率：≥99.5%。

過(guò)濾器反洗根據(jù)壓差或過(guò)濾周期自動(dòng)進(jìn)行，工作和反洗狀態(tài)之間自動(dòng)切換，控制系統(tǒng)具有定時(shí)、壓差、手動(dòng)清洗功能及報(bào)警輸出，與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相聯(lián)。

3.4 納濾高壓泵

納濾膜元件對(duì)水中的離子具有選擇透過(guò)性，因而在納濾濃水側(cè)和產(chǎn)水側(cè)存在著滲透壓差，納濾膜是利用濃溶液側(cè)施加高壓來(lái)實(shí)現(xiàn)溶劑由高濃度向低濃度處流動(dòng)的，外界施加的壓力通過(guò)就是由高壓泵來(lái)提供。

本工程設(shè)6臺(tái)單級(jí)臥式離心泵，Q=194m3/h，H=75m，N=75kW。高壓泵過(guò)流材質(zhì)采用304不銹鋼、管道及附件的材料均采用304不銹鋼，密封方式考慮耐腐蝕，機(jī)械密封，水泵出口裝壓力開(kāi)關(guān)，壓力高時(shí)報(bào)警及停泵。

3.5 納濾裝置

納濾膜元件的選型根據(jù)循環(huán)水的水質(zhì)特點(diǎn)來(lái)選擇透水量大、脫鹽率高、化學(xué)穩(wěn)定性好、抗污染性能好及機(jī)械強(qiáng)度好的膜，納濾膜元件選用進(jìn)口海德能公司高脫鹽率的抗污染復(fù)合膜。

納濾膜選擇膜通量≤28Lmh。膜原件水通量不大于各膜元件制造廠商《導(dǎo)則》中規(guī)定的最大通量值。并選擇合理的排列組合，保證膜元件正常運(yùn)行和合理的清洗周期。

納濾膜的使用壽命≥5年。

3.6 納濾系統(tǒng)儀表

系統(tǒng)配置測(cè)量點(diǎn)和在線儀表數(shù)量等滿足本系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的需要，供方在投標(biāo)文件中說(shuō)明系統(tǒng)配置在線儀表的清單和規(guī)格。

3.7 配備輔助設(shè)備

3.7.1 清洗系統(tǒng)：納濾膜在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，由于給水中含有的污染物質(zhì)的污染而產(chǎn)生結(jié)垢，例如金屬氧化物的水合物、鈣鎂的沉淀物、有機(jī)物微生物污染等。這些污染物質(zhì)在適當(dāng)?shù)牟僮鳁l件下借助于化學(xué)藥劑的清洗方可有效去除，使膜的性能得到很好地恢復(fù)并能夠延長(zhǎng)納濾膜的使用壽命。

3.7.2 沖洗系統(tǒng)：沖洗系統(tǒng)包括沖洗泵、電動(dòng)閥、管道等。沖洗水泵兩臺(tái)，1用1備，用于納濾裝置停機(jī)沖洗，選用單級(jí)臥式清水離心泵。

3.8 納濾系統(tǒng)管道

納濾系統(tǒng)管道設(shè)計(jì)時(shí)避免死角，以防止生長(zhǎng)細(xì)菌。管道采用304不銹鋼，低壓部分管道、法蘭、閥門(mén)均采用UPVC材質(zhì)。其中納濾清洗管道擬采用襯膠或涂塑鋼管道。法蘭采用相應(yīng)壓力等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的平焊凸面結(jié)構(gòu)形式法蘭。

3.9 納濾產(chǎn)水脫氮消毒

根據(jù)礦井水水質(zhì)報(bào)告，礦井原水中氨氮含量為1.07mg/L，而當(dāng)?shù)厮畡?wù)行政管理部門(mén)要求回灌水中氨氮含量達(dá)到地下水環(huán)境III類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，即不得大于0.2mg/L。

折點(diǎn)氯化法是將活性氯通入水中，濃度達(dá)到某一點(diǎn)，在該點(diǎn)時(shí)水中游離氯含量較低，而氨的濃度降為零。當(dāng)活性氯通入量超過(guò)該點(diǎn)時(shí)，水中的游離氯就會(huì)增多。因此，該點(diǎn)稱(chēng)為折點(diǎn)。該狀態(tài)下的氯化稱(chēng)為折點(diǎn)氯化。此方法脫氮率高、設(shè)備投資少、反應(yīng)迅速完全，并有消毒作用。

3.10 回灌水泵

設(shè)計(jì)回灌水泵兩臺(tái)，采用變頻電機(jī)，用于將處理達(dá)標(biāo)的回灌水打回礦井回灌。

3.11 濃鹽水利用

納濾技術(shù)能夠回收80%清潔水，為800m3/h，剩余20%為生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的濃鹽水，即200m3/h，該部分濃鹽水中一部分用于礦山正常生產(chǎn)需要的各種循環(huán)、清洗、加濕等消耗水，剩余部分勾兌至清潔水中，勾兌量滿足勾兌后水質(zhì)符合回灌水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

4.處理效果

經(jīng)上述工藝流程處理后的水達(dá)到地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 14848-1993中規(guī)定的Ⅲ類(lèi)地下水水質(zhì)。

結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)環(huán)保型、節(jié)約型經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，如何即保護(hù)環(huán)境，由達(dá)到預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)主流。中關(guān)鐵礦成功地將納濾技術(shù)應(yīng)用于礦井水回灌工程中，為該技術(shù)在該領(lǐng)域的應(yīng)用起到了標(biāo)桿作用，符合我國(guó)發(fā)展新理念，具有較大的推廣意義。

參考文獻(xiàn)

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