礦井水膜處理技術(shù)概述及應(yīng)用

王玉 汪凡

（中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司 陜西西安 710054）

引言

隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，傳統(tǒng)礦井水處理工藝:礦井水→調(diào)節(jié)池→反應(yīng)沉淀池(或澄清池)→過濾→消毒→回用[1,2]。已不能滿足排放及回用要求。膜分離技術(shù)憑借處理效率穩(wěn)定可靠、自動化程度高、產(chǎn)水可達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)等特點(diǎn)，在礦井水處理領(lǐng)域得到發(fā)展。

在中小型煤礦，礦井水處理常采用一體化凈水器，雖然有集成化程度高、占地面積小、上馬快等優(yōu)點(diǎn)[3]，但是由于一體化凈水器通用化設(shè)計，針對性不強(qiáng)，致使處理能力通常只有設(shè)計水量的50%左右，水質(zhì)經(jīng)常出現(xiàn)不合格；且傳統(tǒng)礦井水處理工程自動化程度不高。對于高礦化度礦井水的處理與回用，預(yù)處理工藝同常規(guī)礦井水，其關(guān)鍵是除鹽，目前常用的除鹽技術(shù)有反滲透技術(shù)[4]、納濾分鹽技術(shù)、膜集成技術(shù)等，可進(jìn)一步提高礦井水資源化利用，減少污染物的排放[5-7]。

1 膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)是利用天然或合成的高分子膜，以外加壓力或化學(xué)位差為推動力，對雙組份或多組份的溶液進(jìn)行分離、分級、提純和富集的技術(shù)[8]。膜分離過程是單純物理篩分過程，無相變，具有分離效率高、能耗低、無副產(chǎn)物、設(shè)備簡單、操作容易等優(yōu)點(diǎn)；膜分離技術(shù)能有效去除水中的色度、濁度、有機(jī)物、細(xì)菌、病毒等污染物[9-11]。

在水處理行業(yè)中，膜多按照其孔徑分布范圍分為微濾膜、超濾膜、納濾膜及反滲透膜，不同孔徑膜的分離機(jī)理及凈化效果各不相同。

2 礦井水處理中的應(yīng)用

2.1 預(yù)處理

預(yù)處理階段通常采用微濾及超濾膜，微濾膜孔徑大小為0.01-10μm，截留分子量在100000道爾頓以上。超濾膜孔徑大小為0.001-0.010μm,截留分子量1000-100000道爾頓，工作原理主要為“篩分”作用，附加膜孔的吸附截留作用。山西、陜西及山東省多個煤礦[7,12]，采用“混凝沉淀+超濾/微濾”工藝處理礦井水，出水濁度均小于2NTU，產(chǎn)水回用。其次，超濾/微濾膜常常作為深度處理的預(yù)處理階段，去除可能造成膜污染的物質(zhì)，保證處理系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，延長膜使用壽命。

2.2 深度處理

礦井水深度處理，主要采用納濾或反滲透膜處理得到高品質(zhì)的回用水。納濾膜孔徑接近于1nm，切割分子量200-1000道爾頓；反滲透膜孔徑小為1 nm,切割分子量小于200道爾頓。在外加壓力為推動力作用下，是溶劑選擇性的透過膜的過程。其中納濾膜可是一價離子及水分子透過，實現(xiàn)脫鹽及分鹽過程。反滲透膜僅是水分子透過。

山西多個煤礦，陜西黃陵礦區(qū)，淮南礦區(qū)等多個煤礦，采用反滲透處理礦井水，出水達(dá)到飲用水及鍋爐冷卻循環(huán)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[11-13]。

結(jié)語

膜分離技術(shù)憑借其效率高、占地小、自動化程度高、運(yùn)行操作簡單等特點(diǎn)，解決了現(xiàn)有礦井水處理系統(tǒng)出水不穩(wěn)定、自動化差等問題。作為深度處理單元，提高了排放或回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，減少污染排放，提高了礦井水資源化利用率。