一种高矿化度高硬度地下水物化除硬方法技术

本发明专利技术涉及矿水除硬技术领域，具体涉及一种高矿化度高硬度地下水物化除硬方法，在基于制备的GO

【技术实现步骤摘要】
一种高矿化度高硬度地下水物化除硬方法


[0001]本专利技术涉及矿水除硬
，具体是涉及一种高矿化度高硬度地下水物化除硬方法。

技术介绍

[0002]我国煤矿资源普遍集中于北方贫水地区，但煤矿开采用水及周边工业用水(如电厂用水)需求量巨大。在煤炭开采过程中，会产生大量矿井地下水，其特点是悬浮物含量高、矿化度高、硬度大。开发有效的地下水综合处理回用技术，有利于平衡煤矿开采用水的供需矛盾，同时解决矿井废水的排放污染问题，因此成为水处理领域的研究热点。
[0003]矿井地下水进行处理回用的关键在于除硬与收盐。常规处理技术普遍采用化学软化、超滤、反渗透等方法耦合实现。但在我国新疆等地区的诸多工程实践中发现，常规手段处理具有高矿化度高硬度的矿井地下水时常常表现出软化效果不足、钙镁致垢离子造成后续收盐系统堵塞、除硬与收盐无法兼顾等问题。采用电渗析脱盐技术能够实现高效收盐，但电渗析系统普遍要求进水钙离子浓度＜30mg/L，对水质除硬工艺有极高要求。采用双碱法可充分实现水质除硬，但所形成的强碱性环境对超滤膜组件的耐碱性能提出更高要求。
[0004]因此，针对高矿化度高硬度矿井地下水的处理要求，亟待开发一种高矿化度高硬度地下水物化除硬方法，将双碱法与电渗析脱盐技术进行有效耦合，充分降低水质硬度的同时兼顾系统收盐单元的有效运行。

技术实现思路

[0005]为了实现以上目的，本专利技术基于制备的改性超滤膜设计了一种高矿化度高硬度地下水高效物化除硬方法，解决了在实际工程实践中超高硬度矿井水软化后钙离子浓度仍无法满足电渗析系统的进水要求的问题，具体的技术方案如下：
[0006]现有的地下水除硬工艺流程为：使用预沉调节池
→
絮凝沉淀池
→
高密度沉淀池
→
无阀滤池
→
反渗透系统
→
电渗析系统工艺对原水除硬。
[0007]本专利技术的技术创新为：
[0008]在无阀滤池和反渗透系统间设置有超滤系统；
[0009]所述超滤系统设置有改性超滤膜，可在pH≥11.5的运行环境下，截留截留来自无阀滤池出水中在高pH条件下形成的碳酸钙、碳酸镁、氢氧化钙，氢氧化镁等细小沉淀颗粒，从而保证流出超滤系统、流入反渗透系统的水体中的钙离子浓度≤10mg/L。
[0010]进一步地，所述原水中SO
42
‑
的浓度≥3122mg/L，Ca
2+
的浓度≥1002mg/L，硬度≥4253mg/L，原水单日最大进水量为10800m3/d；所述预沉调节、絮凝沉淀、高密沉淀及无阀滤池作为预处理环节；所述超滤系统、反渗透系统与电渗析系统作为深度处理环节。
[0011]进一步地，所述预处理环节中的预沉调节池设置数量为1座，分2格，单格尺寸范围30m
×
10m～60m
×
15m，池容范围2400m
3～
7200m3，且池内配置桁架式刮泥机；
[0012]所述预处理环节中的絮凝沉淀池设置数量为1座，分2格，单格尺寸不小于范围5m
×
10m～7m
×
15m，分2格，单格流量160m3/h～350m3/h，池内设聚丙烯蜂窝斜管，孔径Ф35mm，斜长1000mm，倾角60
°
；
[0013]所述预处理环节中的高密沉淀采用斜板填料，斜板倾角60
°
，出水方式为三角堰非淹没出流；
[0014]所述无阀滤池采用单层石英砂滤料，粒径0.5
‑
1.0mm，厚700mm，下有卵石垫层厚450mm。
[0015]进一步地，所述深度处理环节中的超滤系统含3套净产水能力在100m3/h～200m3/h的超滤装置；
[0016]所述深度处理环节中的反渗透系统含4套产水能力在80m3/h～120m3/h的反渗透装置，并设计投加3～6mg/L的阻垢剂；
[0017]所述深度处理环节中的电渗析系统每平米单膜处理能力为8～12eq/m2.hr，有效膜面积18000～20000m2。
[0018]进一步地，本专利技术制备改性超滤膜的方法如下：
[0019]S1、制备改性TiO2粒子
[0020]S1
‑
1、采用类法，通过控制材料的合成温度和溶剂的pH值制备单分散的TiO2微球；
[0021]S1
‑
2、将商品化的木质素醇解为小分子木质素碎片，然后在所述木质素碎片上使用Mannich反应接枝胺基制备改性木质素胺；
[0022]S1
‑
3、采用共水解和煅烧的方法，使多孔Ce掺杂ZrO2后包覆TiO2，制得Ce/ZrO2@TiO2粒子；
[0023]S2、制备改性超滤膜
[0024]S2
‑
1、根采用改性Hummers法，制备氧化石墨烯；
[0025]S2
‑
2、采用浸没法，将步骤S1
‑
3制备的Ce/ZrO2@TiO2粒子分散在步骤S2
‑
1制备的氧化石墨烯片层中，制得GO
‑
Ce/ZrO2@TiO2复合材料；
[0026]S2
‑
3、采用IP法，使用步骤S2
‑
2制备的GO
‑
Ce/ZrO2@TiO2复合材料对PSF超滤膜的表面改性，制得GO
‑
Ce/ZrO2@TiO2改性超滤膜。
[0027]进一步地，所述步骤S1
‑
3的具体方案如下：
[0028]S1
‑3‑
1、首先将步骤S1
‑
1制备的TiO2微球加入无水乙醇中，接着搅拌均匀后移入去离子水中，最后加入步骤S1
‑
2制备的改性木质素胺，制得混合液；所述混合液中，TiO2微球、改性木质素胺的质量比为2.89：1，所述无水乙醇与去离子水的体积比为1：4；
[0029]S1
‑3‑
2、超声分散步骤S131制备的混合液30min，滴加质量分数为28％的氨水，直至混合液体系的pH为9；
[0030]S1
‑3‑
3、将质量比为8：1的ZrOCl2·
H2O和Ce(SO4)2·
4H2O溶于去离子水中得溶液，所述去离子水中ZrOCl2·
H2O的浓度为0.031g/mL；
[0031]S1
‑3‑
4、将体积比为1：13的步骤S133制备溶液滴加入步骤S1
‑3‑
2制备混合体系中，搅拌2h后，静置陈化4h，离心洗涤过滤，将得到的滤饼于60℃下真空干燥12h后取出研磨，将研磨得到的粉末于500℃下煅烧2h得Ce/ZrO2@TiO2粒子。
[0032]进一步地，所述步骤S2
‑
2的具体方案如下：
[0033]S2...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高矿化度高硬度地下水物化除硬方法，其特征在于：使用预沉调节池
→
絮凝沉淀池
→
高密度沉淀池
→
无阀滤池
→
反渗透系统
→
电渗析系统工艺对原水除硬，在上述工艺流程中：在无阀滤池和反渗透系统间设置有超滤系统；所述超滤系统设置有改性超滤膜，可在pH≥11.5的运行环境下，截留来自无阀滤池出水中在高pH条件下形成的碳酸钙、碳酸镁、氢氧化钙，氢氧化镁等细小沉淀颗粒，从而保证流出超滤系统、流入反渗透系统的水体中的钙离子浓度≤10mg/L。2.如权利要求1所述的一种高矿化度高硬度地下水高效物化除硬方法，其特征在于，所述原水中SO
42
‑
的浓度≥3122mg/L，Ca
2+
的浓度≥1002mg/L，硬度≥4253mg/L，原水单日最大进水量为10800m3/d；所述预沉调节、絮凝沉淀、高密沉淀及无阀滤池作为预处理环节；所述超滤系统、反渗透系统与电渗析系统作为深度处理环节。3.如权力要求2所述的一种高矿化度硬度地下水高效物化除硬方法，其特征在于，所述预处理环节中的预沉调节池设置数量为1座，分2格，单格尺寸范围30m
×
10m～60m
×
15m，池容范围2400～7200m3，且池内配置桁架式刮泥机；所述预处理环节中的絮凝沉淀池设置数量为1座，分2格，单格尺寸不小于范围5m
×
10m～7m
×
15m，单格流量160～350m3/h，池内设聚丙烯蜂窝斜管，孔径Ф35mm，斜长1000mm，倾角60
°
；所述预处理环节中的高密沉淀采用斜板填料，斜板倾角60
°
，出水方式为三角堰非淹没出流；所述无阀滤池采用单层石英砂滤料，粒径0.5～1.0mm，厚700mm，下有卵石垫层厚450mm。4.如权力要求2所述的一种高矿化度硬度地下水高效物化除硬方法，其特征在于，所述深度处理环节中的超滤系统含3套净产水能力在100～200m3/h的超滤装置；所述深度处理环节中的反渗透系统含4套产水能力在80～120m3/h的反渗透装置，并设计投加3～6...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴黎明，乐恺宸，许辉学，徐敬生，吕路，
申请(专利权)人：恩宜瑞江苏环境发展有限公司，
类型：发明
国别省市：