本发明专利技术提供了一种高硬度高硫酸盐型煤矿矿井水短流程零排放处理方法及装置，首先进行混凝澄清处理，去除煤粉、胶体等物质，然后通过化学软化去除钙镁硅，将出水进一步过滤后调节pH值至7.8~8.3，再依次进行超滤、弱酸阳离子交换、除二氧化碳、反渗透脱盐、碟管式纳滤同步分盐和浓缩、蒸发结晶，从而实现高硬度高硫酸盐型煤矿矿井水零排放。针对高硬度高硫酸盐及低COD低氯根的煤矿矿井水水质特点，本发明专利技术采用的零排放工艺流程简短，投资节省，且系统运行稳定可靠，出水水质满足工业、农业回用水标准要求，同时实现盐的资源化回收利用，达到矿井水零排放目标。水零排放目标。水零排放目标。
【技术实现步骤摘要】
一种高硬度高硫酸盐型煤矿矿井水处理方法及装置
[0001]本专利技术涉及废水处理
，更具体地说，是涉及一种高硬度高硫酸盐型煤矿矿井水短流程零排放处理方法及装置。
技术介绍
[0002]高硬度高硫酸盐型矿井水来源于深层地下水，由于高硫煤矿区的煤及煤矸石中的硫含量高，经过复杂的化学作用后，造成该矿井水的硫酸盐含量高，一般在1000~2500mg/L范围内，最高可达3000mgL。另外，其总硬度和钙硬也很高，其总硬度一般在1000～2000mg/L范围内。同时该类废水往往还具有低氯根、低COD的特点。硫酸根离子对人体和生态环境具有潜在的危害，当高浓度的硫酸盐废水渗入农田，会破坏土壤结构，造成土壤盐渍化，导致农产品产量和质量下降。因此，为推动矿井水资源化利用与产业高质量发展，多地区要求矿井排水需达到地表水III类标准，明确要求SO
42
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不得高于250 mg/L。
[0003]高硬度高硫酸盐型矿井水的分布范围很广，山西、陕西、内蒙、新疆等地区都有存在。而这些矿区地处北方温带半干旱大陆性气候区，自然条件比较脆弱、常年干旱少雨、水资源严重匮乏，因此将矿井水进行集中处理并回用于煤矿生产用水和周边地区工农业生产用水，可以在有效缓解用水短缺矛盾的同时保护当地环境，非常有利于生态环境的可持续发展。现有技术公开了多种煤矿矿井水零排放技术，其中，膜技术已成为矿井水零排放领域的重点研究对象，但目前采用膜技术处理矿井水的工艺都存在预处理效果不稳定、膜工艺系统流程繁琐、膜污堵现象突出、投资及运行成本高、维护操作复杂等一系列突出问题。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高硬度高硫酸盐型煤矿矿井水短流程零排放处理方法及装置，本申请提供的处理方法工艺流程简洁、投资运行成本低、处理效果稳定可靠、高效短流程，可以实现零排放。
[0005]本专利技术提供了一种高硬度高硫酸盐型煤矿矿井水短流程零排放处理方法，包括以下步骤：a）对高硬度高硫酸盐型煤矿矿井水进行混凝澄清；b）将步骤a）得到的出水进行化学软化，去除其中的钙镁硅；c）将步骤b）得到的出水过滤后调节pH值至7.8~8.3；d）将步骤c）得到的出水依次进行超滤、弱酸阳离子交换、除二氧化碳、反渗透脱盐、碟管式纳滤同步分盐和浓缩和蒸发结晶。
[0006]本专利技术提供的处理方法对高硬度高硫酸盐型煤矿矿井水进行零排放处理，去除其中的钙镁硅后，依次进行超滤、弱酸阳离子交换、除二氧化碳、反渗透脱盐、碟管式纳滤同步分盐和浓缩、蒸发结晶等，从而实现零排放。在一些具体的实现方式中，所述高硬度高硫酸盐型煤矿矿井水进水浊度为50~300NTU，含盐量约3000~5000mg/L，总硬度为800~1500mg/L，钙离子为300~800mg/L，镁离子为30~70mg/L，硫酸根为2000~3500mg/L，氯根为40~100mg/L。
在一些具体的实现方式中，所述高硬度高硫酸盐型煤矿矿井水进水浊度为60~180NTU，含盐量约4000mg/L，总硬度为900~1150mg/L，钙离子为400~500mg/L，镁离子为40~55mg/L，硫酸根为2300~2700mg/L，氯根为45~60mg/L。在一些具体的实现方式中，所述高硬度高硫酸盐型煤矿矿井水进水浊度为100~250NTU，含盐量约4500mg/L，总硬度为1100~1300mg/L，钙离子为500~600mg/L，镁离子为50~65mg/L，硫酸根为2650~3000mg/L，氯根为60~75mg/L。
[0007]在一些具体的实现方式中，对所述高硬度高硫酸盐型煤矿矿井水进行混凝澄清之前，先将其进行调节，调节水质和水量，使处理系统平稳进行。
[0008]水量平稳后，对所述高硬度高硫酸盐型煤矿矿井水进行混凝澄清，即向矿井水中添加絮凝剂和助凝剂等进行混凝反应并澄清分离，去除矿井水中的煤粉、胶体等物质。在一些具体的实现方式中，所述絮凝剂包括但不限于聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铝（PAS）、聚合氯化铁（PFC）、聚合硫酸铁（PFS）、聚硅酸氯化铝、聚硅酸硫酸铁、聚磷氯化铝、聚磷氯化铁、聚丙烯酰胺（PAM）等，可以为其中的一种或多种。在一些具体的实现方式中，所述助凝剂包括但不限于硫酸、磷酸、石灰、氯气、聚丙烯酰胺、活性硅土、海藻酸钠等，可以为其中的一种或多种。在一些具体的实现方式中，所述絮凝剂为聚合氯化铝，所述助凝剂为聚丙烯酰胺。本申请对所述絮凝剂和助凝剂的添加量没有特殊限制，本领域技术人员可根据进水中悬浮颗粒和胶体物质的含量进行调整。
[0009]混凝澄清后，对所述出水进行化学软化处理，去除其中的钙镁硅。在一些具体的实现方式中，混凝澄清得到的出水先经过澄清水池，再进行化学软化处理。
[0010]在一些具体的实现方式中，将混凝澄清后的底部煤泥进一步处理，例如将其排入煤泥池进行沉降，沉降的煤泥进行脱水，脱出的水和煤泥池的上清液回至混凝澄清阶段或调节阶段进行循环利用。
[0011]化学软化处理是采用絮凝沉淀或者结晶等方法去除矿井水中的钙镁硅，可以同时去除钙镁硅，也可以分步去除钙和镁硅。在一些具体的实现方式中，化学软化处理为采用絮凝沉淀的方法同时去除镁钙硅。在该具体方案中，通过投加碱剂，将反应的pH值控制在10.8~11.3，同时出水中含有1.0~2.5mmol/L的过剩碳酸根，优选含有1.5~2.0mmol/L的过剩碳酸根。Ca
2+
、Mg
2+
离子发生化学反应生成CaCO3/Mg(OH)2沉淀，同时投加镁盐、絮凝剂和助凝剂，利用所生成的大量氢氧化镁絮体吸附共沉去除水中二氧化硅。在一些具体的实现方案中，所述碱剂包括但不限于石灰、氢氧化钠、碳酸钠、偏铝酸钠等，优选为氢氧化钠和碳酸钠。在一些具体的实现方案中，所述镁盐为氯化镁。在一些具体的实现方式中，所述絮凝剂包括但不限于聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铝（PAS）、聚合氯化铁（PFC）、聚合硫酸铁（PFS）、聚硅酸氯化铝、聚硅酸硫酸铁、聚磷氯化铝、聚磷氯化铁、聚丙烯酰胺（PAM）等，可以为其中的一种或多种。在一些具体的实现方式中，所述助凝剂包括但不限于硫酸、磷酸、石灰、氯气、聚丙烯酰胺、活性硅土、海藻酸钠等，可以为其中的一种或多种。在一些具体的实现方式中，所述絮凝剂为聚合硫酸铁，所述助凝剂为聚丙烯酰胺。本专利技术中，碱剂的添加量需要保持化学软化反应的pH值为10.8
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11.3，保证矿井水中的钙镁离子充分沉淀去除。
[0012]在一些具体的实现方式中，化学软化处理为采用结晶的方法同时除镁钙，例如采用化学结晶循环造粒流化床进行软化处理。在该实现方式中，通过投加碱剂和晶种，将化学结晶循环造粒流化床的pH值控制在10.8~11.3，使Ca
2+
、Mg
2+
离子发生化学反应生成CaCO3/Mg(OH)2/SiO2复合晶体，并附着到晶种表面，进而去除水中钙镁硬度和硅，且不产生难处理污
泥。在一些具体的实现方式中，所述碱剂包括但不限于石灰、氢本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高硬度高硫酸盐型煤矿矿井水短流程零排放处理方法，包括以下步骤：a）对高硬度高硫酸盐型煤矿矿井水进行混凝澄清；b）将步骤a）得到的出水进行化学软化，去除其中的钙镁硅；c）将步骤b）得到的出水过滤后调节pH值至7.8~8.3；d）将步骤c）得到的出水依次进行超滤、弱酸阳离子交换、除二氧化碳、反渗透脱盐、碟管式纳滤同步分盐和浓缩和蒸发结晶。2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤b）得到的出水中含有1.5~2.0mmol/L的碳酸根。3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，所述步骤b）中，化学软化处理的pH值为10.8~11.3。4.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，除二氧化碳后的出水硬度为0，碱度为0。5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，在进行反渗透脱盐之前，还包括将除二氧化碳后的出水pH值调整到8.5
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9.0；所述反渗透装置的回收率为90%～95%。6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤d）中，所述碟管式纳滤装置的回收率为70%～80%。7.一种高硬度高硫酸盐型煤矿矿井水短流程零排放处理装置，其特征在于，包括：设置...
【专利技术属性】
技术研发人员：王仁雷，衡世权，曹荣，郭栋，晋银佳，李敏恒，汪庆喜，封云，
申请(专利权)人：陕西华电榆横煤电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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