高悬浮物高矿化度矿井水资源化综合处理技术制造技术

一种高悬浮物高矿化度煤矿矿井水的资源化综合处理技术，在矿井原水中投加混凝剂，以使水中悬浮胶体微粒颗粒通过压缩双电层脱稳的常规处理之后，采用微滤膜第一级过滤、超滤膜第二级过滤、反渗透膜第三级过滤三膜逐级过滤技术。矿井原水经微滤膜第一级过滤后，出水水质可供煤矿井下生产需要；经超滤膜第二级过滤、反渗透膜第三级过滤逐级过滤，并经O3消毒，出水水质可供生活饮用需要。根据不同矿化度的水质采用不同的反渗透膜自动反冲洗技术和反冲洗化学药剂配方，解决了高矿化度矿井水反渗透系统的运行效果不佳的问题，提高出水水质和水处理系统的稳定运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种煤矿矿井水资源化的处理技术，尤其是一种高悬浮物高矿化度煤矿矿井水的资源化综合处理技术。
技术介绍
众所周知，在煤炭开采的过程中，会产生大量的矿井水。矿井水是指在采煤过程中所有渗入井下采掘空间的水，包括地面渗透水和岩体裂隙水。根据《煤炭工业“十五”及远景发展规划》采1吨煤排放1. 78吨矿井水统计，2010年将排放矿井水33. 8亿吨，2020年将排放矿井水39. 1亿吨。由于矿井水在含水层赋存区由于赋存介质的长期溶滤、溶解作用，矿井水与煤岩层接触发生一系列物理、化学和生化反应而形成高矿化度、高硬度的水质特征， 使矿化度甚至高达5000mg/L及总硬度达2000 mg/L以上，并且矿井水在流经采煤工作面和巷道时，由于带入大量煤粉和岩粉等悬浮颗粒而具有高悬浮物的特性。高悬浮物高矿化度矿井水具有以含煤粉为主的高悬浮物特征和Ca2+、Mg2+离子含量较高的高矿化度特征，长期以来作为生产废水未经处理直接外排，对矿区周边村庄、河流及潜水层水质造成了不同程度的影响，灌溉农田会对土壤和农作物产生严重危害。同时，煤炭工业对水资源的需求量也非常巨大一是煤炭在开采过程中由于防尘、 冷却、冲洗等方面的自用量，按吨煤耗水0. 6吨左右，则2010年消耗水资源11. 4亿吨，2020 年消耗水资源13. 2亿吨；二是随着煤炭产业的调整，选煤、焦化、矸石电厂、煤化工厂等大耗水用水的增加，对水资源的需求量增大；三是随着煤炭工业战略西移，矿区淡水问题更加突出，加剧了产业链增长而水资源供应量不足的矛盾。因我国水资源匮乏，上述的高悬浮物矿井水常被用作生产用水和生活饮用水水源而加以处理利用。现有技术的煤矿矿井水处理与资源化，按不同的矿井水水型采用不同的处理工艺和方法。矿井水在流经采煤工作面和巷道时，由于带入大量煤粉和岩粉等悬浮颗粒而具有高悬浮物的特性，此外，由于矿工生产生活活动的影响，还使矿井水含有较多的细菌。含悬浮物矿井水分布较广，目前一般经井下水仓初沉后排至地面，采用常规水处理工艺，常规处理工艺流程如图1所示。中国矿业大学(北京)的何绪文等2006年提出了一种名称为“矿井水井下处理系统”、专利(申请)号为“200610114466”的专利技术专利申请，该专利技术是针对目前矿井水处理设备都集中在地面上，占地面积大，水的处理和回用输送距离长的现状，开发的一种矿井水井下处理系统。该系统布置在井下，包括沉淀系统、过滤系统、阻垢系统、供水系统，所述矿井水首先经过沉淀系统沉淀，再经过滤系统过滤，后经阻垢系统阻垢后，得到可以回用的清水。所述沉淀系统包括沉淀池，沉淀池包括平流区和斜板区，矿井水依次过平流区和斜板区进行沉淀。所述过滤系统包括初级过滤器、精过滤器，精过滤器为双滤料精过滤器，其内部设有果壳滤料和陶粒滤料两种滤料。阻垢系统的阻垢仪为电子型或永磁型的阻垢装置。还包括反冲洗装置，用于对过滤系统进行清洗。现有技术对高悬浮物矿井水处理与资源化有较好的效果，但也存在着基建投资大、运行费用和制水成本较高、出水水质不稳定等缺点。对于含盐高、硬度高的高矿化度矿井水，现有技术大都采用电渗析(ED)或反渗透 (RO)技术进行处理，脱盐率与水回收率可达50% 80%以上，出水水质可达到饮用水标准。 对高矿化度矿井水采用反渗透技术进行处理，无论出水水质、电耗、脱盐效率、占地面积、自动化程度都是其它工艺所无法比的，是煤矿苦咸水淡化的首选工艺。但高矿化度矿井水采用反渗透技术一般预处理工艺规模比较复杂，并且反渗透膜容易堵塞污染，影响出水水质和水处理系统的运行。由于现有技术按不同的矿井水水型采用不同的处理工艺和方法，煤矿矿井水处理与资源化效果不理想。长期以来，人们需要一种高悬浮物高矿化度煤矿矿井水的资源化综合处理技术。
技术实现思路
本专利技术目的之一在于，提供一种高悬浮物高矿化度煤矿矿井水的资源化综合处理技术。本专利技术进一步的目的在于，提供一种根据不同矿化度的水质采用不同的反渗透膜自动反冲洗技术和反冲洗化学药剂配方，克服高矿化度矿井水反渗透系统的运行效果，提高出水水质和水处理系统的稳定运行。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案一种高悬浮物高矿化度煤矿矿井水的资源化综合处理技术，在矿井原水中投加混凝剂，以使水中悬浮胶体微粒颗粒通过压缩双电层脱稳的常规处理之后，采用微滤膜第一级过滤、超滤膜第二级过滤、反渗透膜第三级过滤三膜逐级过滤技术。矿井原水经微滤膜第一级过滤后，出水水质可供煤矿井下生产需要。经超滤膜第二级过滤、反渗透膜第三级过滤逐级过滤，并经O3消毒，出水水质可供生活饮用需要。所述的微滤膜第一级过滤，系采用混凝+微滤组合工艺。膜过滤水槽为一带泥斗的长方体容器，所述的微滤膜采用聚乙烯中空纤维膜，膜孔径0. 1微米，膜丝内径0.27毫米，外径0.42毫米。膜组件直接插入过滤水槽中，其下方设一空气扩散管，起水质混合作用。所述的超滤膜第二级过滤、反渗透膜第三级过滤逐级过滤，亦采用超滤+反渗透组合工艺。超滤膜第二级过滤为反渗透膜第三级过滤的预处理，预处理的目的是除去原水中的悬浮固体、微生物和细菌，调节进水PH值和水温，防止金属氧化物和微溶盐的沉淀等，使进水达到污染指数SDI ( 4、浊度彡0. 2 NTU的反渗透进水要求。膜分离技术是利用具有选择透过性的薄膜，以外界能量或浓度差作为推动力而进行固液分离的方法，与其它分离技术相比，膜分离技术有处理范围广、效率高、能耗低、易于控制等优点。但膜分离技术的一个重要问题是膜污染，并由此造成膜阻力的不断增加，膜通量随过滤时间的不断衰减。对于微滤膜第一级过滤的污染，本专利技术采用周期反曝气运行方式以吹脱沉积在膜表面的泥饼层。膜周期反曝气可较大程度地吹脱沉积在膜表面的泥饼层，减小膜污染，恢复膜通量，有效地维持了膜过滤性能的稳定，周期产水量也比较大。对于超滤膜第二级过滤和反渗透膜第三级过滤的污染，本专利技术采用物理和化学联合清洗技术，当物理方法清洗效果不理想时，可采用化学清洗法清除膜面上污染物。所述的超滤膜第二级过滤的物理清洗，可以采用等压水力冲洗法，也可以采用负压反向冲洗法；但最好是采用等压水力冲洗法，因为负压反向冲洗法一旦操作失误，很容易把膜冲裂或者破坏中空纤维或毛细管与粘结剂的粘结面而形成泄漏。所述的超滤膜第二级过滤的化学清洗，采用洲柠檬酸作为化学药品。洲柠檬酸一是不能与膜及其他组件材质发生任何化学反应或溶解作用，二是不能因为使用化学药品而引起二次污染。所述的反渗透膜第三级过滤的物理清洗，可以在低压下用淡水或反渗透水与空气混合的高速气液流喷射清洗。所述的反渗透膜第三级过滤的化学清洗，是采用一定配比的化学药剂的水溶液作清洗剂，通过化学反应脱除膜表面的污染物、杀死及分解膜上微生物。不同的污垢可采用不同配方配方1:1:2.0%衬的柠檬酸、 !1值为4.0的清洗液。对于去除无机盐垢(如碳酸钙垢、 硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶垢等)，金属氧化物、氢氧化物(铁、锰、铜、镍、铝等)，及无机胶体效果明显。注意此时应使用氨水调节PH值，因反应所形成的柠檬酸铵具有很好的螯合性， 不能用氢氧化钠调PH值。配方2 2. 0%wt的STPP三聚磷酸钠和0. 8%wt的Na2-EDTA混合、pH值为10. 0的清洗液。它专用于去除硫酸钙垢和轻微至中等程度的天然有机污染本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：武强，王志强，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：