??高礦化度礦井水處理技術(shù)及方法?
時間: 2014-09-25 09:16:27     來源: 東莞市海韻水處理科技有限公司


         我國屬于貧水國家,全國水資源總量為28255億m3(水利部2002年中國水資源公報),人均占有量僅有2170m3,約為世界人均占有量的1/4,名列世界第88位。煤礦礦井水是重要的水資源,據(jù)報道目前我國煤炭生產(chǎn)過程中,每年排出約20~30億m3礦井水,其中北方地區(qū)約占60%,并且隨著煤炭開采深度的增加而逐年增加?,F(xiàn)在我國煤礦礦井水資源的利用率不到20%,我國西部高原、黃淮平原及華東沿海地區(qū)的多數(shù)煤礦礦井水的礦化度較高,這類礦井水的直接排放不僅浪費了寶貴的水資源,而且還會對環(huán)境造成污染。如何選用更為經(jīng)濟合理且簡單高效的方法來處理高礦化度礦井水,引起了東莞市海韻水處理科技有限公司與社會的廣泛關(guān)注。
        一、高礦化度礦井水的形成與危害
        高礦化度礦井水一般是指含鹽量大于1000ng/L的礦井水。據(jù)不完全統(tǒng)計,我國煤礦高礦化度礦井水的含鹽量一般在1000~3000mg/L,少量礦井的礦井水含鹽量達4000mg/L以上。這類礦井水的水質(zhì)多數(shù)呈中性或偏堿性,且?guī)Э酀叮虼艘卜Q苦咸水。因這類礦井水的含鹽量主要來源于Ca2+,Mg2+,Na+,K+,SO42-,HCO3-,Cl-等離子,所以硬度往往較高。
        產(chǎn)生高礦化度礦井水的主要原因:由于我國部分地區(qū)降雨量少,蒸發(fā)量大,氣候干旱,蒸發(fā)濃縮強烈,而地層中鹽分增高,地下水補給、徑流、排泄條件差,使地下水本身礦化度較高,所以礦井水的礦化度也高;當煤系地層中含有大量碳酸鹽類巖層及硫酸鹽薄層時,礦井水隨煤層開采,與地下水廣泛接觸,加劇可溶性礦物溶解,使礦井水中的Ca2+,Mg2+,SO42-,HCO3-,CO32-增加;當開采高硫煤層時因硫化物氣化產(chǎn)生游離酸,游離酸再同碳酸鹽礦物、堿性物質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng),使礦井水中Ca2+,Mg2+,SO42-等離子增加;有些地區(qū)是由于地下咸水侵入煤田,使礦井水呈高礦化度水。
        高礦化度礦井水如果不經(jīng)過處理就直接排放,會給生態(tài)環(huán)境帶來一定的危害。主要表現(xiàn)為河流水含鹽量上升、淺層地下水位抬高、土壤滋生鹽堿化、不耐鹽堿類林木種勢削弱,農(nóng)作物減產(chǎn)等。同時還影響地區(qū)的工業(yè)生產(chǎn),因為許多工業(yè)生產(chǎn)不能用高含鹽量的水,若用則必須先降低水中含鹽量,這樣就會增加成本。若是不用而改用地下水,會造成地下水的大量開采,造成地下水資源的短缺,會嚴重影響本區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展。
        二、高礦化度礦井水的處理技術(shù)
        1、化學方法
        離子交換法是化學脫鹽的主要方法,這是一種比較簡單的方法,就是利用陰陽離子交換劑去除水中的離子,以降低水的含鹽量。此法用在進水含鹽量小于500mg/L時比較經(jīng)濟,可用作高礦化度水經(jīng)膜分離法處理的進一步除鹽工序。
        2、膜分離法
        膜分離方法是利用選擇性透過膜分離介質(zhì),當膜兩側(cè)存在某種推動力(如壓力差、濃度差、電位差)時,使溶劑(通常是水)與溶質(zhì)或微粒分離的方法。
        膜分離法的主要特點:低耗、高效、不發(fā)生相變、常溫進行、適用范圍廣、裝置簡單、易操作和易控制等。而膜法水處理則具有適應(yīng)性強、效率高、占地面積小、運行經(jīng)濟的特點。反滲透和電滲析脫鹽技術(shù)均屬于膜分離技術(shù),是我國目前苦咸水脫鹽淡化處理的主要方法。但是膜分離法的一個主要問題是膜易污染,為了防止膜污染,一般這兩種技術(shù)對進水水質(zhì)均有嚴格的要求。因此進水必須經(jīng)過一般的預處理,即經(jīng)過沉淀、過濾、吸附和消毒等幾個步驟方可。
        3、反滲透法
        反滲透(簡稱RO)技術(shù)發(fā)源于國外20世紀五六十年代的宇航技術(shù)研究,80年代初在我國得到實際應(yīng)用。進入20世紀90年代后,隨著反滲透膜性能的提高和膜制造成本的降低,進一步加快了反滲透的應(yīng)用。經(jīng)過近40a的不懈努力,反滲透技術(shù)已經(jīng)取得了令人矚目的進展。反滲透技術(shù)是利用壓力差――各種離子、分子、有機物、膠體、細菌、病毒、熱源等,是當今世界公認的高效、低耗、無污染水處理新技術(shù),適用于含鹽量大于4000mg/L的水的脫鹽處理。目前反滲透膜與組件的生產(chǎn)已經(jīng)相當成熟,膜的脫鹽率高于99.3%,透水通量增加,抗污染和抗氧化能力不斷提高,銷售價格穩(wěn)中有降;反滲透的給水預處理工藝經(jīng)過多年摸索,基本可保證膜組件的安全運行;高壓泵和能量回收裝置的效率也在不斷提高。以上措施使得反滲透淡化的投資費用不斷降低,淡化水的成本明顯降低。
    與常規(guī)的水處理技術(shù)如離子交換、加藥、電滲析相比,反滲透裝置特點為單位體積內(nèi)膜面積比大,脫鹽離高達99%以上;在分離過程中無相變化及相變化引起的化學反應(yīng),能耗低;膜分離過程是清潔的生產(chǎn)過程,不使用化學試劑,不排放再生廢液,不污染環(huán)境;工藝流程簡單,有利于實現(xiàn)水處理的連續(xù)化、自動化;反滲透裝置結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小,適應(yīng)大規(guī)模連續(xù)供水的水處理系統(tǒng);水的回收率比電滲析高,一般為75%~80%。
        但是,在反滲透運行過程中,除了對原水進行嚴格處理外,還要控制進水pH值,以防止膜的水解,同時要定期清洗膜組件,以避免膜表面污染和結(jié)垢阻塞。
        4、電滲析法
        電滲析法(ED)是一種利用電能來進行膜分離的方法。電滲析是在直流電場作用下,利用陰、陽離子交換膜對溶液中陰、陽離子的選擇透過性,而使溶液中的溶質(zhì)與水分離的一種物理化學過程。電滲析法除鹽以兩個條件為基本:一是離子的帶電性。水中離子是帶電的,在直流電場中,陰、陽離子作定向遷移,根據(jù)同性相斥、異性相吸的原則,陽離子移向陰極,陰離子移向陽極。二是離子交換具有選擇透過性。離子交換膜是電滲析器的重要組成部分,離子交換膜是一種由高分子材料制成的具有離子交換基團的薄膜,分為陽膜和陰膜兩類,陽膜只允許水中的陽離子透過,阻擋陰離子,而陰膜只允許水中的陰離子透過而阻擋陽離子。良好的離子交換膜應(yīng)具備下列各種條件:①具有較高的離子選擇透過性;②具有低的滲水性;③具有較低的膜電阻;④化學穩(wěn)定性良好,能耐高濃度的酸堿和一定的溫度;⑤具有高的機械強度和適當?shù)暮穸龋虎弈さ娜拷Y(jié)構(gòu)應(yīng)均勻一致,表面光滑。
        電滲析技術(shù)具有無需任何化學藥品,且設(shè)備及其組裝工藝簡單、操作方便等優(yōu)點。我國有數(shù)十家煤礦相繼采用了這一技術(shù),均取得了較好的脫鹽效果。但這一技術(shù)也暴露一些缺點,如:①對原水的預處理要求較高;②電耗較大,易結(jié)垢和膜壽命短;③電滲析本體由塑料件組成,因此塑料老化成為增加電滲析維修費用的因素;④電滲析操作電流、電壓直接受原水水質(zhì)、水量的影響,過程穩(wěn)定性差,容易出現(xiàn)惡性化。
        5、水處理藥劑法
        東莞市海韻水處理科技有限公司根據(jù)高礦化度礦井水的水質(zhì)特點,專一研究出了有效處理劑絮凝劑,絮凝劑對高礦化度礦井水中除臭, 脫污,降低COD、 BOD,對水質(zhì)凈化有很好的明顯效果。當高礦化度礦井水中投入絮凝劑,很快將水泥分離,上層為清水,下層為污泥。
        高礦化度礦井水處理是一項較為復雜的系統(tǒng)工程,涉及范圍廣,影響因素多,投資大。從以上各種處理工藝及運行結(jié)果來看,用蒸餾法淡化苦咸水,可以充分利用煤礦充裕的低值能源,處理同等規(guī)模的苦咸水水量時,投資大體與電滲析相當,但運行費用要低于電滲析,在煤礦處理高礦化度礦井水方面具有廣泛的前景;反滲透技術(shù)優(yōu)越的價格性能比在煤礦苦咸水淡化中將發(fā)揮其更大的作用,無論出水水質(zhì)、電耗、脫鹽效率、占地面積、自動化程度都是其它工藝所無法比的,但由于一次性投資較大,在目前的煤礦經(jīng)濟條件下,還不可能廣泛推廣應(yīng)用。電滲析技術(shù)是目前處理高礦化度礦井水較為成熟也較為經(jīng)濟的一種方法,但還存在一些問題。
        總之,用絮凝劑處理高礦化度礦井水的處理效率高,且處理成本不高,值得廣泛推廣使用。
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