煤矿矿井水资源化绿色短流程关键技术与装备

煤炭是我国重要的工业原料,与我国经济发展关系密切。煤炭开采过程中会产生大量矿井水,是重要的非常规水资源,需妥善处理。然而现有矿井水处理技术普遍存在占地大、流程长、需加药、运行维护复杂和出水水质不稳定等问题,为缩短处理流程、提高处理效率和保证出水水质,亟需研发新的关键技术与装备。采用聚瓷膜直滤技术处理矿井水,通过对膜通量、膜比通量、运行压力和循环流量等条件的对比分析,确定最佳运行参数为:运行压力0.2 MPa,循环流量18 m3/h,处理过程无需加药,出水悬浮物质量浓度稳定<1 mg/L,浊度稳定<1 NTU。采用广泛应用的膜堵塞模型来探讨膜污染机制,膜污染分析结果表明,膜污堵主要以滤饼层污堵为主,并伴随中间污堵,具体表现为膜的表面污染和膜孔的堵塞。通过水力反洗及时清除膜表面污染,最佳反洗时间为60 s,通量恢复率为85.12%;通过定时化学清洗清除膜孔污堵,用复配制剂清洗3 h,通量恢复率可达95%以上。工程案例表明,聚瓷膜直滤可直接取代“混凝沉淀-过滤-超滤”(一代三),且已连续稳定运行2 a,满足设计产水量要求,系统回收率均在90%以上,处理后水质达到GB 3838—2002地表水环境质量III类24种标准限值要求,且自动化程度高,可无人值守,实现了矿井水资源化利用绿色短流程、节能高效和智能化新要求,可为该技术大规模推广应用提供技术参考。

煤矿矿井水资源化利用技术创新

国家对煤矿矿井水资源化利用高度重视,排放标准的不断提高和智慧矿山概念的不断深化,给矿井水处理技术提出了新的挑战。通过对矿井水地面处理技术与井下多级过滤处理技术的分析和比较,在总结了现有技术存在问题的基础上,提出了聚瓷膜超滤高效处理矿井水新技术。新技术相比于传统处理技术的多流程而言,因处理过程无需加药,可省去整个加药系统,故处理过程仅包括高压预处理与常压过滤处理2个主要单元,解决了矿井水传统处理方法必须加混凝剂的难题,可真正做到矿井水处理全过程无人值守,符合智慧矿山的要求。新技术具有流程短、占地小、无需加药、出水水质稳定、可自动运行等特点,同时还可实现模块化、智能化,可适用于不同场景下含高悬浮物矿井水的直接过滤,或作为矿井水苦咸水的预处理单元,其中特别适合用于矿井水的井下处理就地复用。其核心组件聚瓷膜更是具有强度高、通量大、超亲水疏油、耐受悬浮物(SS)质量浓度可达10 000 mg/L等优势。通过实验室试验和矿井水地面处理改造工程案例可知,在进水SS质量浓度为0~10 000 mg/L,聚瓷膜直滤后出水SS均能稳定达到1 mg/L以下,浊度稳定达到1 NTU以下,该技术在煤矿矿井水资源化利用方面有明显优势,可为将来的大规模工程化推广应用提供技术参考。

黑火药储存过程中的安全管理

介绍了黑火药的结构及性能特点,分析了黑火药在储存过程中可能发生燃爆的条件和原因,针对黑火药在库房储存中的安全问题,提出了相应的安全管理措施和技术要求。

单价选择性电渗析处理酸性重金属废水应用研究

采用吡咯为改性材料,浸渍法为改性方法,通过对普通均相阳离子交换膜(CEM)进行膜表面改性,制备了单价选择性阳离子交换膜。同时将单价选择性电渗析工艺用于处理酸性重金属废水,考察了装置运行参数(电流密度与进水流量)和废水水质(酸度与重金属离子浓度)对酸性重金属废水中H^(+)、Zn^(2+)与Cd^(2+)选择性分离的影响。结果表明:当电渗析装置运行电流密度为10 mA/cm^(2),进水流量为25 L/h,废水酸度为5%,废水中重金属离子Zn^(2+)与Cd^(2+)的初始浓度分别为40 mg/L与10 mg/L,运行时间为152.7 min时,淡水室中H^(+)透过率可达到80%,且Zn^(2+)与Cd^(2+)的泄漏率分别仅为7.13%与7.23%,单价选择性电渗析对H^(+)有较高透过率的同时,对Zn^(2+)与Cd^(2+)有较高截留率,满足对酸性重金属废水中H^(+)与重金属离子的选择性分离要求。

聚吡咯-壳聚糖改性制备单价选择性阳离子交换膜

以体积比为1:1的聚吡咯和壳聚糖混合液浸渍改性普通均相阳离子交换膜,再通过2.5%戊二醛交联制备具有单价选择性能的阳离子交换膜.通过静态电渗析实验考察氧化剂种类、氧化剂浓度、浸渍时长、交联时长等因素对改性膜分离性能的影响,确定了最佳改性条件:氧化剂为0.8mol/L的Na_(2)S_(2)O_(8),浸渍时间为6h,交联时间为16h.改性后膜表面更加平整,离子交换容量为0.93mmol/g,含水率、溶胀度分别为13.92%、9.95%,接触角为103.03°,化学稳定性显著提高.静态电渗析2h后H^(+)的透过率为79.98%,Zn^(2+)的泄漏率仅为1.59%,选择透过性系数达到50.24.

丁炔二酸化学接枝改性阴离子交换膜的制备及表征

以丁炔二酸为改性药剂,采用化学接枝法改性商用均相阴离子交换膜。通过电渗析试验,研究不同改性因素对膜选择分离性能的影响,优化改性条件,并在适宜改性条件下,对改性膜进行膜面表征与基本性能测试。结果表明,在丁炔二酸溶液浓度1 g/L,浸泡时间60 min,紫外光照时间30 min,未调节浸泡液pH的条件下,改性膜的离子交换容量、含水率、溶胀度分别为1.00 mmol/g、14.82%、5.46%,均小于原膜;改性膜的亲水性下降,选择透过性系数(P(Cl^(-)/SO^(2-)_(4)))为6.128,是原膜的1.49倍。