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。

管道微絮凝-超滤工艺处理常规矿井水试验研究

针对现有矿井水处理技术存在投药量大、处理时间长、出水水质不稳定的问题,对常规矿井水进行管道微絮凝-超滤工艺试验研究。结果表明,管道微絮凝-超滤工艺处理矿井水性能良好,出水浊度均在0.07 NTU以下,去除颗粒物主要依靠超滤膜的筛分作用,微絮凝混凝剂种类、加药量、管长、管径等对浊度的去除效果影响不大;随着投药量的增加,Zeta电位逐渐减小并接近零点,随着运行时间的进行膜比通量衰减程度逐渐减小;当投药量为6 mg/L膜比通量J/J_(0)值下降最小。随着管道长度的增加,膜比通量的下降速率逐渐缓慢,管长在20~30 m,对应反应时间约20~30 s,较合适。流速对反应效果和超滤影响较大,流速在0.9 m/s左右较佳。随着运行压力的增大,产水率增大,膜比通量呈降低趋势。物理污染(颗粒堵塞)是矿井水对超滤膜污染的主要原因,最佳清洗方式为水力冲洗;微絮凝器管径4 mm,管长20 m,PAC投加6 mg/L,超滤跨膜压差为0.18 MPa时,过滤30 min膜比通量J/J_(0)为0.815,产水率为93.8%。

焦化废水深度处理新技术及其相互耦合特征研究

焦化废水具有水量大、难降解、水质复杂和处理成本高等特点,且随着"两山论"、"零排放"和GB 16171—2012《炼焦化学工业污染物排放标准》等新理念、新标准的提出,传统深度处理技术已难以使焦化废水处理达标;为了使焦化废水稳定达标排放,探讨了以非均相臭氧催化氧化技术、磁混凝技术和聚瓷膜分离技术为核心的单元深度处理新技术及其相互耦合深度处理新技术;分析了新型臭氧催化剂和新型臭氧反应设备、新型重介质、新型膜材料和新型膜结构分别作为非均相臭氧催化氧化技术、磁混凝技术和聚瓷膜分离技术的重要特征;介绍了3种单元新型深度处理技术及其分别耦合技术的应用现状,并指出耦合新型处理技术可以使焦化废水处理后稳定达到废水排放标准或废水回用标准,总结了不同技术的绿色环保、处理成本低、矿化程度高、处理效果好、短流程和运行稳定等技术优势。根据单元深度处理新技术及其分别耦合新技术的特点,形成了完善和成熟的集成技术工艺包,这将是今后焦化废水深度处理新技术发展的新趋势。