超大型大水冶金矿山水处理工艺创新优化

随着井下施工与开采技术的进步,井下排水中含有的杂质越来越难以处理,大水金属矿山面临着排水量大、排出水水质较差、政府环保管控严格等难题,国内外尚无技术可借鉴,因此大水冶金矿山水处理工艺优化势在必行。当前常规冶金矿山水处理工艺处理成本高且难以适应当前矿山井下排水水质,导致施工、采矿成本高,经济效益差。因此创新优化大水冶金矿山水处理工艺,是创建绿色矿山和清洁生产的关键研究课题。为此,河钢矿业作为国内超大型矿山的生产建设基地之一,水处理项目组开展超大型大水冶金矿山基建期井下排水处理工艺优化技术攻关,并实现工业化应用,不仅能够获得显著的经济效益和环保效益,而且为矿山排水处理探索出一条途径。

软化-混凝预处理高矿化度矿井水的试验研究

高矿化度矿井水可回用,常采用膜技术脱盐,但运行过程中Ca^(2+)、Mg^(2+)造成的膜污染极大地影响了膜性能。开展矿井水预处理降低硬度及浊度,对减轻膜污染、提高出水水质、降低运行费用起着重要的作用。采用氧化钙-偏铝酸钠软化法耦合PAC(聚合氯化铝)混凝法降低矿井水的硬度及浊度,采用单因素试验考察了药剂投加量、反应时间、沉淀时间对去除效果的影响。试验结果表明,投加30 mg/L CaO、15 mg/L NaAlO_(2)及20 mg/L PAC,反应60 min,沉淀20 min的条件下,水样的总硬度为56.622 mg/L,总硬度去除率为46.10%,浊度去除率为88.86%,吨水药剂费用为2.4元。

石灰纯碱法耦合聚合氯化铝预处理高矿化度矿井水的实验研究

高矿化度矿井水回用常采用膜技术进行脱盐,但运行过程中水中硬度和悬浮物会造成膜污染极大影响了膜性能,开展预处理降低矿井水硬度及浊度,对减轻膜污染、提高出水水质、降低运行费用有重要的作用。本文采用石灰纯碱法耦合PAC去除矿井水的硬度及浊度,采用单因素试验考察了药剂投加量、反应时间、沉淀时间对去除效果的影响。试验结果表明,氢氧化钙投加量为100 mg/L、碳酸钠投加量为10 mg/L、PAC投加量为20 mg/L,反应30 min,沉淀15 min,此时水样的总硬度为51.54 mg/L,总硬度去除率为48.11%,浊度去除率为98.13%。吨水药剂费用3.07元。

树脂脱氮在矿井水处理工艺提标改造中的应用

在对塔拉壕煤矿项目进行环境影响评价中,为了解决该煤矿矿井水处理站出水中氨氮及总氮不能达标等现状问题,分析了矿井水水质及脱氮工艺,研究了针对硝态氮及氨氮的两种大孔树脂的脱氮基理及工艺参数,提出了以《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中Ⅲ类标准为目标的提标改造方案。通过对提标改造方案的实施,矿井水处理站出水水质中氨氮及总氮可稳定满足标准要求。在此基础上,分析并总结了含氮矿井水处理工艺提标改造的关键问题,以期为矿井水中氨氮及总氮不能达标的煤矿企业提供指导。

井下煤矿采出水回用陶瓷膜集成工艺研究

水资源是矿区经营发展不可或缺的重要组成部分,高效处理矿井水可以在一定程度上缓解矿区缺水等问题。本项目首次提出了井下百米陶瓷膜处理煤矿矿井水工艺,其装置设计结构紧凑,占地面积为传统工艺的1/10.对比了“混凝沉淀+砂滤+有机超滤+反渗透”工艺及“陶瓷膜+反渗透”工艺.结果显示:“陶瓷膜+反渗透”集成工艺处理矿井水的出水化学需氧量(CODCr)质量浓度为7.2 mg/L,NH3-N质量浓度为0.12 mg/L,对固体悬浮物(SS)和浊度具有100%的去除效果,陶瓷膜集成工艺在矿井水处理领域展现出了广阔的应用前景.

我国煤矿矿井水处理技术研究进展及建议

为提高我国煤矿矿井水综合利用率,解决煤炭开采区水资源短缺的难题,梳理了煤矿矿井水的类型(成因、水质特点等),分析了各类矿井水高效处理技术现状,详细介绍了高矿化度矿井水预处理-深度处理-浓缩处理-蒸发结晶的零排放技术。针对矿井水水质标准提高及矿井水利用率有待提高的现状,建议从技术创新、标准完善、税收减免、推动先进设备示范等方面开展研究,以提高矿井水综合利用率,推动我国煤炭产业高质量发展。

高矿化度矿井水除盐浓水用于煤泥水絮凝沉降的试验研究

为探寻高矿化度矿井水除盐浓水的适宜出路,基于对除盐浓水中阴阳离子含量的分析,以禾草沟煤矿选煤厂尾矿煤泥水为试验对象,进行了以除盐浓水作为凝聚剂的絮凝沉降试验。结果表明:除盐浓水作为凝聚剂与聚丙烯酰胺配合使用时,满足生产需要的适宜用量为212L/t,此时平均沉降速度为5.52mm/s,上清液浊度为211NTU,效果与聚合氯化铝、氯化镁、氯化钙等三种常规凝聚剂在用量分别为1950,2683,2970g/t时相当;通过理论计算并结合试验结果认为,除盐浓水的凝聚效能的来源主要为电性中和。总体而言,除盐浓水既可作为凝聚剂,在保障絮凝沉降效果的同时有效减少常规凝聚剂的使用,进而提高选煤厂经济效益;又可选择性地作为选煤厂生产补水,从而有效解决了除盐浓水常规处理方式可能带来的环境生态问题。研究结果可为高矿化度矿井水除盐浓水的有效利用提供一定参考。

矿井水井下短程直滤处理工艺中试研究

针对当前矿井水井下处理存在处理流程长、占地面积大、运行效果差等问题,提出了以有机金属卷式超滤膜为主要净化核心的井下直滤处理工艺及智能化装备,并在宁东地区某煤矿井下综采工作面进行了中试研究。研究结果表明,在低运行通量条件下,直滤系统运行较为稳定,并未有明显的膜污染情况发生,膜通量衰减不足3%。在初始运行通量为47.4 L/(m^(2)·h),回收率为84.6%条件下,运行48 d后,运行通量衰减9.01%,其膜通量的衰减主要由滤饼层沉积所引起的膜污染导致。同时在恒压运行方式下,提高直滤系统的回收率,进水量随产水量的增加而减小。在进水浊度为10~30 NTU范围内,直滤系统产水水质较为稳定,产水浊度低于0.5 NTU。整体运行效果表明该直滤技术具有处理流程短、产水水质稳定、抗污染性能强等优点,在井下具有较为明显的应用优势。

双膜法工艺在矿井水深度处理中的应用实例

高矿化度煤矿矿井水往往具有盐含量高、硬度和碱度高的特征,处理工艺复杂,难度较高。陕西某煤矿矿井水深度处理回用工程设计进水量为7200 m^(3)/d,产水量为4800 m^(3)/d(25℃),系统回收率为65%,采用超滤(UF)+反渗透(RO)双膜法工艺,产水回用于井下生产。该工程通过定量投加复合阻垢剂取代传统的药剂软化工艺,节约了投资成本和运行成本。运行数据表明:矿井水原水(经过格栅+预沉调节池+磁加载沉淀处理后)温度约为27℃,溶解性总固体质量浓度为3700~4000 mg/L,硬度在450~500 mg/L;产水TDS质量浓度在70 mg/L左右,硬度质量浓度≤6.0 mg/L,氯离子质量浓度<35 mg/L,硫酸根质量浓度<5.5 mg/L,脱盐率为98%,系统回收率为71.4%,运行稳定可靠。

基于双极膜电渗析的矿井浓盐水资源化处理工艺研究

双极膜电渗析(BMED)工艺能够将矿井水膜浓缩系统产生的浓盐水转化为酸和碱,从而实现浓盐水的资源化处理。BMED系统的运行能耗较高,且其性能与系统的初始酸/碱浓度、电解质质量分数以及电流密度等参数密切相关,有必要对其进行优化研究,以降低系统运行成本。以某矿井水零排放处理系统产生的纳滤(NF)浓盐水和碟管式反渗透(DTRO)浓盐水为研究对象,采用BMED小试装置研究了不同初始酸/碱浓度、电解质质量分数以及电流密度工况下,BMED系统运行电压、酸/碱浓度、电流效率等变化情况。实验结果表明,实验条件下处理浓盐水,当初始酸/碱浓度为0.1 mol/L左右时,BMED产生的酸/碱浓度最高;BMED装置产生酸/碱的速度与电解质质量分数有关,电解质质量分数较低的工况下酸/碱浓度增加较快;此外,产生酸/碱的速度与电流密度呈正相关,而电流效率与电流密度呈负相关。对于NF浓盐水的处理,在初始酸/碱浓度为0.1 mol/L左右、电流密度控制在21 mA/cm^(2)时经济性最高。此外,根据BMED系统的运行参数进行浓盐水资源化处理的成本收益测算,结果表明,采用双极膜电渗析工艺处理NF浓盐水的运行成本低于DTRO-蒸发结晶工艺,具有经济可行性。

煤矿矿井水处理技术及资源化利用研究现状

介绍了洁净矿井水、含悬浮物矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水、特殊矿井水等的特点,在矿井水水质特征研究的基础上,探讨了矿井水的污染类型及危害,分析和比较了各矿井水处理技术,总结了现有处理技术存在的问题,并提出了适宜的矿井水处理工艺,最后论述了未来矿井水资源化利用的途径。

高矿化度矿井水处理技术及资源化利用研究

矿业的快速发展,矿井水成为一个严重的环境问题。特别是高矿化度矿井水,其含有大量的溶解性固体和金属离子,给环境带来了严重的污染。因此,主要探讨高矿化度矿井水处理技术的应用和资源化利用,以期为解决这一问题提供科学依据。

风水沟煤矿矿井水处理工程研究

通过分析风水沟煤矿矿井水的原水水质,介绍了矿井水处理站的工艺优缺点及系统设计。从调节池、高效旋流净化器、加药和煤泥储存及脱水4个单元进行了设备选型,分析了“调节+混凝+高效旋流”工艺的处理效果和运行成本。运行结果表明,该工艺出水可全部复用于选煤厂生产用水,成功实现了矿井水的资源化复用。

矿井水零排放处理技术研究及工程应用

随着工业的快速发展,国家对环境保护要求越来越严格,废水处理及其资源化利用的也越来越受到重视。煤矿矿井水的含盐量较高,不经处理无法满足环保政策下的外排要求,同时会造成资源的浪费,因此,实现矿井水的零排放处理已成为大势所趋。主要结合案例,介绍了矿井水零排放处理技术的各个系统的作用,并结合项目经验,提出了系统设备的选择方法,为矿井水的零排放技术研究提供借鉴。

离子型稀土矿山水处理技术的研究与应用

离子型稀土矿山废水处理主要采用磷酸铵镁化学沉淀法、生化法、膜过滤、折点氯化法等方法处理,通过对其工艺原理、处理效果、成本方面的分析和总结,研究和探讨高效经济适合于离子型稀土矿山水处理的技术方法,在稀土矿山环保日趋严苛的趋势下,有效地降低稀土矿山环境风险。

酸性矿山废水中多种有价金属的高效分离

酸性矿山废水(AMD)中多种有价金属的高效分离回收,是重金属减排和资源化利用的关键。文章通过中和沉淀实验和静态吸附实验探究回收有价金属的最佳沉淀和吸附pH,成功开发了中和沉淀—离子交换—中和沉淀组合工艺,并应用于大宝山AMD的处理。结果表明,AMD在pH为3.00和9.80中和沉淀时,分别沉获64%的Fe_(2)O_(3)富铁渣和51%的Mn O富锰渣。采用离子交换树脂分别在pH 3.95和6.10条件下对AMD中的Cu和Zn进行吸附,得到质量浓度为Cu^(2+)11~26 g/L,Zn^(2+)10~20 g/L的两种解吸液。通过该组合工艺,AMD中的各金属Fe、Cu、Zn和Mn的回收率分别为:96%、81%、70%和60%,实现了有价金属的高效分离回收。若采用此工艺回收大宝山2000 m^(3)/d的AMD中的铜、锌、锰硫酸盐,每年的利润为119万元,经济效益非常显著。此处理工艺为酸性矿山废水的高效资源化利用提供了新路径。

露天矿矿坑水处理技术研究

针对露天矿矿坑水悬浮物高、水质水量受环境影响较大以及项目地地质情况等特点,通过对比分析选出适用于本项目水质特点的处理工艺,即“辐流式预沉调节池+重介速沉水处理设备+V型滤池”工艺。该项目实施后,彻底解决了矿坑水处理稳定性,消除了水质水量波动对处理系统的冲击,同时扩大了系统的处理水量,减少了药剂损耗量,为矿区矿坑水处理提供了良好的支撑。

高盐矿井水浓缩液双极膜电渗析试验研究

基于高盐矿井水的零排放和资源化利用,采用BP-A-C-BP三隔室构型的双极膜电渗析处理高盐矿井水浓缩液。以河北某矿高盐矿井水为原水,经过预处理+RO+脱碳+浓水RO+ED浓缩,最终浓缩液TDS质量浓度达到93040 mg/L,进行双极膜电渗析试验,探究了电流密度、循环流量以及极室电解质浓度对于双极膜电渗析产酸碱效果的影响。结果表明:电流密度10~40 mA/cm^(2),随着电流密度的增大,操作电压升高,电流效率和产能逐渐减小,能耗逐渐增加,最佳电流密度为30 mA/cm^(2);循环流量10~30 L/h,随着循环流量的增大,电流效率和产能上升、能耗降低,进一步提高循环流量至40 L/h时反而增加能耗,降低产能,最佳循环流量为30 L/h;极室电解质浓度不宜过低、过高,容易增加能耗,浓度适中时的双极膜电渗析的水解离效果最好,最佳极室电解质浓度为2%。初始盐室浓缩液4 L、酸室和碱室分别为去离子水1.5 L、极室2%硫酸钠溶液2 L,电流密度为30 mA/cm^(2),极室循环流量为60 L/h,其他各室循环流量为30 L/h,运行120 min时,酸、碱浓度分别为6.91%、5.38%,达到试验预期目标,电流效率、产能及能耗分别为74.21%、1.49 kg/(m^(2)·h)、1.66 kWh/kg。经双极膜电渗析工艺产生的酸碱液可用于高盐矿井水零排放工艺以及煤炭下游产业链中,实现了浓缩液的非相变资源化,避免出现杂盐难处理的问题,同时也提高了废水的经济价值。

我国矿井水处理研究领域的知识图谱分析

我国矿井水长期以来存在水质较差、处理成本较高等问题,由矿井水造成的矿区污染现象尤为突出,因此矿井水处理与资源化利用成为推进矿区生态文明建设与实现煤炭行业高质量发展的关键。为探究近二十年来我国矿井水处理领域的研究现状、热点和前沿趋势,准确把握我国矿井水处理领域的研究发展脉络,以中国知网(CNKI)期刊数据库2003年1月1日—2022年11月10日共1718篇相关文献为研究样本,基于文献计量法和内容分析法统计分析了矿井水处理领域的研究现状,借助CiteSpace软件绘制了该领域作者、科研机构及关键词的知识图谱,揭示了我国矿井水处理领域研究热点的演变过程。研究结果表明:矿井水处理领域已经形成较为稳定的核心作者群,中国矿业大学、中煤科工集团和煤炭科学研究总院是该领域学术影响力较高的研究机构。矿井水资源化、处理工艺和循环经济是近几年的研究热点,该领域研究有向推动矿业领域生态文明发展的实践研究转变的趋势,今后与零排放、余热利用、生态修复有关的矿井水处理研究将会受到持续关注。

某铀矿废水处理自动控制系统的研究与应用

针对某铀矿废水处理工艺不完善、自动化水平低、工艺参数调试不稳定等问题,采用西门子1500系列PLC作为控制系统,控制过程包括自动配碱、自动配酸、石灰过碱中和、PID自动调节pH、废水自动排放等。自动调节pH采用分段增益方法,使得废水回调过程更快,抗干扰性更强。该控制系统以WinCC 7.4作为上位系统进行远程监控与控制,依靠先进的网络技术、自动化技术,实现了数据自动采集、在线监测报警、参数自动调节、执行机构自动控制等功能,实现了废水处理过程的无人值守,保证了铀矿废水处理工艺连续、安全、稳定运行。