高盐矿井水近零排放工艺设计实例研究

介绍了某矿高盐矿井水近零排放工程的详细设计,分析煤矿高盐矿井水水质情况,选用原水调节预沉池-重介速尘装置-超滤-反渗透膜脱盐-高效沉淀池-V型过滤-弱酸阳床树脂-脱碳塔-浓水反渗透-蒸发预处理-臭氧氧化-MVR蒸发结晶-混盐干化的工艺进行设计。重点阐述了各主要工艺流程及工艺特点,对高盐矿井水近零排放工艺分段布置,简述建(构)筑物、设备设施参数,分析项目概算及运行成本,案例为周边煤矿高盐矿井水近零排放工程提供了指导。

深部开采高盐矿井水减排治理技术体系构建与实现

近年来,随着我国煤矿矿井水排放标准的不断提高,针对高盐矿井水处理及资源化利用方面的技术创新需求进一步提升。减少矿井水尤其是高盐矿井水的排放、提高矿井水的可利用性是提高煤炭生产安全、加快绿色矿山建设、促进煤炭企业可持续发展的重要保障。针对张双楼煤矿深部开采过程中面临的矿井水涌水量大、矿化度高、处理利用成本高等问题,提出了该矿高盐矿井水以“减量、储存、净化”为核心的减排治理技术体系,即:通过底板涌水封堵减量技术对已有残余涌水点进行减量封堵,从源头上减少高盐矿井水的排放;通过矿井水深层回灌储存与保水修复技术将高盐矿井涌水进行深部转移储存,助力实现矿井水“零排放”与深层地下水的保水修复;通过采空区煤岩自净与调蓄技术进行高盐矿井水的煤岩自净预处理,并进一步通过地面深度脱盐处理技术,实现高盐矿井水净化处理以及资源化利用或达标排放。同时,结合该矿的水文地质背景、矿井涌水规律以及矿井水处理利用现状,对以上技术在该矿应用实现的可行性和途径进行了综合分析与评价:通过底板涌水封堵减量技术的实施,实现了188 m^(3)/h的底板四灰涌水减量治理;通过深层回灌储存技术,西翼采区能够实现对奥灰含水层200 m^(3)/h的回灌储存与保水修复;通过采空区煤岩自净预处理与调蓄技术,东翼采区可蓄存约165万m^(3)矿井水并进行特征组分的井下预处理;通过地面深度脱盐处理技术,矿井水处理能力达到700 m^(3)/h,每年可减少盐排量14271.5 t。最后,提出并形成了张双楼煤矿高盐矿井水减排治理的综合技术思路。张双楼煤矿高盐矿井水减排治理技术体系的提出,可为该矿及其他类似深部开采煤矿高盐矿井水的减量治理以及资源化利用提供理论基础与技术借鉴依据。

分盐结晶法处理高盐矿井水的工艺比选与应用

针对分盐结晶工艺处理高盐矿井水时存在的问题,从高盐矿井水处理现状、高盐矿井水水质特征、现有的分盐结晶工艺、不同分盐结晶工艺应用对比以及应用案例等对分盐结晶工艺处理高盐矿井水的效果进行系统分析。总结了不同高盐矿井水水质应采用的分盐结晶工艺,考虑母液饱和组成、结晶率以及运行投资成本,确定了高盐矿井水中硫酸钠浓度占比作为分盐结晶工艺选择的特异性指标,为高盐矿井水处理工艺选择和工程设计提供了依据。

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。

煤矿地下水库高盐矿井水封存对地下水的影响

以宁夏灵新煤矿地下水库建设为工程背景,分析了在煤矿地下水库建设和运行过程中,可能对邻近含水层造成影响的两大因素:①煤层工作面重复开采引起的覆岩裂隙导通含水层,会对矿区地下水资源造成初次影响;②在高盐矿井水注入地下水库的过程中,由于浓度梯度的作用,矿物离子将主要沿着裂隙通道进行扩散,进而可能对矿区地下水资源造成二次影响。这2种影响方式都与采空区覆岩中的采动裂隙是否形成贯通的渗流通道密切相关。基于上述分析,首先通过固-液耦合相似模型试验与数值计算相结合的方法,分析了灵新煤矿拟建煤矿地下水库区域重复开采条件下采空区覆岩的裂隙网络演化规律和渗流通道特征,进而深入分析了重复开采对煤层上方各含水层的影响,具体表现在:一采区工作面回采结束后,采空区上覆岩层裂隙相互连通并扩展至K4含水层,但K3含水层与采空区之间未出现明显的渗流路劲,表明重复开采对K3含水层的影响较小。综合上述相似模拟试验和数值计算得到的裂隙网络特征,采用OpenGeoSys多场耦合数值模拟软件,模拟了高盐矿井水在采动裂隙网络中的渗流过程,分析了高盐矿井水在煤矿地下水库中封存后对上覆含水层的污染风险。研究结果表明:注水条件下,高浓度盐水首先在裂隙采空区流动,随后沿着覆岩断裂裂隙进入K4含水层,并最终在K4含水层及其邻近覆岩断裂裂隙中流动,渗流场离K3含水层较远。浓度场在自身重力所用下10 a后扩散速度有所减缓,在50 a内,浓度场主要在K4含水层邻近覆岩、K4含水层和底部泥岩中扩散,只有微量高盐矿井水会扩散至K3含水层中。

蒸发结晶技术在高盐矿井水中的工艺应用与分析

以高盐矿井水膜浓缩后的高浓盐水为研究对象,从蒸发结晶和冷冻结晶工艺段着手,对高浓盐水不同分质结晶处理工艺进行分析研究。结果表明:在高浓盐水不同结晶阶段采用适宜的结晶方式,可提高产品纯度和回收率,增加产品价值,减少副产品的处理成本,并对不同煤矿高盐浓盐水水质进行结晶工艺应用分析,满足企业生产实际的需要。

膜分离技术在高盐矿井水深度处理中的应用

文章介绍了超滤、纳滤、反渗透和电渗析等膜处理工艺在高盐矿井水深度处理中的应用,分析了不同膜分离技术的特点。总结了膜分离技术在高盐矿井水脱盐、减量化、物料提浓及分盐等方面的应用要点,对比了不同膜组合技术的优缺点。介绍了膜分离技术在几个典型的高盐矿井水深度处理工程中的应用实例与运行成本,指出了膜分离技术在此类工程应用的重要性及发展前景,为后续同类工程的设计提供经验和参考。

大海则煤矿高盐矿井水综合处理关键技术研究与应用

文章介绍了大海则煤矿高盐矿井水综合处理工程的详细设计,分析大海则煤矿与化工分公司各自厂区的公用条件、用水情况、煤矿高盐矿井水水质情况,对比各主要工艺流程及工艺特点,将整个高盐矿井水处理工艺分段布置,完成了一套先进、经济的煤矿高盐矿井水处理的综合利用,保证了大海则矿井及选矿厂项目运行期间排放的矿井水得到有效的处理;该工艺路线的选择与布置可提高蒙陕地区周边煤矿、煤化工的高盐矿井水的综合利用。

巴拉素矿井水深度处理工艺概述

煤炭开采过程中会产生大量废水,若不经处理直接排放,将会对环境产生严重污染,不符合国家环保要求,同时造成水资源的大量浪费。矿井水相比其他工业污水,污染程度小,处理相对比较容易。目前,高矿化度矿井水处理技术已经成为煤矿废水治理方面研究的难点与热点。巴拉素煤矿井下水量相对较大,具有高含盐量、弱碱性、高悬浮物等特征。文章针对巴拉素煤矿井下涌水特征,进行了深入的分析,提出预处理、脱盐、二次浓缩及蒸发结晶四段工艺处理流程,并对各个处理单元工艺及出水水质进行介绍,将废水资源化的同时为本地区其他煤矿井下水处理提供了有效参考。

门克庆和葫芦素矿井高盐水深度处理技术的研究和应用

分析了门克庆和葫芦素矿井水深度处理工艺及各单元处理技术,介绍了一套较为成熟、先进、经济的矿井高盐水深度处理与资源化利用工艺路线;该工艺路线的成功运行为鄂尔多斯周边矿区、化工企业和电厂的高盐水深度处理与资源化利用起到了示范作用。

高盐矿井水处理系统的节能优化设计研究

为解决高盐废水治理系统运行电耗成本高的难题,围绕工艺选择、系统余热余压回收进行了设计研究。以龙固煤矿高盐废水治理项目为研究对象,从系统整体能耗角度综合考虑,分别选择了分步协同预处理技术、电渗析处理工艺、MVR蒸发结晶工艺,采用透平式能量回收装置回收二级反渗透三段浓水余压为二段浓水升压,提取电渗析转化的热能用于补充蒸发结晶系统用热,利用蒸发器母液加热进入蒸发结晶系统的浓盐水实现冷热需求互补降低系统电耗,降低水流阻力,合理利用地势高差,降低输送水能耗。