??高礦化度礦井水處理技術(shù)及方法？
時(shí)間: 2014-09-25 09:16:27 來(lái)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?jì)H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，據報道目前我國煤炭生產(chǎn)過(guò)程中，每年排出約20～30億m3礦井水，其中北方地區約占60%，并且隨著(zhù)煤炭開(kāi)采深度的增加而逐年增加?，F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的多數煤礦礦井水的礦化度較高，這類(lèi)礦井水的直接排放不僅浪費了寶貴的水資源，而且還會(huì )對環(huán)境造成污染。如何選用更為經(jīng)濟合理且簡(jiǎn)單高效的方法來(lái)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(huì )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。據不完全統計，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(lèi)礦井水的水質(zhì)多數呈中性或偏堿性，且帶苦澀味，因此也稱(chēng)苦咸水。因這類(lèi)礦井水的含鹽量主要來(lái)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(lèi)巖層及硫酸鹽薄層時(shí)，礦井水隨煤層開(kāi)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(kāi)采高硫煤層時(shí)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，使礦井水中Ca2+，Mg2+，SO42-等離子增加;有些地區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(guò)處理就直接排放，會(huì )給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)一定的危害。主要表現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(lèi)林木種勢削弱，農作物減產(chǎn)等。同時(shí)還影響地區的工業(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(huì )增加成本。若是不用而改用地下水，會(huì )造成地下水的大量開(kāi)采，造成地下水資源的短缺，會(huì )嚴重影響本區的經(jīng)濟發(fā)展。
二、高礦化度礦井水的處理技術(shù)
1、化學(xué)方法
離子交換法是化學(xué)脫鹽的主要方法，這是一種比較簡(jiǎn)單的方法，就是利用陰陽(yáng)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(jìn)水含鹽量小于500mg/L時(shí)比較經(jīng)濟，可用作高礦化度水經(jīng)膜分離法處理的進(jìn)一步除鹽工序。
2、膜分離法
膜分離方法是利用選擇性透過(guò)膜分離介質(zhì)，當膜兩側存在某種推動(dòng)力(如壓力差、濃度差、電位差)時(shí)，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(diǎn)：低耗、高效、不發(fā)生相變、常溫進(jìn)行、適用范圍廣、裝置簡(jiǎn)單、易操作和易控制等。而膜法水處理則具有適應性強、效率高、占地面積小、運行經(jīng)濟的特點(diǎn)。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(gè)主要問(wèn)題是膜易污染，為了防止膜污染，一般這兩種技術(shù)對進(jìn)水水質(zhì)均有嚴格的要求。因此進(jìn)水必須經(jīng)過(guò)一般的預處理，即經(jīng)過(guò)沉淀、過(guò)濾、吸附和消毒等幾個(gè)步驟方可。
3、反滲透法
反滲透(簡(jiǎn)稱(chēng)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(shí)際應用。進(jìn)入20世紀90年代后，隨著(zhù)反滲透膜性能的提高和膜制造成本的降低，進(jìn)一步加快了反滲透的應用。經(jīng)過(guò)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(jìn)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(wú)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(xiāo)售價(jià)格穩中有降；反滲透的給水預處理工藝經(jīng)過(guò)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(diǎn)為單位體積內膜面積比大，脫鹽離高達99%以上；在分離過(guò)程中無(wú)相變化及相變化引起的化學(xué)反應，能耗低；膜分離過(guò)程是清潔的生產(chǎn)過(guò)程，不使用化學(xué)試劑，不排放再生廢液，不污染環(huán)境；工藝流程簡(jiǎn)單，有利于實(shí)現水處理的連續化、自動(dòng)化；反滲透裝置結構緊湊，占地面積小，適應大規模連續供水的水處理系統；水的回收率比電滲析高，一般為75%～80%。
但是，在反滲透運行過(guò)程中，除了對原水進(jìn)行嚴格處理外，還要控制進(jìn)水pH值，以防止膜的水解，同時(shí)要定期清洗膜組件，以避免膜表面污染和結垢阻塞。
4、電滲析法
電滲析法(ED)是一種利用電能來(lái)進(jìn)行膜分離的方法。電滲析是在直流電場(chǎng)作用下，利用陰、陽(yáng)離子交換膜對溶液中陰、陽(yáng)離子的選擇透過(guò)性，而使溶液中的溶質(zhì)與水分離的一種物理化學(xué)過(guò)程。電滲析法除鹽以?xún)蓚€(gè)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(chǎng)中，陰、陽(yáng)離子作定向遷移，根據同性相斥、異性相吸的原則，陽(yáng)離子移向陰極，陰離子移向陽(yáng)極。二是離子交換具有選擇透過(guò)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(yáng)膜和陰膜兩類(lèi)，陽(yáng)膜只允許水中的陽(yáng)離子透過(guò)，阻擋陰離子，而陰膜只允許水中的陰離子透過(guò)而阻擋陽(yáng)離子。良好的離子交換膜應具備下列各種條件：①具有較高的離子選擇透過(guò)性；②具有低的滲水性；③具有較低的膜電阻；④化學(xué)穩定性良好，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的厚度；⑥膜的全部結構應均勻一致，表面光滑。
電滲析技術(shù)具有無(wú)需任何化學(xué)藥品，且設備及其組裝工藝簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。我國有數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(diǎn)，如：①對原水的預處理要求較高；②電耗較大，易結垢和膜壽命短；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(guò)程穩定性差，容易出現惡性化。
5、水處理藥劑法
東莞市海韻水處理科技有限公司根據高礦化度礦井水的水質(zhì)特點(diǎn)，專(zhuān)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果來(lái)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，處理同等規模的苦咸水水量時(shí)，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(jià)格性能比在煤礦苦咸水淡化中將發(fā)揮其更大的作用，無(wú)論出水水質(zhì)、電耗、脫鹽效率、占地面積、自動(dòng)化程度都是其它工藝所無(wú)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(wèn)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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