黃東海

Engineering technique 工程技術(shù)

煤礦礦井水處理回用工藝研究

黃東海

（大同市節(jié)約用水管理中心，山西 大同 037000）

中國是具有大量人口的國家，淡水資源在時間和空間上分布極為不均勻，水資源和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡。人口的持續(xù)上漲使得對水資源的需求逐年增加，并且工業(yè)的高效發(fā)展導(dǎo)致水污染越來越嚴(yán)重，水資源短缺和水環(huán)境污染日益嚴(yán)重。當(dāng)前，中國水資源供需矛盾十分突出，在我國有三百多個城市缺水，并且有一百多個城市極度缺水。目前，中國水資源供應(yīng)情況十分嚴(yán)峻，水危機將是一切資源問題中最嚴(yán)重的。想要處理這一問題，除了水資源的科學(xué)化管理與完善的配置外，最大程度利用高新技術(shù)在水資源使用中的效果也十分重要。相關(guān)部門應(yīng)該不斷關(guān)注這方面的研究，為我國后續(xù)廢水處理的工作提供有效的參考依據(jù)。

煤礦礦井；水處理；回用工藝

0 引言

伴隨水資源的不斷緊缺和水價的持續(xù)上漲，中水回用技術(shù)受到了人們的廣泛關(guān)注，中水回用既符合國家節(jié)能減排政策，并且還適應(yīng)企業(yè)持續(xù)發(fā)展的需求，每使用1噸再生水，不但能夠節(jié)約1噸常規(guī)水資源取水，還能夠降低1噸廢水的排放，這樣不但可以為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)收益，并且還能為社會和環(huán)境效益作出極大的貢獻(xiàn)。水資源短缺和污染物排放的環(huán)境保護(hù)壓力對中國經(jīng)濟(jì)社會的有效成長產(chǎn)生了約束。所以，煤礦行業(yè)對于礦井水的深度回用處理開展了相應(yīng)研究，落實對于污水資源的合理應(yīng)用，對環(huán)境進(jìn)行良好保護(hù)，促進(jìn)了礦井水的資源化。

1 污水循環(huán)利用技術(shù)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及水資源環(huán)境質(zhì)量的不斷惡化，必須依靠有關(guān)的廢水資源化技術(shù)。膜分離在這一領(lǐng)域起著重要的作用。膜分離是一種較為新型的高新技術(shù)，經(jīng)過40多年的不斷發(fā)展，逐步發(fā)展成一種高效節(jié)能的工業(yè)化分離技術(shù)。在這幾十年里，電滲析、反滲透、微濾、納濾、滲透汽化、膜反應(yīng)等工藝相繼出現(xiàn)，廣泛使用于能源、電子、煤礦等各個行業(yè)，造成了極為明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。由于社會的長期需求，使膜技術(shù)得到了發(fā)展，也就是說，隨著社會需求的不斷增長，使膜技術(shù)不斷創(chuàng)新和完善，成為單元運作，變成一體化過程中的核心。

2 技術(shù)的詳細(xì)介紹

2.1 連續(xù)膜過濾技術(shù)(CMF)

通過對比我們可以知道，中空纖維膜比表面積更大，膜裝料密度大，因此設(shè)備極為緊密，這種薄膜是用簡單的工藝紡絲制成的，因此，制作成本往往比其他膜低；因為不具備支撐層能夠反清洗，尤其是一部分膜具有良好的抗污染和抗氧化性能，中空纖維膜在大型污水處理工程中的使用具有獨特的優(yōu)點。CMF技術(shù)主要內(nèi)容就是高防污膜和膜清洗技術(shù)匹配,能夠落實在線清洗，并且能夠?qū)α弦哼M(jìn)行持續(xù)處理，保證設(shè)備能夠連續(xù)高效運作。目前，CMF技術(shù)往往是用在規(guī)模較大的城市污水處理廠二次沉淀池出水的進(jìn)一步處理和回用，以及大型反滲透系統(tǒng)的海水淡化或預(yù)處理。此外，還使用于地表水凈化、過濾澄清、濁度去除等。

2.2 膜生物反應(yīng)器（MBR）

膜生物反應(yīng)器主要是膜分離與生物技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合形成的新技術(shù)。在礦井污水處理行業(yè)進(jìn)行使用，使用膜件實行固液分離，將留住的污泥保留在生物反應(yīng)器中，處理后的水經(jīng)膜排出，形成膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)開展污水處理。膜組件的主要功能好比在傳統(tǒng)污水處理中的二次沉淀池。通過MBR技術(shù)污水處理以后，出水水質(zhì)達(dá)到了較高的排放標(biāo)準(zhǔn)。該方法不但適用于生活污水處理，并且還能在礦井、印染、洗毛等廢水處理系統(tǒng)中進(jìn)行全面使用。

2.3 反滲透技術(shù)（RO）

這種技術(shù)是上個世紀(jì)六十年代不斷發(fā)展出的一種壓力驅(qū)動的膜分離技術(shù)。這項技術(shù)是由海水淡化和咸水淡化中不斷發(fā)展而來的，往往被叫作“海水淡化技術(shù)”。因為反滲透技術(shù)擁有無相變、組件化、工藝簡單、操作便利、占地面積小、能耗低等優(yōu)勢，因此發(fā)展很快。并且在微咸水淡化、純水、化學(xué)分離、濃縮、凈化、廢水回用等領(lǐng)域進(jìn)行全面使用。項目遍及煤炭、環(huán)保電子等各個行業(yè)。廢水回用具有開發(fā)增量淡水資源和保護(hù)環(huán)境的目標(biāo)。無機系列廢水處理及半咸水脫鹽通常使用一樣的處理，具有通用作用。RO可通過等離子體去除廢液中銅、汞、鉻等等。當(dāng)前，反滲透技術(shù)在城市污水及部分工業(yè)廢水深度處理中的使用得到了廣泛的關(guān)注，其中包含了中水回用。中東許多缺水的國家普遍使用反滲透海水淡化技術(shù)，并且還利用反滲透技術(shù)對二次污水進(jìn)行相應(yīng)的處理。出水水質(zhì)能夠達(dá)到TDS≤80mg/L，有效的擴展了淡水資源。例如：在中東、新加坡等各個國家，都具有相關(guān)的大規(guī)模工程實際案例。

2.4 先進(jìn)的污水處理一體化膜處理工藝

該集成膜工藝將超濾/微濾和反滲透進(jìn)行有效結(jié)合，形成一種先進(jìn)的廢水處理工藝，可適應(yīng)于各種再利用目的。超濾和微濾是反滲透工藝中獨立、先進(jìn)的三級處理方法和理想的預(yù)處理工藝。超濾和微濾裝置具有較強的抗污染能力和優(yōu)越的性能，取代了極為復(fù)雜的傳統(tǒng)處理工藝，并且出水水質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過三級出水指標(biāo)，不僅能有效去除污水中的細(xì)菌和懸浮物，并且對于COD、BOD也有一定的增效作用。超濾和微濾之后應(yīng)用的反滲透膜清洗周期由傳統(tǒng)預(yù)處理工藝的3-4周延長至半年以上，膜壽命可以超過6年。膜集成廢水再生技術(shù)擁有系統(tǒng)穩(wěn)定、維護(hù)少、占地少、化學(xué)消耗少、工藝簡單、運行成本低等特點。與傳統(tǒng)產(chǎn)品進(jìn)行對比，新一代中空纖維超濾膜擁有機械強度高、抗氧化、污染、通量高的特征。站在工藝的角度講，它使用了低壓運行、反沖清洗、汽水沖洗等工藝，讓超濾膜裝置在污染濃度高的污水介質(zhì)中能夠一直具有穩(wěn)定性能。因此，超濾膜的應(yīng)用范圍得以擴大，以適應(yīng)各種復(fù)雜的介質(zhì)環(huán)境，并且，反滲透技術(shù)的使用規(guī)模也得到了極大的擴展。新型超濾膜以及該系統(tǒng)使用工藝的使用范圍將膜技術(shù)帶入了一個嶄新的時代，徹底改變了污水處理工藝必須依賴復(fù)雜精細(xì)預(yù)處理系統(tǒng)的觀念，將膜技術(shù)在二次出水、三次出水、各種原水等復(fù)雜水質(zhì)系統(tǒng)的深度處理中進(jìn)行廣泛使用。

2.5 傳統(tǒng)處理模式

在傳統(tǒng)的三級污水處理技術(shù)中，往往使用的工藝單元具有石灰澄清、絮凝、沉淀、過濾等。按照污水的實際組成物質(zhì)，處理方法也各不相同。在傳統(tǒng)的污水處理工藝中，具有操作復(fù)雜、水分利用率低、化學(xué)耗量大等缺點。并且，因為生物絮凝體和膠體不能完全去除，導(dǎo)致清洗頻繁，對出水的品質(zhì)產(chǎn)生一定的影響。

3 對比礦井廢水處理回用技術(shù)

3.1 礦山廢水處理與回用技術(shù)的經(jīng)濟(jì)分析與比較

4 結(jié)論

綜上所述，煤礦廢水處理回用綜合運行成本為2.185-2.465元/噸。膜法最小處理成本為2.185元/噸。這樣的價格對干旱的西北地區(qū)具有極為強大的吸引力。采用膜法處理煤礦廢水回用技術(shù)是具有可靠性的，在國內(nèi)外都有較為成功的經(jīng)驗。伴隨工業(yè)的高效發(fā)展，水資源的污染不斷嚴(yán)重，水資源缺乏的現(xiàn)象也越來越嚴(yán)重，人們對于工業(yè)廢水的回收使用引起廣泛關(guān)注。站在環(huán)境保護(hù)的角度來說，對煤礦行業(yè)礦井的回收使用也有著極為強大的環(huán)境保護(hù)作用。回收利用礦井廢水不僅能夠有效減少廢水的排放，而且還能夠使廢水資源化。也就是說，這是落實中國水資源可持續(xù)使用的重要手段，也是水資源再生的希望所在。膜法處理煤礦廢水并回用，不僅在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上是能夠進(jìn)行實施的，而且具有極為顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

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黃東海（1967.6- ），男，漢，大學(xué)本科，工程師，主要研究方向：節(jié)水再生水回用。

TU723

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1007-6344（2021）01-0181-02