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        反滲透技術(shù)在煤礦水處理中的應(yīng)用

        2021-03-17 07:46:34高延虎陜西華電榆橫煤電有限責(zé)任公司
        環(huán)球市場 2021年5期
        關(guān)鍵詞:反滲透膜反滲透過濾器

        高延虎 陜西華電榆橫煤電有限責(zé)任公司

        反滲透技術(shù)在1950年代首次被研究,1960年加州大學(xué)加利福尼亞制作了第一張醋酸纖維素膜。1980年代初出現(xiàn)了芳香聚酰胺復(fù)合膜。自1990年代以來,反滲透技術(shù)已進(jìn)入一個更廣泛和更迅速地在全球范圍內(nèi)發(fā)展和應(yīng)用的時代。反滲透膜具有以下特點(diǎn):反滲透膜孔徑小于納米,排斥范圍廣,不僅能去除溶解的無機(jī)鹽,還能消除各種有機(jī)雜質(zhì);反滲透膜具有生產(chǎn)水和水的優(yōu)勢,防污性能好,無二次污染,經(jīng)濟(jì)效益高。酰胺基團(tuán)(-CO-NH)的存在使聚酰胺反滲透膜表面具有良好的親水性和穩(wěn)定的機(jī)械性,并具有良好的熱穩(wěn)定性和水解作用。反滲透技術(shù)最初用于海水淡化,后來擴(kuò)大到純凈水、工業(yè)廢水處理、食品加工和醫(yī)療衛(wèi)生,從而帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益。

        一、反滲透技術(shù)簡介

        防滲技術(shù)在膜分離技術(shù)中的應(yīng)用最為廣泛和成熟。其原理是對鹽水(如原水)施加比自然浸潤壓力更大,使其向相反方向滲透,并將原水的分子壓到薄膜的另一側(cè),使其成為清潔水,從而消除水中的雜質(zhì)和鹽防滲透薄膜的分離可以有效地去除溶解鹽、膠水、有機(jī)物、細(xì)菌和水中的微生物等雜質(zhì)。目前,膜分離的主要技術(shù)是(RO)反滲透、(MF)微孔膜過濾、(UF)超過濾和(EDI)電滲析。其中RO、UF和EDI主要用于工業(yè)領(lǐng)域。這些技術(shù)主要用于純水生產(chǎn)和工業(yè)廢水處理,如電子、化學(xué)、食品和制藥廢水。

        二、應(yīng)用反滲透技術(shù)的注意事項(xiàng)

        使用防滲透技術(shù)時,請注意以下事項(xiàng):

        1.確定使用反滲透的數(shù)量。在礦井水處理中,飲用水的數(shù)量通常很少,通常使用反滲透裝置。如果處理量很大,而且設(shè)計(jì)至少需要兩個反滲透裝置,則每個反滲透裝置都配有單獨(dú)的進(jìn)口管道和高壓泵這對運(yùn)營管理有好處如果一條進(jìn)水管道發(fā)生故障,而不會影響反滲透設(shè)施的正常運(yùn)行。則可以及時更換閥門,并為另一條進(jìn)水管道供水。高壓水泵采用相同類型的變頻控制泵,其中一種可在維修時立即使用,簡化水處理系統(tǒng)可用變頻器控制。

        2.清潔反滲透設(shè)備。常用的反滲透裝置通常配備自動泵或反滲透裝置。反滲透膜表面在反滲透裝置運(yùn)行一段時間或水質(zhì)發(fā)生變化時可能受到微生物的污染、堵塞。此時,水壓和厚水壓大幅度增加,膜間壓力差增大,產(chǎn)水量相對較低。膠卷需要立即清洗或消毒。否則,必須更換膜,增加生產(chǎn)投入,造成不必要的浪費(fèi)。

        圖1 礦井水處理工藝流程

        3.防滲透薄膜的選擇。反滲透的核心是膜。因此,合理選擇膜不僅有助于水處理過程的長期有效運(yùn)作,而且有助于節(jié)省投資和減少不必要浪費(fèi)。反滲透預(yù)處理方法因膜的選擇而異。同成品水獲得時,投資成本自然不同。常用的反滲透薄膜是TFC復(fù)合及醋酸纖維素薄膜。在大多數(shù)地區(qū)的水井水質(zhì)可以用TFC復(fù)合薄膜預(yù)處理。由于前礦井的水通常先由集成式自動凈水器處理,然后再用氯處理,所以,硫酸鈉或活性炭過濾的添加是在使用防滲透之前進(jìn)行的。

        4.合理維護(hù)膜。如上所述,選擇不同的膜決定了不同的預(yù)處理方法,主要是為了滿足膜的用水需求。在操作和使用過程中,應(yīng)嚴(yán)格遵循薄膜裝配制造商提供的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,制定適當(dāng)有效的操作規(guī)則,確保膜的長期運(yùn)行。此外,設(shè)備調(diào)試后,應(yīng)特別注意過濾器的運(yùn)行,以確保預(yù)處理的正常運(yùn)行。如果過濾器核心發(fā)生故障,處理或更換應(yīng)立即進(jìn)行,以最大限度地延長薄膜壽命。

        三、反滲透技術(shù)運(yùn)用于礦井水處理的可行性分析

        由于膜的特殊性,水質(zhì)非常嚴(yán)格。水可能含有大量可溶性鹽,但對膠體、余氯、懸浮物、鐵離子和水中微生物的要求不應(yīng)過高。水質(zhì)濁度一般要求<1.0NTU,ρ(余氯)<0.1mg/L,SDI<5,ρ(Fe)<0.1mg/L,pH值介于4~11之間。關(guān)于礦井的水,水質(zhì)很好總的來說,一些地區(qū)的水質(zhì)比較硬。如果飲用水要再利用,就必須進(jìn)行軟化脫鹽。需要預(yù)處理原水,反滲透裝置水質(zhì)符合的要求,就可以對生產(chǎn)飲用水應(yīng)用反滲透技術(shù)。就礦井水而言,詳細(xì)介紹了防滲透技術(shù)如何應(yīng)用于礦井水處理。礦山水處理工藝見圖1。

        反滲透裝置預(yù)處理后,水質(zhì)檢查如下:pH=6-9、ρ(游離氯)<0.1mg/L、濁度<1.0NTU、SDI(15分鐘)< 5、ρ(Fe)<0.1mg/L),反滲透裝置應(yīng)進(jìn)行必要的防腐處理和抗焙燒處理,采用多介質(zhì)過濾器和不銹鋼活性炭濾清器對煤礦水進(jìn)行預(yù)處理。

        多介質(zhì)過濾器有效地從地下水中去除少量沉積物和銹蝕?;钚蕴窟^濾器主要利用大面積表面和活性碳孔隙吸附水中的有機(jī)物,同時去除有機(jī)物,還可以去除水中的氯、油脂、膠體硅和懸浮物質(zhì),這是污染設(shè)施正常運(yùn)行的重要保證。

        四、反滲透處理的預(yù)期效果及其發(fā)展前景

        該煤礦采用反滲透裝置處理飲用水礦山。自使用以來一直正常運(yùn)行。生產(chǎn)的總運(yùn)行成本約為0.62元/噸,年平均節(jié)水14.4萬噸,取得了令人滿意的效果。隨著經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展,人類對水資源的需求增加,特別是近年來,煤炭工業(yè)迅速發(fā)展,大量地下水流入地下,淡水供應(yīng)減少。有效利用礦井水、減少地表水排放和保護(hù)現(xiàn)有淡水已成為煤炭工業(yè)面臨的緊迫問題。已開始嘗試將一部分預(yù)處理礦井水用于井下滅火,另一部分用于深度處理,作為礦井的飲用水來源,以節(jié)約用水和減少排放。反滲透技術(shù)的特點(diǎn)是能源消耗低、運(yùn)營成本低、結(jié)構(gòu)合理、占地面積小、用水效率高和自動化程度高,將越來越多地用于煤炭工業(yè)。

        總之,預(yù)處理和日常維護(hù)對于反滲透至關(guān)重要。只要保證水的預(yù)處理,日常維護(hù)工作做好,問題及時解決,就能保證反滲透裝置的長期穩(wěn)定運(yùn)行。此外,對于承包商來說,是否使用反滲透裝置必須根據(jù)其水源的水質(zhì)制定合理的水處理計(jì)劃。

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