CN100415658C - 一种用于矿井水深度净化的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于将矿井水深度净化的方法及装置，矿井水经该方法净化以后可达到国家生活饮用水标准，作为饮用水被矿区利用，从而实现矿井水的资源化处置。该方法主要包括两部分：絮凝-微滤拦截(CMF)及纳滤(NF)，相应的装置主要包括：CMF反应器及NF膜过滤器。主要的工艺条件特征为：在CMF反应器中投加(5-30)mg/L的絮凝剂，经一定的空气搅拌反应，在CMF反应器中同时放置过滤直径为(0.1-10)微米的微滤膜，在负压(0.05～0.2)MPa的抽吸下获得净化水。需进一步深度脱盐的净化水则可进入纳滤膜过滤器，纳滤膜对MgSO4的截留效率为(95.0-99.0)%，操作压力为(0.4～1.0)MPa。该方法简单、占地面积小、可实现自动化控制及移动式处理，适于不同类型的矿井水的深度净化处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种废水深度净化的方法及装置，具体地说涉及一种用于矿井水深度净化的方法及装置。
背景技术
矿井水是煤炭开采过程中涌出的地下水，经井下各港道集中至井下水仓后排至井上地面。我国大多数矿区都属于严重缺水地区，对矿井水进行深度处理后回用于生活及生产，不仅可大大缓解矿井水的环境污染问题，而且可为矿区开辟新的水源，大大缓解矿区用水紧缺的矛盾。
矿井水水质受地质条件、煤层特性、采煤工艺等因素的影响。其中含悬浮物矿井水和高矿化度矿井水最为普遍。目前在我国对于高悬浮物矿井水处理多采用絮凝-沉淀-过滤-消毒工艺，有的则将此工艺简化为水力澄清池或一体式***等。上述工艺存在的问题是：水中悬浮物与混凝剂形成的帆花结构松散，沉降性能差，因此出水水质受投药量及沉淀时间的影响较大，波动性强。对于高矿化度的矿井水，特别是高SO4 2-矿井水，多采用化学沉淀后压滤等方法，该法的问题在于：化学投药量大、成本高、工艺繁琐、占地面积大且存在污泥难处理的问题。因此，因此研制一种适合于矿井水，特别是针对高悬浮物及高矿化度的矿井水的简化方法，节省成本，保证出水水质，具有较大的实用意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于矿井水深度净化的方法及装置，可简化工艺、节省占地面积及运行成本、保证不同类型矿井水的出水水质长期稳定、并可实现自动化控制及移动式处理。
本发明技术方案的原理是：采用投加絮凝剂使矿井水中的悬浮物和有机物与絮凝剂反应形成尺寸较大的絮体，通过在微滤膜的内腔进行负压抽吸，在微滤膜两侧形成压差，尺寸较大的絮体便会向微滤膜表面聚集并被截留在膜的一侧，同时由于膜的孔径较小，可以直接实现对水中细菌、病毒的去除，使得透过膜的净化水可直接被收集回用，对于高矿化度的矿井水，则可再进入到纳滤膜***进行深度脱盐，最终出水达到应用水水质标准而被回用。
本发明提供了一种用于用于矿井水深度净化的方法，该方法包括：
a.用絮凝反应使矿井水中的悬浮物及有机物与絮凝剂发生反应，并经微滤膜拦截得以去除；
b.用纳滤膜将矿井水中的盐分，特别是硫酸根去除。
在本发明的方法中，所述的絮凝，是指在水溶液中加入絮凝剂，水中的悬浮物和部分有机物会因双电层作用及吸附架桥作用形成尺寸较大的絮体，进而通过沉降或过滤从水中除去的现象，这可通过本领域公知的方法进行。
在本发明的方法中，所述的微滤及纳滤，是指料液在压力驱动下，透过一种半透膜的分离现象，这可通过本领域公知的方法进行。
所述的絮凝剂为无机絮凝剂，优选为聚合氯化铝，优选投量为5-30ppm。
所述的絮凝-微滤拦截的抽吸压力为0.05～0.3MPa，优选为0.05～0.2MPa。
所述的纳滤操作压力为0.1～1.5MPa，优选为0.4～1.0MPa。
本发明的主要装置包括：CMF反应器；NF膜过滤器。所述的微滤膜的孔径为0.1～10微米之间。所述的微滤膜的膜材料为无机膜、有机膜、无机/有机复合膜。所述的微滤膜的组件形式为管式膜、中空纤维膜、平板膜、卷式膜。所述的纳滤膜截留率为：对MgSO4的截留效率为95.0-99.0％。所述的纳滤膜的膜材料为无机膜、有机膜、无机/有机复合膜。所述的纳滤膜的的组件形式为管式膜、平板膜、卷式膜。
本发明是这样实现的：
构建专用的CMF反应器和纳滤器，使矿井水在CMF反应器中先行与投加的絮凝剂进行反应，反应在外部间歇鼓入空气的搅拌下进行，鼓气的作用还在于同时可以减少微滤膜表面的污染堵塞。絮凝反应形成的尺寸较大的絮体在负压力的作用下在微滤膜表面聚集并被截留在膜的一侧，而净化水则可透过膜被收集回用，对于高矿化度的矿井水，则可再进入到纳滤膜***进行深度脱盐，最终出水达到饮用水水质标准而被回用。
附图说明
图1：本发明的装置图
1.原水槽；2.CMF反应器；3.纳滤膜；4.供料泵；5.投药泵；6.气泵；7.空气流量计；8.微滤膜组件；9-1，9-2，9-3液体流量计；10.排泥管；11.集水槽；12.排水管；13.循环泵；14-1，14-2压力表；15-1，15-2，15-3，15-4.阀门
下面给出实施方案并结合附图对本发明作详细的说明
具体实施方式
采用说明书附图的实验装置，所用中空纤维微滤膜为聚丙烯材料，组件的膜面积为1.0m2，所用卷式纳滤膜为聚酰胺材料，组件的膜面积为2.6m2。
运行条件：(1)高悬浮物矿井水只经过CMF反应器处理，不再进入纳滤膜装置。聚合氯化铝投量20ppm，抽吸负压0.05MPa。处理前后的水质情况见表一。
(2)高硫酸盐矿井水经过CMF反应器处理后，再进入纳滤膜装置进行脱盐处理。
聚合氯化铝投量10ppm，抽吸负压0.05MPa，纳滤膜运行压力0.7MPa。处理前后的水质情况见表二。
表一.高悬浮物矿井水经过CMF反应器处理结果
| 水质指标 | pH值 | 浊度(度) | CODcr(mg/l) | S<sup>2-</sup>(mg/l) | F<sup>-</sup>(mg/l) | 油类(mg/l) | 细菌总数(个/L) | 总大肠菌数(个/L) |
| 原水 | 8.1 | 400 | 70 | 0.25 | 0.9 | 1.5 | 1.6×10<sup>4</sup> | 550 |
| 处理后水 | 7.2 | 1 | 8 | 0.2 | 0.8 | 未检出 | 10 | 未检出 |
表二.高硫酸盐矿井水经过CMF-NF处理结果
| 水质指标 | pH值 | 浊度(度) | Ca<sup>2+</sup>(mg/l) | Mg<sup>2</sup>(mg/l) | SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>(mg/l) | HCO<sub>3</sub><sup>-</sup>(mg/l) | 矿化度(mg/l) | 总硬度(mg/l) | 总碱度(mg/l) |
| 原水 | 6.5 | ＞100 | 190 | 110 | 2100 | 650 | 3450 | 885 | 650 |
| 处理后水 | 6.8 | 0 | 10 | 8 | 25 | 140 | 25 | 18 | 21 |
Claims (11)
1. 一种用于将矿井水深度净化的方法，该方法包括：
a.用絮凝反应使矿井水中的悬浮物及有机物与絮凝剂发生反应，并经微滤膜拦截得以去除；
b.用纳滤膜将矿井水中的硫酸根去除。
2. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的絮凝剂为无机絮凝剂。
3. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的絮凝-微滤拦截的抽吸压力为0.05～0.3MPa。
4. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的纳滤操作压力为0.1～1.5MPa。
5. 按照权利要求1所述方法使用的装置，其特征在于，包括：CMF反应器、NF膜过滤器。
6. 按照权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的微滤膜的孔径为0.1～10微米之间。
7. 按照权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的微滤膜的膜材料为无机膜、有机膜、无机/有机复合膜。
8. 按照权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的微滤膜的组件形式为管式膜、中空纤维膜、平板膜、卷式膜。
9. 按照权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的纳滤膜截留率为：对MgSO4的截留效率为95.0-99.0％。
10. 按照权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的纳滤膜的膜材料为无机膜、有机膜、无机/有机复合膜。
11. 按照权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的纳滤膜的的组件形式为管式膜、平板膜、卷式膜。
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