CN112093965A - 一种用于矿井水处理的适度分步协同预处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种矿井水的处理工艺，尤其涉及一种矿井水处理的适度分步协同预处理工艺，该工艺包括膜浓缩处理和蒸发结晶处理，该工艺包括以下步骤：该用于矿井水处理的适度分步协同预处理工艺依序具体是一级预处理、一级浓缩、二级预处理、二级浓缩、三级预处理、三级浓缩和蒸发结晶，最终得到产品水和结晶盐，其中一级预处理、二级预处理、三级预处理分别得到一级污泥、二级污泥和三级污泥，一级浓缩、二级浓缩、三级浓缩和蒸发结晶得到的产品水合并；在预处理中，根据上一级膜浓缩得到的浓水进行本级膜浓缩处理时，通过控制影响本级回收率的主要因素来反馈调节控制本级膜浓缩回收率在目标值范围，从而实现经济高效的矿井水零排放处理。

Description

一种用于矿井水处理的适度分步协同预处理工艺
技术领域
本发明涉及一种矿井水的处理工艺，尤其涉及一种矿井水处理的适度分步协同预处理工艺，属于水处理技术领域。
背景技术
随着煤炭生产开发布局的优化，煤炭开发进一步向大型煤炭基地集中，14个大型煤炭基地产量占全国的95％以上，其中以内蒙古、陕西、新疆为代表的西部地区煤炭产量23.1亿吨，占全国的59.2％。而水资源与煤炭资源呈现逆向分布，上述地区均处于干旱半干旱地区，水资源缺乏，植被稀少，生态环境脆弱，煤矿及相关工业用水紧张；矿井水多为高矿化度矿井水，TDS≥1000mg/L，简单处理后无法利用；同时由于缺乏受纳水体，排放会造成地表水土流失、盐碱化、植被枯萎等，为此多地环保部门已经对矿井水排放的TDS进行了限制，山东鲁西南地区要求TDS≤1600mg/L，内蒙古鄂尔多斯等地区要求矿井水零排放或者达到《生活饮用水卫生标准》、《地表水环境质量标准》三类，TDS≤1000mg/L。针对大型煤炭基地的用水需求与排放限制，将矿井水进行深度处理、浓缩、结晶分盐，在实现矿井水“零排放”的同时，获得大量优质生活、生产用水，是解决大型煤炭基地用水短缺与环境保护之间的必然选择。
矿井水零排放处理过程中必不可少的要采用膜浓缩，膜浓缩过程中要求进水水质稳定，SS极低、浊度≤5NTU、各种难溶盐类的结垢倾向≤80％等，这对矿井水都是极为严格的要求。由于矿井水是赋存在地下的天然水体，造成结垢的溶解性盐类随赋存环境、岩层种类而各不相同，有些硫酸根极高、有些氯离子极高、有些碳酸氢根极高、有些钙镁极高、有些铁锰极高，没有规律可循；同时采煤过程中进入矿井水的煤粉、岩粉等悬浮物也是影响矿井水膜浓缩处理的主要因素。如何经济高效的进行预处理是关系矿井水零排放成功与否的关键。
目前常规做法是在膜浓缩处理前采用高效反渗透(HERO)工艺或者类似HERO工艺，通过混凝、沉淀、药剂软化、过滤、离子交换等单元工艺，一次性降低矿井水中的悬浮物及钙、镁、硅、硼等易结垢物质。存在药剂软化规模大、加药量多、药剂效率低、污泥废水量大、离子交换规模大、再生废水量大的弊端，以及残留钙、镁、硅、硼等易结垢物质经过后续浓缩后，仍然有极大结垢风险，影响后续膜浓缩和蒸发结晶的稳定运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于矿井水处理的适度分步协同预处理工艺，通过精准的预处理实现经济高效的矿井水零排放处理，适应水质变化能力强，操作弹性大，除硬软化规模小，投资和运行费用低。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于矿井水处理的适度分步协同预处理工艺，包括膜浓缩处理和蒸发结晶处理，该工艺包括以下步骤：
所述膜浓缩处理包括一级浓缩、二级浓缩、三级浓缩；
该用于矿井水处理的适度分步协同预处理工艺依序具体是一级预处理、一级浓缩、二级预处理、二级浓缩、三级预处理、三级浓缩和蒸发结晶，最终得到产品水和结晶盐，
其中一级预处理、二级预处理、三级预处理分别得到一级污泥、二级污泥和三级污泥，一级浓缩、二级浓缩、三级浓缩和蒸发结晶得到的产品水合并；
在一级预处理中，根据原水得到的浓水进行本级膜浓缩处理时，通过控制影响本级回收率的主要因素来反馈调节控制本级膜浓缩回收率在目标值范围，一级膜浓缩回收率目标值范围为50-75％；
在二级预处理、三级预处理中，根据上一级膜浓缩得到的浓水进行本级膜浓缩处理时，通过控制影响本级回收率的主要因素来反馈调节控制本级膜浓缩回收率在目标值范围，其中二级膜浓缩回收率目标值范围为70-80％，三级膜浓缩回收率目标值范围为 50-80％。
煤矿矿井水零排放处理主要采用多级膜法浓缩后进行蒸发结晶，保证膜法处理过程中悬浮物(SS)、有机物、难溶盐类含量处在反渗透或电渗析膜要求的范围内是零排放处理成功与否的关键。本发明的适度分步协同预处理工艺(SPMS2，Synergisticpretreatment of moderately and step by step)，根据矿井水的水质特点确定影响每一级浓缩处理的主要因素，进行针对性、定向去除或降低，处理程度根据需要灵活调整，以满足本级浓缩处理为目的，不进行过度处理；本级预处理产生的污泥根据成分进行处理或综合利用；污泥处理产生的清液循环回本级进行再处理利用；减少了化学软化除硬除硅处理规模、提高了药剂效率、降低了离子交换规模、减少了再生废液数量，大幅节约投资及运行费用。
作为优选，影响一级浓缩处理的主要因素通常是大量的悬浮物(SS)、少量的钙镁，所以一级预处理的主要目标是去除SS、抑制钙镁结垢；
影响二级浓缩处理的主要因素通常是浓缩后过高的钙、镁、硅等，所以二级预处理的主要目标是去除绝大部分钙、镁、硅；
影响三级浓缩处理的主要因素通常是残留的钙、镁、硅，及浓缩后的硼等，所以三级预处理的主要目标是彻底去除钙、镁、硅、硼。
作为优选，一级预处理针对矿井水原水采用混凝沉淀、过滤、超滤工艺去除SS，采用阻垢剂抑制钙镁结垢趋势，消除对反渗透的影响；
二级预处理针对一级浓缩的浓水采用化学软化除硬除硅、过滤工艺去除钙、镁、硅等；
三级预处理针对二级浓缩的浓水采用化学软化除硬除硅+过滤+离子交换工艺去除钙、镁、硅、硼，或者单独采用离子交换工艺去除钙、镁、硅、硼等。
作为优选，一级预处理中，混凝沉淀采用水力循环澄清池或机械加速澄清池。
作为优选，二级预处理中，化学软化除硬除硅采用石灰+镁剂、石灰+烧碱+镁剂、烧碱+纯碱+镁剂中的一种，过滤工艺采用管式微滤(TMF)或者是高密度沉淀池+砂滤+ 超滤工艺。
作为优选，三级预处理中，化学软化除硬除硅采用石灰+烧碱+镁剂，或烧碱+纯碱+镁剂，过滤工艺采用管式微滤(TMF)、高密度沉淀池+砂滤+超滤工艺，离子交换采用弱酸阳离子树脂交换器或螯合树脂交换器，离子交换之后调节pH值至酸性，并设置脱碳塔吹脱CO2。
作为优选，该工艺包括：
一级预处理采用阻垢剂阻垢，不投加石灰、镁剂等化学药剂，不产生Mg(OH)2、CaCO3等化学沉淀污泥；通过一级浓缩后，使矿井水中的钙、镁、硅浓度提高为原来的 3-5倍，
在二级预处理过程中投加石灰、镁剂等化学药剂，产生Mg(OH)2、CaCO3等化学沉淀污泥，处理后控制矿井水中残余钙、镁、硅在10-50mg/L；经过二级浓缩后，钙、镁、硅浓度提高到50-250mg/L，
在三级预处理过程中投加石灰、镁剂等化学药剂将钙、镁、硅降低到10-50mg/L 后进行离子交换或者单独采用离子交换，三级预处理后钙镁离子降低到0.03mmol/L以下，硅降低到20mg/L以下，以满足后续浓缩及蒸发结晶要求。
作为优选，一级污泥主要成分为热值在2000kJ/kg以上的煤粉，通过浓缩、压滤后使其含水率降到60％以下，作为低热值燃料综合利用，压滤液回本级预处理循环处理回用；
二级污泥主要成分为Mg(OH)2、CaCO3，通过浓缩、压滤后使其含水率降低到65％以下，作为一般固废填埋处理，压滤液回本级预处理循环处理回用；
三级污泥主要成分为以Mg(OH)2、CaCO3为主的污泥和离子交换再生废液，二者混合反应后，通过浓缩、压滤使其含水率降低到65％以下，作为一般固废填埋处理，压滤液回本级预处理循环处理回用。
作为优选，该工艺包括：
矿井水通过一级预处理去除悬浮物，投加阻垢剂后进入一级浓缩处理，一级污泥以煤粉为主，作为低热值燃料综合利用；
一级浓缩浓水进入二级预处理，降低钙、镁、硅含量后进入二级浓缩处理，二级污泥以Mg(OH)2、CaCO3为主，作为固废填埋处理；
二级浓缩浓水进入三级预处理，去除残留的钙、镁、硅，及浓缩后的硼等之后进入三级浓缩处理，三级污泥以Mg(OH)2、CaCO3及离子交换再生废液为主，充分反应后形成泥饼，作为固废填埋处理。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、相比高效反渗透(HERO)技术，本发明减少了化学软化除硬除硅处理规模、提高了药剂效率、降低了离子交换规模、减少了再生废液数量，大幅节约投资及运行费用。
2、相比目前常规的一次性全部化学除硬软化，在一级浓缩回收率70％、二级浓缩回收率80％的情况下，化学除硬规模减小为常规处理的30％，离子交换规模减小为常规处理的6％；以进水200mg/L的钙镁离子浓度，除硬出水钙镁浓度50mg/L计，在上述情况下，化学除硬去除率由75％可以提高到92.5％；相应的再生废液数量、投资及运行费用均有较大幅度下降。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的用于矿井水处理的适度分步协同预处理工艺的一种具体实施方式的工艺流程示意图；
图2为本发明应用实施方式的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。下述实施例中所用的试剂，如无特殊说明，可以从常规生化试剂商店购买得到。
本发明的核心是提供一种用于矿井水处理的适度分步协同预处理工艺，其一种具体实施方式的工艺流程图见图1，称其为具体实施方式一，该方法包括以下步骤：
如图1所示，一种用于矿井水处理的适度分步协同预处理工艺，包括膜浓缩处理和蒸发结晶处理，该工艺包括以下步骤：
所述膜浓缩处理由一级浓缩、二级浓缩、三级浓缩组成；
该用于矿井水处理的适度分步协同预处理工艺依序具体是一级预处理、一级浓缩、二级预处理、二级浓缩、三级预处理、三级浓缩和蒸发结晶，最终得到产品水和结晶盐，
其中一级预处理、二级预处理、三级预处理分别得到一级污泥、二级污泥和三级污泥，一级浓缩、二级浓缩、三级浓缩和蒸发结晶得到的产品水合并；
在一级预处理中，根据原水得到的浓水进行本级膜浓缩处理时，通过控制影响本级回收率的主要因素来反馈调节控制本级膜浓缩回收率在目标值范围，一级膜浓缩回收率目标值范围为50-75％；
在二级预处理、三级预处理中，根据上一级膜浓缩得到的浓水进行本级膜浓缩处理时，通过控制影响本级回收率的主要因素来反馈调节控制本级膜浓缩回收率在目标值范围，其中二级膜浓缩回收率目标值范围为70-80％，三级膜浓缩回收率目标值范围为 50-80％。
通过应用本发明的技术，在一级浓缩回收率70％、二级浓缩回收率80％，矿井水进水钙镁离子浓度200mg/L，除硬出水钙镁浓度50mg/L的情况下，化学除硬规模减小为常规处理的30％，离子交换规模减小为常规处理的6％；化学除硬去除率由75％可以提高到92.5％；相应的再生废液数量、投资及运行费用均有较大幅度下降。
在具体实施方式一的基础上，进一步对上述用于矿井水处理的适度分步协同预处理工艺进行改进，得到具体实施方式二，本具体实施方式与上述具体实施方式的不同之处在于，
影响一级浓缩处理的主要因素是矿井水中大量的悬浮物(SS)、少量的钙镁，所以一级预处理的主要目标是去除SS、抑制钙镁结垢。一级预处理采用混凝沉淀、过滤、超滤工艺去除SS，采用阻垢剂抑制钙镁结垢趋势，消除对反渗透的影响。
影响二级浓缩处理的主要因素是浓缩后过高的钙、镁、硅等，二级预处理的主要目标是去除绝大部分钙、镁、硅；二级预处理采用化学软化除硬除硅、过滤工艺去除钙、镁、硅等。化学软化除硬除硅通过投加石灰+镁剂、石灰+烧碱+镁剂、烧碱+纯碱+镁剂等与钙、镁、硅形成沉淀；过滤工艺采用管式微滤(TMF)、高密度沉淀池+砂滤+超滤等将矿井水与沉淀物实现固液分离。
影响三级浓缩处理的主要因素是残留的钙、镁、硅，及浓缩后的硼等，三级预处理的主要目标是彻底去除钙、镁、硅、硼等；三级预处理采用化学软化除硬除硅+过滤+ 离子交换工艺去除钙、镁、硅、硼或者单独采用离子交换工艺去除钙、镁、硅、硼等。化学软化除硬除硅通过投加石灰+烧碱+镁剂、烧碱+纯碱+镁剂等与钙、镁、硅形成沉淀；过滤工艺可以采用管式微滤(TMF)、高密度沉淀池+砂滤+超滤将矿井水与沉淀物实现固液分离；离子交换可以采用弱酸阳离子树脂交换器或螯合树脂交换器将残存的微量钙、镁、硅、硼交换出来，离子交换之后调节pH值至酸性，通过脱碳塔吹脱CO2。
通过应用本发明的技术，最终浓盐水中残留的钙镁离子浓度可以由目前常规技术的40-50mg/L降低到10mg/L以下，减少蒸发结晶单元的结垢影响，延长蒸发结晶单元清洗周期20％以上。
在具体实施方式一的基础上，进一步对上述用于矿井水处理的适度分步协同预处理工艺进行改进，得到具体实施方式三，本具体实施方式与上述具体实施方式的不同之处在于，
含有煤粉、岩粉等悬浮物，以及钙、镁、硅等难溶盐类的矿井水，经过一级预处理后去除煤粉、岩粉等悬浮物，浊度≤5NTU，根据矿井水中溶解性总固体构成投加适当阻垢剂，控制结垢趋势≤80％，进入一级浓缩处理；一级污泥通过污泥浓缩、压滤后，成为含水量≤60％的煤泥饼，热值在2000kJ/kg以上，作为低热值燃料综合利用，压滤液回本级预处理循环处理回用。
一级浓缩后的浓水中的钙、镁、硅浓度提高到原来的3-5倍，进入二级预处理，根据水质情况投加石灰、镁剂等化学药剂，反应产生Mg(OH)2、CaCO3与硅的化学沉淀污泥，通过高密度沉淀池+砂滤+超滤、机械加速澄清池+砂滤+超滤或管式微滤(TMF)实现固液分离，矿井水中残余钙、镁、硅降低到50mg/L以下进入二级浓缩处理；二级污泥主要成分为Mg(OH)2、CaCO3等，通过浓缩、压滤后含水率降低到65％以下，作为固废填埋处理，压滤液回本级预处理循环处理回用。
二级浓缩后的浓水中钙、镁、硅浓度提高到50-250mg/L左右，进入三级预处理；三级预处理采用化学软化除硬除硅+过滤+离子交换工艺去除钙、镁、硅、硼或者单独采用离子交换工艺去除钙、镁、硅、硼等。化学软化除硬除硅根据水质组成投加石灰、烧碱、镁剂、纯碱等与钙、镁、硅形成沉淀，采用管式微滤(TMF)、高密度沉淀池+砂滤+ 超滤等实现固液分离；残存的微量钙、镁、硅、硼通过弱酸阳离子树脂交换器或螯合树脂交换器被彻底去除，之后调节pH值至酸性，通过脱碳塔吹脱CO2，处理后钙、镁、硅降低到0.03mmol/L以下，满足后续三级浓缩及蒸发结晶要求。三级污泥主要是Mg(OH) 2、CaCO3为主的污泥和离子交换再生废液，混合反应后，通过浓缩、压滤含水率降低到 65％以下，作为固废填埋处理，压滤液回本级预处理循环处理回用。各级浓缩产水混合后作为优质生产、生活用水供煤矿使用。
通过应用本发明的技术，需要填埋处理的污泥数量大幅减少。由于矿井水中悬浮物为煤粉等有热值的颗粒物，在本发明的分步协同预处理过程中首先去除，形成没有其他污染物的具有2000kJ/kg以上热值的燃料，可以综合利用，在减少污泥处理费用的同时还可以带来一定的经济效益。与常规技术相比，减少需要填埋处理的污泥量50％以上。
应用实施方式
图2是本发明提供的一种具体实施方式的工艺流程示意图。某煤矿矿井水水量600t/h，SS在155-1032mg/L之间，TDS约3560mg/L，钙镁含量中等，具体指标如表1 所示。
一种用于矿井水处理的适度分步协同预处理工艺，该工艺依序具体是一级预处理、一级浓缩、二级预处理、二级浓缩、三级预处理、三级浓缩和蒸发结晶，最终得到产品水和结晶盐，其中一级预处理、二级预处理、三级预处理分别得到一级污泥、二级污泥和三级污泥，一级浓缩、二级浓缩、三级浓缩和蒸发结晶得到的产品水合并，实现矿井水“零排放”。
其中，一级预处理依次包括混凝沉淀、石英砂过滤和超滤工序，超滤将矿井水与沉淀物实现固液分离，含固泥水返回混凝沉淀，出水进入一级浓缩，一级浓缩后的浓水进入二级预处理；二级预处理依次包括药剂除硬反应、高密度沉淀池+石英砂过滤+超滤工序，超滤将矿井水与沉淀物实现固液分离，含固泥水返回除硬反应工序继续处理，出水进入二级浓缩，二级浓缩后的浓水进入三级预处理；三级预处理依次包括药剂除硬反应、管式微滤、离子交换、加酸脱碳工序，出水进入三级浓缩。
一级膜浓缩回收率目标值范围为50-75％，本实施例中达到75％；二级膜浓缩回收率目标值范围为70-80％，本实施例中达到76％；三级膜浓缩回收率目标值范围为50-80％，本实施例中达到50％。
采用本发明的适度分步协同预处理工艺，一级预处理采用混凝沉淀+石英砂过滤+超滤工艺。混凝沉淀采用水力循环澄清池，投加聚合氯化铝(PAC)28.5mg/L、聚丙烯酰胺(PAM)0.3mg/L，充分混合反应后通过无阀滤池过滤，出水浊度在3.5-10.5NTU 之间，之后进入超滤，出水浊度降低至0.3NTU以下。阻垢分析显示易结垢组分为碳酸钙、硫酸钙，投加阻垢剂2.37mg/L情况下，一级浓缩膜浓缩回收率可以达到75％。一级预处理污泥经过浓缩、压滤后含水量为55％，热值约为2750kJ/kg，作为低热值燃料综合利用，压滤液回本级预处理循环处理回用。
一级浓缩后浓水TDS提高到14500mg/L以上，钙、镁、硅分别提高到230mg/L、 80mg/L、60mg/L以上。二级预处理采用药剂反应+高密度沉淀池+石英砂过滤+超滤工艺，在反应池投加石灰、镁剂和少量液碱，除硬软化规模降低到150t/h，预处理后钙、镁、硅分别为19.11mg/L、19.83mg/L、18.62mg/L，去除率分别提高至92％、75％、69％，药剂效率大大提高。二级浓缩无需投加阻垢剂，膜浓缩回收率76％。二级预处理污泥经过浓缩、压滤后含水率62％，作为一般固体废弃物填埋处理，压滤液回本级预处理循环处理回用。
二级浓缩后浓水TDS提高到51000mg/L以上，钙、镁、硅、硼、碳酸氢根分别浓缩到79mg/L、79mg/L、73mg/L、9.98mg/L、483mg/L以上。三级预处理采用药剂反应+管式微滤+离子交换+脱碳工艺，在反应池投加石灰、镁剂和少量液碱，除硬软化、离子交换和脱碳规模均为36t/h，处理后钙、镁、硅、硼、碳酸氢根分别降低到0.4mg/L、 0.5mg/L、4.77mg/L、0.98mg/L、33mg/L，去除率为99％、99％、93％、90％、93％，药剂效率大大提高。三级浓缩无需投加阻垢剂，膜浓缩回收率50％；三级浓水无需再次处理，直接进入蒸发结晶***。三级预处理污泥经过浓缩、压滤后含水率65％，作为一般固体废弃物填埋处理，压滤液回本级预处理循环处理回用。
上述处理工艺对矿井水水质指标的处理效果数据见表1。
表1：某煤矿矿井水零排放处理过程各单元水质指标
Figure BDA0002699697730000091
Figure BDA0002699697730000101
矿井水零排放处理的常规工艺(具体是)：矿井水→化学除硬→混凝沉淀→过滤→离子交换→超滤→一级浓缩→二级浓缩→三级浓缩→蒸发结晶。
按照矿井水零排放处理的常规工艺,钙、镁、硅离子浓度分别为60.75mg/L、20.00mg/L、15.63mg/L，直接药剂软化后，钙、镁、硅离子浓度分别降低为19.3mg/L、17.55mg/L、13.2mg/L，去除率分别为68.2％、12.3％、15.5％左右，去除率极低。同时由于采用一次性除硬软化，残留的钙、镁、硅在后续浓缩处理过程中不断浓缩，至蒸发结晶单元分别升高至445mg/L、393mg/L、366mg/L，是本发明进蒸发结晶单元水质的近 400倍、500倍、40倍。常规工艺除硬软化、离子交换等处理规模达到600t/h。
本实施方式中，除硬软化规模合计为186t/h，离子交换和脱碳规模36t/h，仅为上述常规工艺中相应单元规模的31％和6％，大幅降低了建设投资和运行费用。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上对本发明所提供的一种用于矿井水处理的适度分步协同预处理工艺进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于矿井水处理的适度分步协同预处理工艺，包括膜浓缩处理和蒸发结晶处理，其特征在于该工艺包括以下步骤：
所述膜浓缩处理包括一级浓缩、二级浓缩、三级浓缩；
该用于矿井水处理的适度分步协同预处理工艺依序具体是一级预处理、一级浓缩、二级预处理、二级浓缩、三级预处理、三级浓缩和蒸发结晶，最终得到产品水和结晶盐，
其中一级预处理、二级预处理、三级预处理分别得到一级污泥、二级污泥和三级污泥，一级浓缩、二级浓缩、三级浓缩和蒸发结晶得到的产品水合并；
在一级预处理中，根据原水得到的浓水进行本级膜浓缩处理时，通过控制影响本级回收率的主要因素来反馈调节控制本级膜浓缩回收率在目标值范围，一级膜浓缩回收率目标值范围为50-75%；
在二级预处理、三级预处理中，根据上一级膜浓缩得到的浓水进行本级膜浓缩处理时，通过控制影响本级回收率的主要因素来反馈调节控制本级膜浓缩回收率在目标值范围，其中二级膜浓缩回收率目标值范围为70-80%，三级膜浓缩回收率目标值范围为50-80%。
2.根据权利要求1所述的用于矿井水处理的适度分步协同预处理工艺，其特征在于：
一级预处理的主要目标是去除SS、抑制钙镁结垢；
二级预处理的主要目标是去除绝大部分钙、镁、硅；
三级预处理的主要目标是彻底去除钙、镁、硅、硼。
3.根据权利要求1所述的用于矿井水处理的适度分步协同预处理工艺，其特征在于：一级预处理针对矿井水原水采用混凝沉淀、过滤、超滤工艺去除SS，采用阻垢剂抑制钙镁结垢趋势，消除对反渗透的影响；
二级预处理针对一级浓缩的浓水采用化学软化除硬除硅、过滤工艺去除钙、镁、硅等；
三级预处理针对二级浓缩的浓水采用化学软化除硬除硅+过滤+离子交换工艺去除钙、镁、硅、硼，或者单独采用离子交换工艺去除钙、镁、硅、硼等。
4.根据权利要求1所述的用于矿井水处理的适度分步协同预处理工艺，其特征在于：一级预处理中，混凝沉淀采用水力循环澄清池或机械加速澄清池。
5.根据权利要求1所述的用于矿井水处理的适度分步协同预处理工艺，其特征在于：二级预处理中，化学软化除硬除硅采用石灰+镁剂、石灰+烧碱+镁剂、烧碱+纯碱+镁剂中的一种，过滤工艺采用管式微滤（TMF）或者是高密度沉淀池+砂滤+超滤工艺。
6.根据权利要求1所述的用于矿井水处理的适度分步协同预处理工艺，其特征在于：三级预处理中，化学软化除硬除硅采用石灰+烧碱+镁剂，或烧碱+纯碱+镁剂，过滤工艺采用管式微滤（TMF）、高密度沉淀池+砂滤+超滤工艺，离子交换采用弱酸阳离子树脂交换器或螯合树脂交换器，离子交换之后调节pH值至酸性，并设置脱碳塔吹脱CO2。
7.根据权利要求1所述的用于矿井水处理的适度分步协同预处理工艺，其特征在于该工艺包括：
一级预处理采用阻垢剂阻垢，不投加石灰、镁剂等化学药剂，不产生Mg（OH）2、CaCO3等化学沉淀污泥；通过一级浓缩后，使矿井水中的钙、镁、硅浓度提高为原来的3-5倍，
在二级预处理过程中投加石灰、镁剂等化学药剂，产生Mg（OH）2、CaCO3等化学沉淀污泥，处理后控制矿井水中残余钙、镁、硅在10-50mg/L；经过二级浓缩后，钙、镁、硅浓度提高到50-250mg/L，
在三级预处理过程中投加石灰、镁剂等化学药剂将钙、镁、硅降低到10-50mg/L后进行离子交换或者单独采用离子交换，三级预处理后钙镁离子降低到0.03mmol/L以下，硅降低到20mg/L以下，以满足后续浓缩及蒸发结晶要求。
8.根据权利要求1所述的用于矿井水处理的适度分步协同预处理工艺，其特征在于：
一级污泥主要成分为热值在2000kJ/kg以上的煤粉，通过浓缩、压滤后使其含水率降到60%以下，作为低热值燃料综合利用，压滤液回本级预处理循环处理回用；
二级污泥主要成分为Mg（OH）2、CaCO3，通过浓缩、压滤后使其含水率降低到65%以下，作为一般固废填埋处理，压滤液回本级预处理循环处理回用；
三级污泥主要成分为以Mg（OH）2、CaCO3为主的污泥和离子交换再生废液，二者混合反应后，通过浓缩、压滤使其含水率降低到65%以下，作为一般固废填埋处理，压滤液回本级预处理循环处理回用。
9.根据权利要求1所述的用于矿井水处理的适度分步协同预处理工艺，其特征在于该工艺包括：
矿井水通过一级预处理去除悬浮物，投加阻垢剂后进入一级浓缩处理，一级污泥以煤粉为主，作为低热值燃料综合利用；
一级浓缩浓水进入二级预处理，降低钙、镁、硅含量后进入二级浓缩处理，二级污泥以Mg（OH）2、CaCO3为主，作为固废填埋处理；
二级浓缩浓水进入三级预处理，去除残留的钙、镁、硅，及浓缩后的硼等之后进入三级浓缩处理，三级污泥以Mg（OH）2、CaCO3及离子交换再生废液为主，充分反应后形成泥饼，作为固废填埋处理。
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