CN116444105A - 一种高硬度高矿化度煤矿矿井水资源化预处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高硬度高矿化度煤矿矿井水资源化预处理方法，首先进行混凝澄清处理，然后与碱剂等混合进入化学结晶循环造粒流化床在pH值为8.8~9.2的条件下进行除钙处理，并回收反应生成的CaCO₃结晶颗粒，将出水进一步过滤后调节pH值至7.8~8.3，再进入钠离子交换器进行除镁处理，利用树脂对镁离子进行浓缩富集。钠床出水进入后续深度处理***，钠床再生废水经高密度沉淀池絮凝沉淀反应后得到富镁污泥。本发明还提供了一种高硬度高矿化度煤矿矿井水资源化预处理装置。本发明提供的预处理方法工艺流程简洁、成本低、软化效果稳定，可以实现钙、镁离子分步回收，达到资源化利用目标，且与膜法结合可实现高硬度高矿化度矿井水零排放。

Description

一种高硬度高矿化度煤矿矿井水资源化预处理方法及装置

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，更具体地说，是涉及一种高硬度高矿化度煤矿矿井水资源化预处理方法及装置。

背景技术

高硬度高矿化度矿井水来源于深层地下水，其含盐量较高，一般在1500~4000mg/L范围内，最高可达5000mgL。而且，其总硬度和钙硬也很高，总硬度以碳酸钙计一般在1000~2000mg/L范围内。高浓度的含盐废水渗入农田，会破坏土壤结构，造成土壤盐渍化，导致农产品产量和质量下降。因此，为推动矿井水资源化利用与产业高质量发展，多地区要求矿井排水需达到地表水III类标准或者达到零排放标准。

高硬度高矿化度矿井水的分布范围很广，山西、陕西、内蒙、新疆等地区都有存在。而且，这些矿区地处北方温带半干旱大陆性气候区，自然条件比较脆弱、常年干旱少雨、水资源严重匮乏，因此将矿井水进行集中处理并回用于煤矿生产用水和周边地区工农业生产用水，可以在有效缓解用水短缺矛盾的同时保护当地环境，非常有利于生态环境的可持续发展。膜技术已成为矿井水零排放领域的重点研究对象，常用的膜***需设置软化预处理工艺去除水中的钙镁硬度，以降低***结垢风险。但目前软化预处理工艺基本为钙镁硬度同步去除，需要投加大量絮凝剂、助凝剂等，运行成本较高，而且软化效果不稳定，所产生的化学污泥难以实现钙、镁离子资源化利用，且作为工业固体废弃物处置会大幅增加企业运行成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高硬度高矿化度煤矿矿井水资源化预处理方法及装置，本申请提供的预处理方法工艺流程简洁、成本低、软化效果稳定，可以实现钙镁离子回收利用，且与膜法结合可实现高硬度高矿化度矿井水零排放。

本发明提供了一种高硬度高矿化度煤矿矿井水资源化预处理方法，包括以下步骤：

a）对高硬度高矿化度煤矿矿井水进行混凝澄清处理；

b）将步骤a）得到的出水与碱剂混合进入化学结晶循环造粒流化床进行除钙处理，并回收反应生成的CaCO₃结晶颗粒，所述除钙处理的pH值为8.8~9.2；

c）将步骤b）得到的出水过滤后调节pH值至7.8~8.3，进入钠离子交换器进行除镁处理，得到合格的预处理出水。

d）对步骤c）的钠离子交换器进行再生处理，将得到的再生废水在高密度沉淀池中进行絮凝沉淀反应后得到富镁产品。

本发明提供的预处理方法对高硬度高矿化度煤矿矿井水进行预处理，去除其中的钙镁硬度，降低后续深度处理时膜***结垢的风险。在一些具体的实现方式中，所述高硬度高矿化度煤矿矿井水含盐量为1500~5000mg/L，总硬度为500~2000mg/L。在一些具体的实现方式中，所述高硬度高矿化度煤矿矿井水的进水浊度为100~150NTU，含盐量为2000~4500mg/L，总硬度为800~1500mg/L，钙离子为300~800mg/L，镁离子为30~100mg/L，硫酸根为2000~3000mg/L，氯根为30~100mg/L。在一些具体的实现方式中，所述高硬度高矿化度煤矿矿井水的进水浊度为60~180NTU，含盐量为4000mg/L，总硬度为为900~1150mg/L，钙离子为400~500mg/L，镁离子为40~55mg/L，硫酸根为2300~2700mg/L，氯根为45~60mg/L。

在一些具体的实现方式中，对高硬度高矿化度煤矿矿井水进行混凝澄清处理之前，先将其进行调节，调节水质和水量，使预处理***平稳进行。

水量平稳后，对所述高硬度高矿化度煤矿矿井水进行混凝澄清处理，即向矿井水中添加絮凝剂和助凝剂等进行混凝反应并澄清分离，去除矿井水中的煤粉、胶体等物质。在一些具体的实现方式中，所述絮凝剂包括但不限于聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铝（PAS）、聚合氯化铁（PFC）、聚合硫酸铁（PFS）、聚硅酸氯化铝、聚硅酸硫酸铁、聚磷氯化铝、聚磷氯化铁、聚丙烯酰胺（PAM）等，可以为其中的一种或多种。在一些具体的实现方式中，所述助凝剂包括但不限于硫酸、磷酸、石灰、氯气、聚丙烯酰胺、活性硅土、海藻酸钠等，可以为其中的一种或多种。在一些具体的实现方式中，所述絮凝剂为聚合氯化铝，所述助凝剂为聚丙烯酰胺。本申请对所述絮凝剂和助凝剂的添加量没有特殊限制，本领域技术人员可根据进水中悬浮颗粒和胶体物质的含量进行调整。

混凝澄清后，出水与碱剂等混合进入化学结晶循环造粒流化床进行除钙处理。在一些具体的实现方式中，混凝澄清处理得到的出水经过澄清水池，然后与碱剂等混合进入化学结晶循环造粒流化床进行除钙处理。

在一些具体的实现方式中，将混凝澄清后的底部煤泥进一步处理，例如将其排入煤泥池进行沉降，沉降的煤泥进行脱水，脱出的水和煤泥池的上清液回至混凝澄清处理阶段或调节阶段进行循环利用。

再次澄清处理后的出水与碱剂混合后在化学结晶循环造粒流化床中进行除钙处理。在一些具体的实现方式中，所述碱剂包括但不限于石灰、氢氧化钠、碳酸钠、偏铝酸钠等，优选为氢氧化钠和碳酸钠。在化学结晶循环造粒流化床除钙处理过程中，还添加晶种，所述晶种包括但不限于碳酸钙晶体、石英砂、石榴石、方解石、纹石等，优选为碳酸钙晶体。本发明中，碱剂的添加量需要保持除钙反应的pH值为8.8~9.2，保证矿井水中的钙离子充分结晶去除，而又不需要添加大量碱剂，从而减少药剂的添加。在一些具体的实现方式中，碱剂的添加量需要保持除钙反应的pH值为8.8~9.2，同时使化学结晶循环造粒流化床处理后的出水中含有0.1~1.5mmol/L的过剩碳酸根，优选含有0.5~1.0mmol/L的过剩碳酸根。在一些具体的实现方式中，化学结晶循环造粒流化床内物料的上升流速为50~150m/h，优选为60~100m/h。

经过化学结晶循环造粒流化床处理后，水中钙去除率在90%以上，将得到的碳酸钙结晶颗粒排出并回收。该碳酸钙结晶颗粒的粒径为2~3mm，纯度大于90%。

将经过化学结晶循环造粒流化床处理的出水先进行过滤处理，然后调整pH值为7.8~8.3后进入钠离子交换器进行除镁处理。化学结晶循环造粒流化床的出水中仍含有一定量悬浮微颗粒物如未沉降的碳酸钙等，在过滤之前回调pH值会导致水中碳酸钙等微颗粒（包括有机物絮体）溶解或者部分解体而产生的更细小颗粒，其无法在过滤中被有效截留，导致过滤出水浊度偏高，同时微颗粒溶解出的游离钙离子也增加了后续钠离子交换器中钠床的运行负担，同时造成其运行末期树脂中钙型比例偏高。因此将化学结晶循环造粒流化床出水pH值回调位点置于过滤处理之后，让过滤处理充分截留未沉降的颗粒物，有效降低水中残留的钙硬度。

在一些具体的实现方式中，所述过滤处理可以通过V型滤池、多介质过滤器或纤维过滤器等进行。过滤出水调pH值至7.8~8.3后，即可进入钠离子交换器进行除镁反应。

在一些具体的实现方式中，可以采用硫酸对过滤出水进行调pH值。在一些具体的实现方式中，调pH值后进入钠离子交换器之前还经过调节处理，例如将其引入第一软化水池进行水量、水质等的调节，然后进入钠离子交换器进行除镁。

在一些具体的实现方式中，调节后的水可以继续加酸用于对过滤设备进行反洗，本申请对此并无特殊限制。

在一些具体的实现方式中，矿井水在钠离子交换器中进行离子交换，利用树脂对镁离子进行浓缩富集，且水中硬度的去除率在99%以上。钠离子交换器的出水可以进行后续深度处理，例如膜法处理。

在一些具体的实现方式中，除镁后的出水经过调节，例如将其引入第二软化水池进行水量和水质等的调节和均衡，再进行后续深度处理。

在一些具体的实现方式中，除镁后的出水首先经过杀菌处理再进行调节，例如采用次氯酸钠对其进行杀菌处理。

在一些具体的实现方式中，钠离子交换器中的钠床需要进行再生处理。再生方式可以采用两步法：再生液浓度先稀后浓，再生流量先大后小，即再生时先以大流量进稀盐液后以小流量进浓盐液；也可以采用三步法。再生液浓度先稀后浓，再生流量先大后小，可以有效避免CaSO₄沉淀在树脂层中析出。在一些具体的实现方式中，可以采用深度处理后的出水，例如后续膜浓缩***产生的含高浓度Na⁺的浓水，作为对钠床进行再生处理的再生液，无需再额外配置再生***，节约工程造价及运行费用。再生过程中产生的反洗及正洗排水回收，进入混凝澄清处理或混凝澄清处理之前的调节阶段进行循环；高浓度含镁再生废水可进一步处理用于回收镁，例如首先将再生废水收集后通过高密度沉淀池进行絮凝沉淀反应，加入的药剂为碱和助凝剂，包括但不限于氢氧化钠、聚丙烯酰胺等。碱的加入量使絮凝沉淀处理的pH值为10.8~11.3，使镁离子生成氢氧化镁，从而沉淀析出。在强碱性环境下对再生废水中高浓度镁离子进行絮凝沉淀反应，由于废水量降低以及水中镁离子浓度提高使得实际消耗的氢氧化钠量大幅度下降，节省了运行成本，同时，絮凝沉淀后的出水回收至化学结晶循环造粒流化床或化学结晶循环造粒流化床处理前的澄清处理进行回收利用，富镁污泥脱水后将水回至混凝澄清处理阶段或混凝澄清处理之前的调节阶段循环利用。在一些具体的实现方式中，得到的富镁污泥中氢氧化镁纯度大于95%。

本申请采用钠离子交换树脂对镁离子进行浓缩富集，再充分利用钠床的再生步序特点，将反洗及正洗阶段排水与再生及置换阶段废水分开收集，减少废水量约50%，进一步提高了废水中镁离子浓度，有利于镁的高效回收。

本发明还提供了一种高硬度高矿化度煤矿矿井水资源化预处理装置，包括：

设置有高硬度高矿化度煤矿矿井水入口的混凝澄清单元；

与所述混凝澄清单元的出水口相连通的化学结晶循环造粒流化床；

与所述化学结晶循环造粒流化床的出水口相连通的过滤单元；

与所述过滤单元的出水口相连通的pH值调节单元；

与所述pH值调节单元的出水口相连通的钠离子交换器。

本申请提供的预处理装置包括设置有高硬度高矿化度煤矿矿井水入口的混凝澄清单元，用于进行混凝反应并澄清分离，得到出水和煤泥，通过化学混凝和高效澄清或旋流分离原理去除矿井水中的煤粉、胶体等物质。

在一些具体的实现方式中，所述预处理装置还包括：用于向混凝澄清单元4中投加絮凝剂的絮凝剂加药装置，其药物出口与混凝澄清单元相连通；和用于向混凝澄清单元中投加助凝剂的助凝剂加药装置，其药物出口与混凝澄清单元相连通。

在一些具体的实现方式中，所述预处理装置还包括用于对高硬度高矿化度煤矿矿井水进行水质均衡和水量调节的调节池，调节池设置有高硬度高矿化度煤矿矿井水入口，混凝澄清单元的入水口与调节池的出水口相连通，经过调节池处理后的出水进入混凝澄清单元，通过絮凝剂加药装置、助凝剂加药装置加入絮凝剂和助凝剂等进行混凝反应并澄清分离。

在一些具体的实现方式中，混凝澄清单元可以为机械搅拌澄清池、高密度沉淀池、高效旋流净化器等，本申请并无特殊限制。

在一些具体的实现方式中，所述预处理装置还包括用于将澄清分离后的煤泥沉降的煤泥池，其与混凝澄清单元的煤泥出口相连通，煤泥池的排泥进入脱水机脱水，煤泥池的上清液及脱水机脱出的水回流至调节池。

在一些具体的实现方式中，所述预处理装置还包括澄清水池，其与混凝澄清单元的出水口相连通。

在一些具体的实现方式中，氢氧化钠加药装置、碳酸钠加药装置、碳酸钙晶种投加装置分别与化学结晶循环造粒流化床相连通，用于向化学结晶循环造粒流化床投加氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钙晶种等。

所述预处理装置还包括化学结晶循环造粒流化床，其与澄清水池的出水口相连通，在氢氧化钠、碳酸钠和碳酸钙晶种等的作用下进行除钙反应，形成碳酸钙结晶。在本申请中，将所述化学结晶循环造粒流化床的pH值控制在8.8~9.2，只除钙不除镁，同时保证出水中含有0.5~1.0mmol/L的过剩碳酸根含量，提高除钙效率的同时，例如除钙效率可达90%以上，减少药剂的添加。

在一些具体的实现方式中，化学结晶循环造粒流化床还设置有在线pH计和在线碱度分析仪，可通过加药量实时调整稳定控制出水的钙硬度，并同时保证水中含有0.5~1.0mmol/L的过剩碳酸根含量，从而避免药剂过量投加。

在一些具体的实现方式中，还包括颗粒存储装置，其与化学结晶循环造粒流化床的固体颗粒出口相连通，用于储存、回收除钙反应中形成的碳酸钙结晶。

所述预处理装置还包括过滤单元，其与化学结晶循环造粒流化床的出水口相连通，用于去除化学结晶循环造粒流化床的出水中未沉降的固体颗粒，有效降低后续设备运行负担。

在一些具体的实现方式中，过滤单元可以为V型滤池、多介质过滤器、纤维过滤器等，本申请对此并无特殊限制。

在一些具体的实现方式中，过滤单元还设置有在线pH计，用于监测过滤单元出水的pH值。

在一些具体的实现方式中，可以采用反洗进水加酸的形式对过滤单元进行反洗，反洗废水回收至调节池。

在一些具体的实现方式中，所述预处理装置还包括第一软化水池，其与过滤单元的出水口相连通，用于对矿井水进行水质均衡和水量调节。

所述预处理装置包括加酸装置，其与过滤单元出水和第一软化水池进水之间的管路相连通，用于调节过滤单元的出水，将其pH值调节至7.8~8.3，即化学结晶循环造粒流化床的出水先经过滤单元过滤后再调整pH值为7.8~8.3。化学结晶循环造粒流化床的出水中仍含有一定量悬浮微颗粒物如未沉降的碳酸钙等，在过滤单元之前回调pH值会导致水中碳酸钙等微颗粒（包括有机物絮体）溶解或者部分解体而产生的更细小颗粒，其无法在过滤单元中被有效截留，导致过滤出水浊度偏高，同时微颗粒溶解出的游离钙离子也增加了后续钠离子交换器中钠床的运行负担，同时造成其运行末期树脂中钙型比例偏高。因此将化学结晶循环造粒流化床出水pH值回调位点置于过滤单元之后，让过滤单元充分截留未沉降的颗粒物，有效降低水中残留的钙硬度。过滤后pH值调整为7.8~8.3，在此pH值范围内，原来水中过剩的碳酸根全部转化为碳酸氢根，有利于降低后续膜***结垢风险。

在一些具体的实现方式中，加酸装置可以与过滤单元的反洗进水管路相连通，用于调节过滤单元反洗进水的pH值，对过滤单元进行反洗。

所述预处理装置还包括钠离子交换器，其与第一软化水池的出水口相连通，矿井水中的镁离子与钠离子交换器树脂上的钠离子进行离子交换，对镁离子进行浓缩富集，实现去除矿井水中的镁离子（包括残余的钙离子），水中硬度的去除率可在99%以上。

在一些具体的实现方式中，所述预处理装置还包括第二软化水池，其与钠离子交换器的出水口相连通，用于进行水质均衡和水量调节，其出水可进入后续深度处理***，例如膜浓缩***进行处理，膜浓缩***或其他深度处理***得到的含高浓度Na⁺的出水可以作为再生液对钠离子交换器的钠床进行再生处理。

在一些具体的实现方式中，所述预处理装置还包括次氯酸钠加药装置，其与第二软化水池进水和钠离子交换器出水之间的管路相连通，用于对进入第二软化水池之前的矿井水进行杀菌处理。

钠离子交换器的再生液入口与冲洗水及深度处理***得到的含高浓度Na⁺的出水相连通，对钠床进行冲洗和再生。反洗及正洗排水回收至调节池，再生及置换废水排入废水收集池。

在一些具体的实现方式中，所述预处理装置还包括高密度沉淀池，其与废水收集池的出水口相连通，用于处理钠床再生废水。

高密度沉淀池用于对再生废水中的镁离子进行絮凝沉淀，形成富镁污泥，排出至污泥池，脱除镁离子的出水返回至澄清水池循环利用。

在一些具体的实现方式中，所述预处理装置还包括氢氧化钠加药装置和助凝剂投加装置，分别与高密度沉淀池相连通，用于向其中投加氢氧化钠和助凝剂，使镁离子絮凝沉淀，形成氢氧化镁污泥。

污泥池对富镁污泥进行进一步富集后进入污泥脱水装置进行脱水得到含镁污泥，脱除的水进入调节池循环利用。

本发明提供高硬度高矿化度煤矿矿井水资源化预处理方法首先进行混凝澄清处理，去除煤粉、胶体等物质，然后与碱剂等混合进入化学结晶循环造粒流化床在pH值为8.8~9.2的条件下进行除钙处理，反应生成的CaCO₃结晶颗粒回收。将出水进一步过滤后调节pH值至7.8~8.3，再进入钠离子交换器进行除镁处理，利用树脂对镁离子进行浓缩富集。经深度除硬后的钠床出水进入后续深度处理***，钠床再生废水经高密度沉淀池絮凝沉淀反应后得到富镁污泥。本发明提供的预处理方法工艺流程简洁、成本低、软化效果稳定，可以实现钙、镁离子分步回收，达到资源化利用目标，且与膜法结合可实现高硬度高矿化度矿井水零排放。

附图说明

图1为本发明实施例提供的高硬度高矿化度煤矿矿井水资源化预处理装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。

实施例1

参见图1，图1为本申请实施例1提供的高硬度高矿化度煤矿矿井水资源化预处理装置的结构示意图，其中：1为调节池，其入水口与煤矿矿井水相连通；4为混凝澄清单元，具体为高效旋流净化器，其入水口与调节池1的出水口相连通，2为絮凝剂加药装置和3为助凝剂加药装置，分别与调节池1出水和混凝澄清单元4入水之间的管路相连通；5为煤泥池，其入泥口与混凝澄清单元4的出泥口相连通；6为脱水机，其入泥口与煤泥池5的出泥口相连通，其出泥口为煤泥，出水口与调节池1相连通；7为澄清水池，其入水口与混凝澄清单元4的出水口相连通；11为化学结晶循环造粒流化床，其入水口与澄清水池7的出水口相连通；8为氢氧化钠加药装置、9为碳酸钠加药装置、10为碳酸钙晶种投加装置，分别与澄清水池7出水和化学结晶循环造粒流化床11入水之间的管路相连通；化学结晶循环造粒流化床11上设有在线pH计和在线碱度分析仪（未在图中示出）；12为颗粒存储装置，与化学结晶循环造粒流化床11的固体颗粒出口相连通。13为过滤单元，具体为高效纤维过滤器，其入水口与化学结晶循环造粒流化床11的出水口相连通；15为第一软化水池，其入水口与过滤单元13的出水口相连通；14为加酸装置，与过滤单元13出水和第一软化水池15进水的管路相连通；16为钠离子交换器，其入水口与第一软化水池15的出水口相连通；17为次氯酸钠加药装置，与第一软化水池15出水和钠离子交换器16入水之间的管路相连通；18为第二软化水池，其入水口与钠离子交换器16的出水口相连通，出水口可以直接与后续深度处理***相连通。19为废水收集池，其入水口与钠离子交换器16的再生废水出口相连通；20为高密度沉淀池，其入水口与废水收集池19的出水口相连通，在废水收集池19出水和高度密沉淀池20进水之间的管路上还设置有絮凝剂投加装置和助凝剂投加装置；21为污泥池，其入泥口与高密度沉淀池20的出泥口相连通；22为污泥脱水装置，其入泥口与高密度沉淀池20的出泥口相连通，出水口与调节池1相连通。

实施例2

采用实施例1提供的装置对煤矿矿井水进行处理：

煤矿矿井水进水浊度60~180NTU，含盐量约4000mg/L，总硬度为900~1150mgCaCO₃/L，钙离子为400~500mg/L，镁离子为40~55mg/L，硫酸根为2300~2700mg/L，氯根为45~60mg/L。

煤矿矿井水经调节池调节水量和水质后进入高效旋流净化器，同时向高效旋流净化器进水口加入聚合氯化铝PAC和聚丙烯酰胺PAM进行絮凝反应；经高效旋流净化器旋流分离后的清水进入澄清水池，底部煤泥排入煤泥池沉降，煤泥池排泥进入脱水机脱水，煤泥池的上清液及脱水机脱出的水回至调节池。澄清水池出水进入化学结晶循环造粒流化床进行除钙反应，同时向化学结晶循环造粒流化床加入氢氧化钠、碳酸钠及碳酸钙晶体，控制反应pH值在8.8~9.2，并使出水含有0.5~1.0mmol/L的过剩碳酸根；化学结晶循环造粒流化床内上升流速为60~100m/h，反应生成CaCO₃结晶颗粒，其粒径为2~3mm，纯度大于90%，排至颗粒存储装置回收。

经过化学结晶循环造粒流化床处理后，水中钙离子小于50mg/L，浊度小于5 NTU，同时水中含有0.5~1.0mmol/L的过剩碳酸根含量。出水先进入高效纤维过滤器进行过滤处理，过滤后出水钙离子小于40mg/L，浊度小于2 NTU。然后在水中加入硫酸调整pH值为7.8~8.3后进入第一软化水池。高效纤维过滤器采用反洗加硫酸的形式进行反洗，反洗废水回收至调节池。第一软化水池水进入钠离子交换器进行除镁反应，其出水总硬度小于5mgCaCO₃/L，浊度小于1 NTU，出水加入次氯酸钠杀菌后进入第二软化水池。预处理工艺出水完全满足后续深度处理***（例如膜浓缩***）的进水水质要求。

钠离子交换器再生采用后续膜浓缩***产生的含高浓度Na⁺的浓水作为再生液，再生方式采用两步：再生液浓度先稀后浓，再生流量先大后小，有效避免CaSO₄沉淀在树脂层中析出。钠床再生过程中的反洗及正洗排水回收至调节池，再生及置换废水进入废水收集池。废水收集池废水进入高密度沉淀池，通过加入氢氧化钠、助凝剂进行氢氧化镁絮凝沉淀反应，高密度沉淀池设置有在线pH计，通过调节氢氧化钠加入量使pH值控制在10.8~11.3，并设有污泥回流，产水回收至澄清水池，富镁污泥进入污泥池，再经污泥脱水装置进行脱水并回收，得到的氢氧化镁纯度大于95%，脱出的水回收至调节池。

对比例1

实施例2中化学结晶循环造粒流化床出水钙离子小于50mg/L，浊度小于5 NTU，同时水中含有0.5~1.0mmol/L的过剩碳酸根含量。该出水先加入硫酸调整pH值为7.8~8.3，再进入高效纤维过滤器进行过滤处理。过滤后出水浊度大于2 NTU，基本在2-5 NTU之间，同时钙离子大于40mg/L，基本在45-50mg/L之间。钠离子交换器的运行周期和出水总硬度指标基本不变，但浊度大于1 NTU，基本在1-3 NTU之间，同时将其再生废水絮凝沉淀处理得到的污泥中氢氧化镁纯度达不到95%以上，基本在90-93%之间。

所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高硬度高矿化度煤矿矿井水资源化预处理方法，包括以下步骤：

a）对高硬度高矿化度煤矿矿井水进行混凝澄清处理；

b）将步骤a）得到的出水与碱剂混合进入化学结晶循环造粒流化床进行除钙处理，并回收反应生成的CaCO₃结晶颗粒，所述除钙处理的pH值为8.8~9.2；

c）将步骤b）得到的出水过滤后调节pH值至7.8~8.3，进入钠离子交换器进行除镁处理，得到预处理出水。

2.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，还包括：

d）对步骤c）得到的出水进行杀菌处理。

3.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，还包括：

对所述钠离子交换器进行再生处理，将得到的再生废水在高密度沉淀池中进行絮凝沉淀反应后得到富镁产品。

4.根据权利要求3所述的预处理方法，其特征在于，所述絮凝沉淀反应的pH值为10.8~11.3。

5.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述钠离子交换器再生处理采用膜浓缩***产生的含高浓度Na⁺的浓水作为再生液，再生方式为两步或三步再生法。

6.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述步骤b）得到的出水中含有0.5~1.0mmol/L的碳酸根。

7.一种高硬度高矿化度煤矿矿井水资源化预处理装置，其特征在于，包括：

设置有高硬度高矿化度煤矿矿井水入口的混凝澄清单元；

与所述混凝澄清单元的出水口相连通的化学结晶循环造粒流化床；

与所述化学结晶循环造粒流化床的出水口相连通的过滤单元；

与所述过滤单元的出水口相连通的pH值调节单元；

与所述pH值调节单元的出水口相连通的钠离子交换器。

8.根据权利要求6所述的预处理装置，其特征在于，所述混凝澄清单元为机械搅拌澄清池、高密度沉淀池或高效旋流净化器；

所述过滤单元为V型滤池、多介质过滤器或纤维过滤器。

9.根据权利要求6~8任意一项所述的预处理装置，其特征在于，所述化学结晶循环造粒流化床上设置有用于监测pH值的在线pH计和用于监测碳酸根的在线碱度分析仪。

10.根据权利要求9所述的预处理装置，其特征在于，还包括：

与钠离子交换器再生废水收集池出水口相连通的高密度沉淀池；

与所述高密度沉淀池的出泥口相连通的污泥池。