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礦井水處理工藝怎樣選擇?

文章出處:西安汙水水處理廠家責任編輯:迪奧水處理作者:西安汙水處理設備

一、国产亚洲视频中文字幕現狀及礦井水汙水特征

煤炭是我國重要的基礎能源和原料,在國民經濟中具有重要的戰略地位,在我國一次能源結構中,煤炭占到70%以上,建國57年來,共生産煤炭超過372×108噸,爲我國的國民經濟和社會發展做出了巨大的貢獻。在煤炭開采的過程中不可避免地大量排放礦井水和破壞水資源,目前,国产亚洲视频中文字幕煤礦礦井水排放量約爲42億m3,約占整個采礦業(有色冶金、黃金、化工等礦山)的80%,而利用率約爲26%。我國大部分富煤地區就是貧水地區,在“十一五”規劃建設的十三個超億噸煤炭基地建設中,有十個就是缺水地區。這些礦區用水短缺十分嚴重,許多煤礦生産用水十分緊張,甚至使用不合格的生産用水,水資源的短缺已嚴重制約了這些煤礦區經濟發展和人們生活水平的提高。

二、高濁礦井水現狀及存在的問題

1.1高鐵錳礦井水的水質特征

煤礦含鐵、錳礦井水主要是地層中含鐵、錳地下水滲透形成的,礦井水中鐵、錳是以二價鐵或二價錳形式存在的,由于煤礦開采過程的影響,造成煤礦含鐵、錳礦井水又具有不同于含鐵錳地下水質的特點。

1.2高鐵錳礦井水的利用現狀

目前礦井水處理工程上主要采用天然錳砂作爲除鐵、錳的濾料,其成熟期至少在一個月以上。而且,盡管其對錳有一定的去除效果,但經其過濾後的出水,仍不能完全滿足回用水的水質要求。

1.3高鐵錳礦井水利用存在的問題

煤炭国产亚洲视频中文字幕對含鐵錳的礦井水處理參照地下水除鐵除錳技術進行設計,存在不少的問題。

2.1酸性礦井水的水質特征

不同地區的酸性礦井水的物理和化學性質有較大差異,但共同的特征是PH值較低,一般在2~5之間。由于酸性礦井水是由硫化物,主要是黃鐵礦(FeS2)氧化産生,所以水中的Fe、SO42-的濃度很高。總鐵含量一般在300~800mg/L之間,有些礦井水超過1g/L,其中Fe2+含量一般在200~300mg/L;SO42-含量在幾百至上萬mg/L,有時高達15g/L,大大超過飲用水250mg/L的上限標准。酸性水在演化過程中,對圍岩的溶蝕作用導致水中Ca2+、Mg2+離子的含量增加,從而使水的總硬度偏大。黃鐵礦、煤和圍岩中所含重金屬,如As、Mn、Cu、Zn、Pb、Ni、Co、Cd等,也在酸性條件下溶入水體,以毒性更強的離子狀態存在。由于水中含有大量的煤粉和開采過程中人爲活動的影響,導致酸性礦井水的COD值通常很高。

2.2酸性礦井水的利用現狀

我國酸性礦井水基本上是采用中和化學法處理,投加堿性藥劑或以石灰石、白雲石爲慮料進行過濾中和。此外,人工濕地生態工程處理法處理酸性礦井水是近年來迅速發展起來的一種處理技術,具有很好的推廣前景。

2.3酸性礦井水利用存在的問題

常用中和法的設備比較龐雜,噪聲大,環境條件較差,二次汙染嚴重。反應産物CaSO4、Fe(OH)3與過剩的石灰石混雜在一起,處理困難。

3.1高濁礦井水的水質特征

(1)煤礦高濁礦井水的懸浮物含量高,感官性狀差。

(2)煤礦高濁礦井水懸浮物粒度小、比重輕、沈降速度慢。

(3)煤礦高濁礦井水混凝過程中礬花形成困難,沈降效果差。

3.2高濁礦井水的利用現狀

高濁礦井水淨化處理通常采用混凝劑,礦井水處理中混凝劑混合方式通常采用水泵混合、管道混合器混合和機械混合,其中水泵混合較常采用。礦井水淨化處理采用沈澱池或澄清池作爲主要處理單元。沈澱池采用平流式沈澱、斜管(板)沈澱,其處理能耗小,但存在處理設施占地面積大,沈澱汙泥易堵塞造成排泥不暢等缺點。機械加速澄清池、水力循環澄清池都是集混凝反應和沈澱過程于一體的水處理設施,水力循環澄清池具有處理過程中動力消耗低、耐負荷沖擊能力強、設施維護簡單和操作方便等優點。機械加速澄清池占地面積較小,但處理能耗大、設備維護工作量大,實際應用中處理效果不如水力循環澄清池好。

礦井水處理常用的過濾設施有快濾池和重力式無閥濾池。快濾池管路、閥門系統複雜,反沖洗操作繁瑣;重力式無閥濾池能自動反沖洗,操作簡便,管理和維護方便,但處理效果不太穩定。濾池通常采用無煙煤和石英砂雙層濾料。

3.3高濁礦井水利用存在的問題

(1)礦井水中主要含有以煤屑爲主的懸浮物,具有加藥後形成的礬花結構松散、沈降速度慢等特點。許多含懸浮物礦井水處理工程,投入運行後,設計水量和水質達不到設計要求,主要是因爲反應不充分、平流或斜管沈澱池表面負荷取值不合理所致。

(2)不同煤矿的矿井水中所含悬浮物的浓度差异较大,决定了投加混凝剂种类和数量不尽相同。由于混凝藥劑选择和投加不当,使得一些煤矿矿井水处理后达不到预期效果。由于不能及时对进水和出水水质、处理流量、加药量、水池液位等进行监控,许多矿井水处理工程只有水泵和简易的加药装置,因此,矿井水处理后的水量和水质无法得到保证。

(3)煤礦井下生産使用的采掘機械需要使用乳化油和機油,油類物質進入礦井水中,采用常規混凝、斜管沈澱和過濾技術不能有效去除礦井水中的油類物質。

4.1高礦化度礦井水的水質特征

高礦化度礦井水是地下水與煤系地層中碳酸鹽類岩層及硫酸岩層接觸,該類礦物溶解于水的結果。使礦井水中Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、SO42-增多,有的酸性礦井水與碳酸鹽類岩層中和,導致礦化度增高。也有的礦區氣候幹旱,年蒸發量遠大于降水量,地層中鹽分較高,地下水礦化度相應增高,少數礦區處于海水與礦井水交混分布區,因而礦井水鹽分增多。

4.2高礦化度礦井水的利用現狀

以前在工程中常用電滲析法,但電滲析不能去除水中的有機物和細菌,設備運行能耗大,使其在高礦化度礦井水淡化工程中的應用受到局限,因而原有電滲析裝置在高礦化度礦井水淡化方面逐漸被反滲透裝置所取代。

4.3高礦化度礦井水利用存在的問題

反滲透膜汙染問題是一個亟待解決的問題,它嚴重的影響了高礦化度礦井水的處理與利用。

一般要求處理前後水質

矿井水处理工艺

矿井水处理工艺

三、迪奧推薦礦井水處理工藝流程

1.1. 处理工艺简介

1.1.1. 调节预沉池

礦井廢水從井下通過水泵提升至調節預沈池,在調節預沈池內存儲廢水,調節水量,以滿足恒量進水的需要;另一方面達到水中懸浮物初沈的目的,大大減少水中的懸浮物,降低後續處理單元負荷,通過行車刮泥機將初沈池底部汙泥彙集于一處,定期排泥。

1.1.2. 高密度沉淀器

高密度沈澱器是近幾年出現的一種以體外泥渣循環回流爲主要特征的淨水新工藝,該設備集機械混合凝聚、機械強化絮凝和斜管沈澱分離爲一體,在沈澱區末端設回流泵,將活性泥渣回流至絮凝反應區,從而大大改善和提高絮凝和沈澱效果,對低溫低濁水的處理表現出明顯的優勢。

較其他絮凝沈澱反應器而言,高密度沈澱器具有以下優點:

a、采用合成的高分子有機絮凝劑PAC和助凝劑PAM使反應可以産生較大礬花,汙泥回流又進一步增加礬花的密度和沈降性能,加快泥水分離,沈澱後出水水質較高,濁度一般在1NTU以內。

b、從慢速推流反應區到斜板沈澱區,礬花能保持完整,並且産生的礬花顆粒大,密度高。

c、高效的斜板沈澱可保證沈澱區較高的上升流速,絮凝礬花可得到很好的沈澱。

d、集混合、反應和沈澱爲一體,結構緊湊,降低了土建造價並節約用地。

1.1.3. 多介质过滤+活性炭过滤

經高密沈澱池排出的上清液中,含有極少量的細小懸浮物,水自流入中間水池然後經中間水池提升泵依次泵至多介質過濾器及活性炭過濾器,對廢水中的細小懸浮物進一步進行過濾處理,以滿足超濾的進水水質要求。

多介質過濾器主要原理是利用一種或幾種過濾介質,在一定壓力下把濁度較高的水通過一定厚度的粒狀或非粒材料,從而有效去除懸浮雜質使水澄清的過程。常用的濾料有石英砂,無煙煤,錳砂等,主要用于水處理除濁,本項目用于純水的前級預處理,出水濁度可達3度以下。還可去除水中的泥砂、懸浮物、膠體等雜質和藻類等生物,降低對超濾膜元件的機械損傷及汙染。

活性炭過濾器是一種罐體的過濾器械,外殼一般爲不鏽鋼或者玻璃鋼,內部填充活性炭,用來過濾水中的遊離物、微生物、部分重金屬離子,並能有效降低水的色度。活性炭過濾器是一種較常用的水處理設備,作为水处理脱盐系统前处理能够吸附前级过滤中无法去除的余氯,可有效保证后级设备使用寿命,提高出水水质、防止污染,特别是防止后级超滤膜、反滲透膜、离子交换树脂等的游离态余氧中毒污染。

經過長時間的過濾,過濾器砂層表面會有較多的汙泥,堵塞砂層,造成運行壓力增大,濾速減慢,過濾液位上升;此時需進行反洗處理,通過大水量的反沖泵,將過濾後的清水從下部泵入過濾器,並伴著高壓空氣,進行氣水混合反沖,將過濾器內的砂層沖松,使砂層膨脹,系統內的細小懸浮物隨著高速氣流和水流掙脫過濾層,並隨著水流從上部流出過濾器,排入調節池再次進行處理;反沖過程結束,過濾器恢複原始通量,再次投入使用。

1.1.4. 超滤

超濾進水首先進入疊片式過濾器,以保護超濾系統不受到機械性的損傷。超濾系統使用外壓式膜組件,廢水由膜絲外側進入管內側,采用全量過濾方式運行,産水全部進入超濾産水緩沖池。

超濾設置周期性反洗,大約20-40min進行一次反洗。通過UF反洗泵,將超濾産水從UF膜的産水側進入,反向對膜面沈積物進行短時間沖洗,以恢複膜性能。

整個超濾系統設計爲全自動控制,設定程序進行正常過濾、氣、水反沖洗和在線化學清洗;反沖洗水可以回反洗水緩存池進行再處理。超濾系統還設置離線化學清洗系統,可以對單個膜組件進行獨立和成組清洗,膜組件不必要拆離設備本體。

超濾膜一種篩孔分離過程,其過濾孔徑範圍在0.1~0.01μm,在壓力作用下,原料液中的溶劑和小的微粒透過膜成爲透過液,尺寸大于膜孔徑的大分子及微粒則被膜阻擋、截留,形成濃縮液;一般超濾膜可將溶液中分子量大于數千的懸浮物、大分子膠體、蛋白質、粘泥微粒、細菌等截留。

超濾膜由于其過濾性能優良,因而被廣泛應用于各種水處理系統中,並在自來水處理系統中推廣使用,以替代常規預處理方式。超濾膜分離技術可徹底地去除水中的膠體、細菌、微生物、懸浮物等,出水的SS可達到小于0.1ppm,汙染指數(SDI)可小于3。

水處理超濾膜一般采用中空纖維結構型式,爲避免過多汙染物堵塞流道和累積,中空纖維膜的進水一般限定:SS<20mg/L,濁度<100NTU。

Ø說明:膜組件結構類似于管式換熱器,中空纖維膜絲即相當于換熱管。(如上圖)並分爲內壓式和外壓式兩種,以下爲外壓式過程的描述,內壓式則相反。

Ø過濾時:汙水在膜絲外側即殼程流動,汙染物質截留在膜絲外壁,産水滲透通過管壁進入膜絲內側,方式爲外進內出。所有中空膜絲內産水彙集至産水管。

Ø反洗時:反洗流向與過濾相反,即UF産水提升,進入膜絲內側,向膜絲外側反向滲出,將截留在膜外表面的汙染物質沖離膜表面,並最終沖出膜組件外,即內進外出。

根據中空纖維濾膜的致密層位置不同,又可分爲內壓膜、外壓膜及內、外壓膜三種。外壓式膜的進水流道在膜絲之間,膜絲存在一定的自由活動空間,因而更適合于原水水質較差、懸浮物含量較高的情況;內壓式膜的進水流道是中空纖維的內腔,爲防止堵塞,對進水的顆粒粒徑和含量都有較嚴格的限制,因而適合于原水水質較好的工況。

超滤的运行方式有全流过滤(死端过滤)和错流过滤两种模式。全流过滤时,进水全部透过膜表面成为产水;而错流过滤时,部分进水透过膜表面成为产水,另一部分则夹带杂质排出成为浓水。全流过滤能耗低、操作压力低;而错流过滤则能处理悬浮物含量更高的流体,处理能力较大,藥劑消耗较小。具体的操作形式根据水中的悬浮物含量和调试情况来确定。

膜汙染形式:

膜汙染主要有膜表面覆蓋汙染和膜孔內堵塞汙染兩種形式。

⑴膜表面汙染層大致呈雙層結構,上層爲較大顆粒的松散層,緊貼于膜面上的是小粒徑的凝膠層,一般情況下,松散層尚不足以表現出對膜的性能産生大的影響,在水流剪切力的作用下可以沖洗掉,膜表面上的細膩層則對膜性能正常發揮産生較大的影響。因爲該汙染層的存在,有大量的膜孔被覆蓋,而且該層內的微粒及其他雜質之間長時間的相互作用,極易凝膠成濾餅,增加了透水阻力。

⑵膜孔堵塞是指微細粒子塞入膜孔內,或者膜孔內壁因吸附有機物等雜質,形成沈澱而使膜孔變小或者完全堵塞,這種現象的産生,一般是不可逆過程。

⑶主要汙染物質

汙染物質因處理料液的不同而各異,無法一一列出,但大致可分下述幾種類型:

a)膠體汙染:

膠體主要是存在于地表水中,特別是隨著季節的變化,水中含有大量的懸浮物如粘土、淤泥等膠體,均布于水體中,它對濾膜的危害性極大。因爲在過濾過程中,大量膠體微粒隨透過膜的産水流湧至膜表面,隨著連續運行,被膜截留下來的微粒容易形成凝膠層,更有甚者,一些與膜孔徑大小相當及小于膜孔徑的粒子會滲入膜孔內部堵塞流水通道而産生不可逆的變化現象。另外,水中鐵、錳以及在流程中加入鐵系、鋁系混凝劑形成的膠體,都有可能在膜表面形成凝膠層。

b)有機物汙染:

水中的有機物,有的是在水處理過程中人工加入的,如表面活性劑、清潔劑和高分子聚合物絮凝劑等,有的則是天然水中就存在的,如腐殖酸、丹甯酸等。這些物質也可以吸附于膜表面而損害膜的性能。

c)微生物汙染:

微生物汙染對濾膜的長期安全運行也是一個危險因素。一些營養物質被膜截留而積聚于膜表面,細菌在這種環境中迅速繁殖,活的細菌連同其排泄物質,形成微生物粘液而緊緊粘附于膜表面,這些粘液與其他沈澱物相結合,構成了一個複雜的覆蓋層,其結果不但影響到膜的透水量,也包括使膜産生不可逆的汙堵。

2.1.1. 二次废水的详细情况

本案在回收廢水的同時也産生一定量的二次廢水,主要流量及去向爲:

矿井水处理工艺浅析

2.1.2. 反冲综合廢水處理

多介质过滤器、活性炭过滤器、超滤反冲洗水和清洗水等进行混合,混合后的反冲洗水主要污染物为:过滤器截留下悬浮物等,超滤截留的大分子、胶体类物质,以及少量反洗加藥劑。这些悬浮类物质主要是无机胶体等,与原调节池内的污水性状类似,我方建议处理意见如下:

直接返回原調節池,通過混凝沈澱過濾給予處理。

该方案的主要优点为:利用现有廢水處理系统,对反冲洗水进行有效处理,不但可以脱除截留的悬浮固体类污染物质,而且不对外排放,造成二次污染。

2.1.3. 污泥处理系统

高密度沈澱器內的斜板沈澱工序中的汙泥定期排入汙泥池,並通過汙泥泵泵入汙泥濃縮塔進行濃縮處理,汙泥濃縮塔內,進行靜止沈澱,根據泥水界面的高度將清水排入調節池再次進行處理;下部的汙泥經汙泥泵泵入汙泥脫水機進行脫水處理。

汙泥脫水機采用經濟實用的帶式壓濾機,經過濃縮的汙泥與一定濃度的絮凝劑在靜、動態混合器中充分混合以後,汙泥中的微小固體顆粒聚凝成體積較大的絮狀團塊,同時分離出自由水,絮凝後的汙泥被輸送到濃縮重力脫水的濾帶上,在重力的作用下自由水被分離,形成不流動狀態的汙泥,然後夾持在上下兩條網帶之間,經過楔形預壓區、低壓區和高壓區由小到大的擠壓力、剪切力作用下,逐步擠壓汙泥,以達到最大程度的泥、水分離,最後形成濾餅排出。

處理工藝:

矿井水处理工艺

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