煤礦礦井水處理回用工藝研究

黃東海

Engineering technique 工程技術

煤礦礦井水處理回用工藝研究

黃東海

（大同市節約用水管理中心，山西 大同 037000）

中國是具有大量人口的國家，淡水資源在時間和空間上分布極為不均勻，水資源和社會經濟發展不平衡。人口的持續上漲使得對水資源的需求逐年增加，并且工業的高效發展導致水污染越來越嚴重，水資源短缺和水環境污染日益嚴重。當前，中國水資源供需矛盾十分突出，在我國有三百多個城市缺水，并且有一百多個城市極度缺水。目前，中國水資源供應情況十分嚴峻，水危機將是一切資源問題中最嚴重的。想要處理這一問題，除了水資源的科學化管理與完善的配置外，最大程度利用高新技術在水資源使用中的效果也十分重要。相關部門應該不斷關注這方面的研究，為我國后續廢水處理的工作提供有效的參考依據。

煤礦礦井；水處理；回用工藝

0 引言

伴隨水資源的不斷緊缺和水價的持續上漲，中水回用技術受到了人們的廣泛關注，中水回用既符合國家節能減排政策，并且還適應企業持續發展的需求，每使用1噸再生水，不但能夠節約1噸常規水資源取水，還能夠降低1噸廢水的排放，這樣不但可以為企業帶來更多的經濟收益，并且還能為社會和環境效益作出極大的貢獻。水資源短缺和污染物排放的環境保護壓力對中國經濟社會的有效成長產生了約束。所以，煤礦行業對于礦井水的深度回用處理開展了相應研究，落實對于污水資源的合理應用，對環境進行良好保護，促進了礦井水的資源化。

1 污水循環利用技術

隨著社會經濟的快速發展以及水資源環境質量的不斷惡化，必須依靠有關的廢水資源化技術。膜分離在這一領域起著重要的作用。膜分離是一種較為新型的高新技術，經過40多年的不斷發展，逐步發展成一種高效節能的工業化分離技術。在這幾十年里，電滲析、反滲透、微濾、納濾、滲透汽化、膜反應等工藝相繼出現，廣泛使用于能源、電子、煤礦等各個行業，造成了極為明顯的經濟效益與社會效益。由于社會的長期需求，使膜技術得到了發展，也就是說，隨著社會需求的不斷增長，使膜技術不斷創新和完善，成為單元運作，變成一體化過程中的核心。

2 技術的詳細介紹

2.1 連續膜過濾技術(CMF)

通過對比我們可以知道，中空纖維膜比表面積更大，膜裝料密度大，因此設備極為緊密，這種薄膜是用簡單的工藝紡絲制成的，因此，制作成本往往比其他膜低；因為不具備支撐層能夠反清洗，尤其是一部分膜具有良好的抗污染和抗氧化性能，中空纖維膜在大型污水處理工程中的使用具有獨特的優點。CMF技術主要內容就是高防污膜和膜清洗技術匹配,能夠落實在線清洗，并且能夠對料液進行持續處理，保證設備能夠連續高效運作。目前，CMF技術往往是用在規模較大的城市污水處理廠二次沉淀池出水的進一步處理和回用，以及大型反滲透系統的海水淡化或預處理。此外，還使用于地表水凈化、過濾澄清、濁度去除等。

2.2 膜生物反應器（MBR）

膜生物反應器主要是膜分離與生物技術進行有效結合形成的新技術。在礦井污水處理行業進行使用，使用膜件實行固液分離，將留住的污泥保留在生物反應器中，處理后的水經膜排出，形成膜生物反應器系統開展污水處理。膜組件的主要功能好比在傳統污水處理中的二次沉淀池。通過MBR技術污水處理以后，出水水質達到了較高的排放標準。該方法不但適用于生活污水處理，并且還能在礦井、印染、洗毛等廢水處理系統中進行全面使用。

2.3 反滲透技術（RO）

這種技術是上個世紀六十年代不斷發展出的一種壓力驅動的膜分離技術。這項技術是由海水淡化和咸水淡化中不斷發展而來的，往往被叫作“海水淡化技術”。因為反滲透技術擁有無相變、組件化、工藝簡單、操作便利、占地面積小、能耗低等優勢，因此發展很快。并且在微咸水淡化、純水、化學分離、濃縮、凈化、廢水回用等領域進行全面使用。項目遍及煤炭、環保電子等各個行業。廢水回用具有開發增量淡水資源和保護環境的目標。無機系列廢水處理及半咸水脫鹽通常使用一樣的處理，具有通用作用。RO可通過等離子體去除廢液中銅、汞、鉻等等。當前，反滲透技術在城市污水及部分工業廢水深度處理中的使用得到了廣泛的關注，其中包含了中水回用。中東許多缺水的國家普遍使用反滲透海水淡化技術，并且還利用反滲透技術對二次污水進行相應的處理。出水水質能夠達到TDS≤80mg/L，有效的擴展了淡水資源。例如：在中東、新加坡等各個國家，都具有相關的大規模工程實際案例。

2.4 先進的污水處理一體化膜處理工藝

該集成膜工藝將超濾/微濾和反滲透進行有效結合，形成一種先進的廢水處理工藝，可適應于各種再利用目的。超濾和微濾是反滲透工藝中獨立、先進的三級處理方法和理想的預處理工藝。超濾和微濾裝置具有較強的抗污染能力和優越的性能，取代了極為復雜的傳統處理工藝，并且出水水質遠遠超過三級出水指標，不僅能有效去除污水中的細菌和懸浮物，并且對于COD、BOD也有一定的增效作用。超濾和微濾之后應用的反滲透膜清洗周期由傳統預處理工藝的3-4周延長至半年以上，膜壽命可以超過6年。膜集成廢水再生技術擁有系統穩定、維護少、占地少、化學消耗少、工藝簡單、運行成本低等特點。與傳統產品進行對比，新一代中空纖維超濾膜擁有機械強度高、抗氧化、污染、通量高的特征。站在工藝的角度講，它使用了低壓運行、反沖清洗、汽水沖洗等工藝，讓超濾膜裝置在污染濃度高的污水介質中能夠一直具有穩定性能。因此，超濾膜的應用范圍得以擴大，以適應各種復雜的介質環境，并且，反滲透技術的使用規模也得到了極大的擴展。新型超濾膜以及該系統使用工藝的使用范圍將膜技術帶入了一個嶄新的時代，徹底改變了污水處理工藝必須依賴復雜精細預處理系統的觀念，將膜技術在二次出水、三次出水、各種原水等復雜水質系統的深度處理中進行廣泛使用。

2.5 傳統處理模式

在傳統的三級污水處理技術中，往往使用的工藝單元具有石灰澄清、絮凝、沉淀、過濾等。按照污水的實際組成物質，處理方法也各不相同。在傳統的污水處理工藝中，具有操作復雜、水分利用率低、化學耗量大等缺點。并且，因為生物絮凝體和膠體不能完全去除，導致清洗頻繁，對出水的品質產生一定的影響。

3 對比礦井廢水處理回用技術

3.1 礦山廢水處理與回用技術的經濟分析與比較

4 結論

綜上所述，煤礦廢水處理回用綜合運行成本為2.185-2.465元/噸。膜法最小處理成本為2.185元/噸。這樣的價格對干旱的西北地區具有極為強大的吸引力。采用膜法處理煤礦廢水回用技術是具有可靠性的，在國內外都有較為成功的經驗。伴隨工業的高效發展，水資源的污染不斷嚴重，水資源缺乏的現象也越來越嚴重，人們對于工業廢水的回收使用引起廣泛關注。站在環境保護的角度來說，對煤礦行業礦井的回收使用也有著極為強大的環境保護作用。回收利用礦井廢水不僅能夠有效減少廢水的排放，而且還能夠使廢水資源化。也就是說，這是落實中國水資源可持續使用的重要手段，也是水資源再生的希望所在。膜法處理煤礦廢水并回用，不僅在技術上和經濟上是能夠進行實施的，而且具有極為顯著的經濟效益和環境效益。

[1]薛忠新,李文俊,韓偉.張家峁煤礦礦井水處理回用工藝研究[J].煤炭工程,2018,50(12):21-23.

[2]何緒文,張曉航,李福勤,張春暉.煤礦礦井水資源化綜合利用體系與技術創新[J].煤炭科學技術,2018,46(09):4-11.

[3]馬立新,王勇,吳麗,王雪冬,張鐵嚴.煤礦礦井水處理工藝與效益分析[J].能源與環保,2017,39(09):61-65.

[4]畢志斌.煤礦礦井水深度處理回用工藝設計[J].工業用水與廢水,2012,43(02):78-80.

黃東海（1967.6- ），男，漢，大學本科，工程師，主要研究方向：節水再生水回用。

TU723

A

1007-6344（2021）01-0181-02