礦井水膜處理技術概述及應用

王玉 汪凡

（中煤科工集團西安研究院有限公司 陜西西安 710054）

引言

隨著環保標準的日趨嚴格，傳統礦井水處理工藝:礦井水→調節池→反應沉淀池(或澄清池)→過濾→消毒→回用[1,2]。已不能滿足排放及回用要求。膜分離技術憑借處理效率穩定可靠、自動化程度高、產水可達到回用標準等特點，在礦井水處理領域得到發展。

在中小型煤礦，礦井水處理常采用一體化凈水器，雖然有集成化程度高、占地面積小、上馬快等優點[3]，但是由于一體化凈水器通用化設計，針對性不強，致使處理能力通常只有設計水量的50%左右，水質經常出現不合格；且傳統礦井水處理工程自動化程度不高。對于高礦化度礦井水的處理與回用，預處理工藝同常規礦井水，其關鍵是除鹽，目前常用的除鹽技術有反滲透技術[4]、納濾分鹽技術、膜集成技術等，可進一步提高礦井水資源化利用，減少污染物的排放[5-7]。

1 膜分離技術

膜分離技術是利用天然或合成的高分子膜，以外加壓力或化學位差為推動力，對雙組份或多組份的溶液進行分離、分級、提純和富集的技術[8]。膜分離過程是單純物理篩分過程，無相變，具有分離效率高、能耗低、無副產物、設備簡單、操作容易等優點；膜分離技術能有效去除水中的色度、濁度、有機物、細菌、病毒等污染物[9-11]。

在水處理行業中，膜多按照其孔徑分布范圍分為微濾膜、超濾膜、納濾膜及反滲透膜，不同孔徑膜的分離機理及凈化效果各不相同。

2 礦井水處理中的應用

2.1 預處理

預處理階段通常采用微濾及超濾膜，微濾膜孔徑大小為0.01-10μm，截留分子量在100000道爾頓以上。超濾膜孔徑大小為0.001-0.010μm,截留分子量1000-100000道爾頓，工作原理主要為“篩分”作用，附加膜孔的吸附截留作用。山西、陜西及山東省多個煤礦[7,12]，采用“混凝沉淀+超濾/微濾”工藝處理礦井水，出水濁度均小于2NTU，產水回用。其次，超濾/微濾膜常常作為深度處理的預處理階段，去除可能造成膜污染的物質，保證處理系統穩定運行，延長膜使用壽命。

2.2 深度處理

礦井水深度處理，主要采用納濾或反滲透膜處理得到高品質的回用水。納濾膜孔徑接近于1nm，切割分子量200-1000道爾頓；反滲透膜孔徑小為1 nm,切割分子量小于200道爾頓。在外加壓力為推動力作用下，是溶劑選擇性的透過膜的過程。其中納濾膜可是一價離子及水分子透過，實現脫鹽及分鹽過程。反滲透膜僅是水分子透過。

山西多個煤礦，陜西黃陵礦區，淮南礦區等多個煤礦，采用反滲透處理礦井水，出水達到飲用水及鍋爐冷卻循環用水水質標準[11-13]。

結語

膜分離技術憑借其效率高、占地小、自動化程度高、運行操作簡單等特點，解決了現有礦井水處理系統出水不穩定、自動化差等問題。作為深度處理單元，提高了排放或回用水水質標準，減少污染排放，提高了礦井水資源化利用率。