陶瓷膜处理矿井水的方法

背景技术煤矿和矿井水是重要的水资源。据报道，在中国目前的煤炭生产过程中，每年排放约2至30亿立方米的矿井水，其中约60％位于北部地区，并且随着煤矿开采量的增加而逐年增加。深度。但是，中国煤矿水资源的利用率还不到20％。另一方面，据统计，中国40％的矿区严重缺水，而煤炭资源丰富的地区往往很贫困。随着煤矿开采强度的提高和延伸率的不断提高，矿区的地下水位将大面积下降，这将使缺水矿区的供水更加紧张，影响当地居民的正常生产和生活，制约了煤炭生产的发展。由于不同地区的地质构造和岩性差异，矿井水的水质差异很大。根据矿井水中所含的主要物质，可以将其分为：含矿井的悬浮矿井水，高度矿化的矿井水，酸性矿井水和放射性元素。矿井水等。除了酸洗矿井水和含放射性元素的矿井水外，其他两种矿井水一般都含有以煤岩粉和可溶性无机盐为主要成分的悬浮物，有机物污染少，一般不含有毒。因此，矿井水的净化和回用将产生巨大的经济和社会效益。在以煤粉为主要成分的高固含量矿井水的处理中，一般采用絮凝沉淀法，然后可以采用双水滤池和活性炭滤池达到中水回用水平。排出。但是，这种方法虽然投资少，运行成本低，但存在着大面积，出水水质不稳定等问题，特别是原水水质波动时，例如岩粉浓度高，粒径小，铁少等问题。内容。对于大型的红色矿井水，水中的悬浮物不能絮凝沉淀，导致出水水质浑浊，絮凝剂大量，不仅增加了运行成本，而且处理后达不到排放标准，造成环境污染。保护问题。近年来，在膜工业的发展中，以膜分离为主要手段的矿井水处理方法也经常用于矿井水处理方法中。诸如CN101890258A，CN2027444`09U和CN202766374U之类的专利各自使用膜或膜分离集成工艺来处理矿井水，以达到处理后再利用的目的。然而，在这些专利技术中，仅将膜用作分离单元，并且不涉及膜污染和膜污染控制，特别是在如何提高膜处理效率和膜渗透通量方面。 。实际上，膜分离过程是增加膜结垢的过程。因为当固液和胶体分离时，被困涂料中的固体含量继续增加，导致浓差极化和膜表面沉积，这是膜污染。随着过程的进行，这种膜污染的负面影响越来越大，膜的渗透通量只会越来越低。最后，由于能耗太高，必须停止再生膜。因此，在过程中如何控制膜结垢是膜分离过程中必须考虑的首要因素。另一方面，膜分离技术是一种新型的分离技术。尽管其对矿井水的处理效果良好，但不受矿井水水质波动的限制。但是，与传统工艺相比，高能耗，大投资的问题日益突出，特别是陶瓷膜的一次性投资和较高的运行成本使许多矿井水企业望而却步。因此，提高了陶瓷膜和红色膜的加工效率在矿井水处理领域，陶瓷膜的运行成本已成为陶瓷膜的关键。具体含量采用膜分离技术处理矿井水，在现有技术的基础上，加酸调节pH值，注入气体强化膜过滤工艺，控制膜工艺中膜污染，从而提高渗透率。膜过程。适量，从而提高膜过滤效率。通过采用该方法，不仅提高了出水水质和渗透通量，而且提高了矿井水的浓缩率，提高了矿井水在浓缩液中的固体浓度。这减少了投资和运营成本，并为矿井水的处理带来了显着的经济和环境效益。矿井水中悬浮物的传统处理工艺大多采用絮凝沉淀和多媒体过滤的方法。这些方法对于水质稳定的成熟煤矿水处理是有效的，但是对于首次开采且水质不稳定的煤矿，似乎很难处理。一方面，矿井水中的固体颗粒相对较小，粒径分布大多集中在7μm，难以沉淀和过滤。另一方面，矿井水中铁含量高的物质在矿井水中形成胶体。絮凝过程是常用的。即使沉降，也难以沉降，增加了絮凝剂的量，并且沉降时间延长，因此通过原始方法去除固体内容物的效果不是非常令人满意。陶瓷超滤膜属于高精度过滤，具有去除悬浮物的独特能力，是一种理想的分离方法。但是，与传统工艺相比，陶瓷膜不能用于矿井水处理，因为投资大且运行成本高。为了突破用于矿井水过滤的陶瓷膜的经济瓶颈，本发明通过在膜过程中加入酸调节pH值并引入气体强化膜来控制膜污染，从而提高了矿井水的处理效率。工艺，并大大提高了陶瓷膜的渗透性。通量从最初的175L / m2.h维持一天，并增加到366L / m2.h一周，这降低了陶瓷膜的投资和运营成本，渗透通量增加了一倍，浓缩系数为也有明显改善。的改进。处理过程的面积大大减少，出水水质很好，可以进一步处理或再利用。突破矿井水陶瓷膜处理的经济瓶颈，使矿井陶瓷膜处理技术经济可行。在此过程中，首先，在调节槽中进行预沉淀以去除大颗粒。然后，将酸混合并添加到陶瓷膜系统的管道中，以破坏矿井水中的胶体系统，减少对陶瓷膜的污染，并促进陶瓷膜的超滤。最后，在陶瓷膜超滤过程中，将气体添加到模块的底部以加强陶瓷膜过程的过滤。这不仅控制了气液两相流作用下的膜污染，而且增加了矿井水的冷凝系数。它大大提高了陶瓷膜过滤的通量，从而提高了陶瓷膜过滤的效率和水平。具体地，为了达到本发明的目的，本发明采用以下技术方案：一种高效的陶瓷膜处理矿井水的工艺，包括：步骤1：均质和均匀调节待处理矿井水，步骤2：在添加酸后，将步骤1中获得的上清液添加到陶瓷膜超滤系统中进行超滤，并在超滤过程中通入气体以增强过滤。步骤3：超滤后，可以将陶瓷膜上清液重新直接过滤或深层处理后，超滤陶瓷膜的浓缩液浓缩至一定浓度，成为高固含量的浓缩液，然后排入调节池进行沉淀分离。沉淀的污泥经板框过滤后排出。清澈的溶液进入调节罐进行回收。在上述步骤1中，在步骤1中，调整池用于均匀性和均匀性调整。调节池一方面具有调节水质和水量的功能，稳定了陶瓷膜超滤过程的水质，减少了陶瓷膜超滤过程。进水的固体成分起到了预处理的作用，另一方面，它也具有沉淀池的作用。目的是将矿泉水原水中的高固含量陶瓷膜浓缩物和大颗粒固体沉降为污泥，然后将其排放。在该系统中，沉淀的污泥通过板框过滤，并将上清液添加到陶瓷膜超滤系统中，以添加酸后进行超滤。在矿井水的高效陶瓷膜处理工艺中，在步骤2中，将步骤1的上清液与管子混合并加入酸，然后对陶瓷膜进行超滤。添加酸后，矿井水的pH值控制为3，优选的pH值为4.5〜5.5，该pH范围内的水质更有利于后续处理。酸是盐酸或硝酸。可以通过采用现有技术中公开的结构来实现酸添加系统。该结构应能够确保在添加酸后均匀混合，并且确保该酸添加系统简单且易于操作，并且具有小体积和小面积。因此，本发明中的酸添加方法优选为管线混合并添加酸。为了确保均匀混合并延长混合反应时间，应在调节罐上清液出口的出口附近加酸点，并使用计量泵调节流量。在陶瓷膜厚液体端口，应设置PH值以进行在线监控，并将实时PH值数据反馈到酸计量泵以将pH控制在：6，优选的pH范围是4.5至5.5。陶瓷膜超滤系统包括依次连接的陶瓷膜循环槽，陶瓷膜循环泵和陶瓷膜组件。该技术解决方案使用气体增强膜过滤工艺。通过加强气液两相流，一方面可控制膜污染，并在陶瓷膜过滤过程中保持高通量运行，另一方面可大大提高膜工艺的浓缩系数。 ，可提高涂料的固含量。因此，整体上提高了过滤效率。因此，本发明要求在陶瓷膜组件的底部引入气体，且气体与液体的流量比为（0.5 ^ 4）：1，气压为0.3 ^ 0.6 MPa。优选地，从陶瓷膜组件的底部开始的气体流速与液体流速之比为（0.55〜1）∶1，气体压力为0.35〜0.4MPa。在此步骤中，通过添加酸和适量的气体，可以提高陶瓷膜的渗透通量，从最初的175L / m2h维持一天，然后提高到366L / m2h一周，从而降低了陶瓷膜的渗透率。陶瓷膜的投资和运营成本。在上述步骤中，需要在曝气的同时进行定期反冲洗和污水处理，以控制浓缩和过滤过程中膜表面的连续沉积和膜通道堵塞。相应的过程是反吹周期为30-60m1n，反吹时间为5-1Os，排污时间为3（T60m1n，排污时间为3〜5s。为了在降低能耗的同时保持较高的渗透通量，陶瓷膜的工作过程为：温度为常温，压力为0.1〜0.4MPa，膜表面流速为1〜3m / s。为了降低膜工艺的阻力并增加膜材料与水的亲和力，指定了所选的陶瓷超滤膜。材料为氧化铝，氧化锆或二氧化钛，陶瓷超滤膜的平均孔径为范围为0.02-0.1μm。膜结构是外部压力或内部压力管状多通道结构，膜厚度在f10μm之间。在本发明的方法中，将陶瓷膜组件超滤后的陶瓷膜浓液浓缩至一定浓度并变成高固含量的浓液，然后将其排放到调节槽中以进行沉降和分离。此处高固含量通常是指3％的粉煤灰。 ％，这是本领域技术人员理解和掌握的，在本发明中没有特别限制。浓缩过程中产生的浓缩液可以直接进入陶瓷膜循环罐再次超滤。从控制膜污染的角度出发，通过添加酸，调节pH值和引入气体增强膜过滤工艺来提高陶瓷膜处理矿井水的过滤效率。它具有明显的进步。与传统工艺和现有的矿井水膜处理方法相比，具有以下优点：1.利用以上技术方案，本发明具有以下有益效果：本发明提供了一种高效的陶瓷膜矿井水的处理过程。本发明不仅可以通过过滤和浓缩陶瓷超滤膜来彻底去除矿井水中的固体成分，改善了矿井的水质，避免了传统工艺中矿井水水质变化引起的采出水水质不稳定，并且采用加酸调节pH值，并引入气体强化膜的工艺，大大改善了膜的质量。渗透通量，可提高生产效率并减少投资和运营成本。 2.与传统的絮凝沉淀工艺相比：本发明的陶瓷膜超滤工艺不仅工艺简单，设备结构紧凑，占地面积小，而且可以用胶体悬浮液处理许多矿井水，不适用于粒径在7μm之间的沉淀，适合处理的水质较宽。 3.与某些膜过滤工业相比，本发明的陶瓷膜过滤技术每单位面积的矿用膜水的渗透通量比普通膜过滤技术的通量大，且浓缩倍数增加。 。膜过滤技术几乎增加了一倍，从而增加了单位膜面积的产水量。 4，更重要的是，由于本发明的方法具有较高的产水效率，设备尺寸小，占地面积小，因此更适合于直接置于井下进行矿井水处理。将矿井水输送到地面可以节省大量能源。附图说明图1是本发明的工艺流程图，附图的主要组成部分的描述：1-调节罐，2-陶瓷膜循环罐，3-陶瓷膜循环泵，4-陶瓷膜模块，5,7控制阀，6板压滤机，8陶瓷膜液罐。 A矿泉水，b酸，C调节剂上清液，d气体，e陶瓷膜浓缩液，f架压滤机污泥，g架压滤机清液，h高固含量浓缩液，1_陶瓷膜液，j_产水，调k池沉淀污泥。陶瓷过滤器，陶瓷膜，陶瓷膜过滤器