煤礦礦井廢水處理回用工藝比較研究

1、煤礦礦井廢水處理回用工藝比較研究摘要：介紹了污水、廢水處理資源化的最新技術和工藝，分析比較了三種工藝方案處理煤礦礦井廢水的系統(tǒng)投資和運行成本，并探討了反滲透水處理技術在煤礦礦井廢水處理中應用的技術經(jīng)濟可行性.煤礦礦井廢水處理回用的綜合運行費用為：2.185-2.465元/噸。其中膜法的處理費用最低為:2.185元/噸。這樣的價格對干旱缺水的西北地區(qū)是很有吸引力的。對礦井廢水進行回收再利用，不但可以減少廢水排放量，又可以使廢水資源化，應該說，它是一種水資源再生的希望方法，也是我國實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的有效途徑之一。 關鍵詞：反滲透 電鍍廢水處理 回收利用我國人口眾多，淡水資源時空分布不均勻，水資

2、源和社會經(jīng)濟發(fā)展不均衡；人口的不斷增長又使水資源需求量逐年上升，工業(yè)的快速發(fā)展使水污染愈加嚴重，因此造成水資源缺短和水環(huán)境污染現(xiàn)象日趨嚴峻。目前，我國水資源供需矛盾比較突出，全國有300多個城市缺水，其中有114個城市嚴重缺水。21世紀我國水資源供需形勢非常嚴峻，水資源危機將成為所有資源問題中最為嚴懲的問題。要解決這一難題，除水資源的科學管理和優(yōu)化配量之外，充分發(fā)揮高新科技手段在水資源利用中的作用也是十分關鍵的。    近年來，我國每年排污水量約400-500億M3，經(jīng)處理后排放的僅15-25%，由于污水到處橫流，使我國各大水源都產(chǎn)生不同程度的污染，水環(huán)

3、境嚴重惡化4。所以，加強污水深度治理，使之不僅達標排放而且還可大量回用，非常必要，這對改善水環(huán)境、緩解水資源的不足，節(jié)約寶貴的水資源都是十分重要的。城市及工業(yè)污水經(jīng)過深度處理后可用于農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)生產(chǎn)、城市景觀、市政綠化、生活雜用、地下水回灌和補充地表水等方面的應用8。傳統(tǒng)水處理技術能夠消除部分污染物，將COD、BOD以及重金融等污染物指標降到安全排放標準或雜用（中水）標準，但無法完全消除排水中所含的微量溶解性污染物。采用反滲透膜技術可徹底去除這些污染物，實現(xiàn)嚴格意義下的污水再生。用傳統(tǒng)處理工藝和膜技術集成，可將污水或廢水變成不同水質(zhì)標準的回用水，或使之循環(huán)回用，這樣即緩解了供求矛盾，又減少了

4、污染，還可促進環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展6。1  污水廢水資源化技術及應用簡介    水環(huán)境質(zhì)量的嚴重惡化和經(jīng)濟的高速發(fā)展，迫切要求有相應的污水廢水資源化的技術。在這一領域中膜分離技術占有重要的位置和作用。膜分離作為一項高新技術在近40年來迅速發(fā)展成為產(chǎn)業(yè)化的高效節(jié)能分離技術過程。40多年，電滲析、反滲透、微濾、超濾、納濾、滲透汽化，膜接觸和膜反應過程相繼發(fā)展起來，在能源、電子、石化、醫(yī)藥衛(wèi)生、化工、輕工、食品、飲料行業(yè)和日常生活及環(huán)保領域等均獲得廣泛的應用，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟和社會效益。社會的需求使膜技術應允而生，也是社會的需求促使膜技術迅速發(fā)展，使膜技術

5、不斷創(chuàng)新、技術進步，完善，成為單元操作，成為集成過程中的關鍵1 9。11連續(xù)膜過濾技術（CMC）    中空纖維膜由于比表面積大，膜組件的裝填密度大，所以設備緊湊；這種膜因紡制而成，工藝簡單，所以生產(chǎn)成本一般低于其它的膜：由于沒有支撐層均可以反向清洗，特別是一些耐污染性好，對氧化性清洗劑耐受性好的膜的出現(xiàn)，使得在大規(guī)模的污水處理工程中，中空纖維膜的應用有獨特的優(yōu)勢1 7。    CMF技術的核心是高抗污染膜以及與之相配合的膜清洗技術，可以實現(xiàn)對膜的不停機在線清洗清洗，從而做到對料液不間斷連續(xù)處理，保證設備的連續(xù)高效

6、運行。    CMF目前主要用于大型城市污水處理廠二沉池生水的深度處理回用，海水淡化或大型反滲透系統(tǒng)的預處理。地表水地下水凈化、飲料澄清除濁等。12膜生物反應器（MBR）    膜生物反應器是膜分離技術和生物技術結合的新工藝。用在污水廢水處理領域，利用膜件進行固液分離，截留的污泥或雜質(zhì)回流至（或保留）在生物反應器中，處理的清水透過膜排水，構成了污水處理的膜生物反應器系統(tǒng)，膜組件的作用相當于傳統(tǒng)污水生物處理系統(tǒng)中的二沉池4。    MBR中使用的膜有平板膜、管式膜和中空纖維膜，

7、目前主要以中空纖維膜為主。    生活污水經(jīng)MBR處理后，生水水源已達到很高的水標準。此方法不僅限于處理生活污水，MBR技術也廣泛地用于染色廢水，洗毛廢水、肉類加工污水等水處理系統(tǒng)。MBR系統(tǒng)的另一個特點是規(guī)?？纱罂尚?，小裝置可用于一個家庭，大型裝置日處理量可達數(shù)萬立方米。13反滲透技術（RO）    反滲透技術是20世紀60年代初發(fā)展起來的以壓力為驅動力的膜分離技術。該技術是從海水、苦咸水淡化而發(fā)展起來的，通常稱為“淡化技術”。由于反滲透技術具有無相變，組件化、流程簡單，操作方便，占面積小、投資少，耗能低等優(yōu)點，

8、發(fā)展十分迅速。RO技術已廣泛用于海水、苦咸水淡化，純水、超純水制備，化工分離、濃縮、提純，廢水資源化等領域。工程遍布電力、電子、化工、輕工、煤炭、環(huán)保、醫(yī)藥、食品等行業(yè)。    廢水資源化是有開發(fā)增量淡水資源與保護環(huán)境雙重目的。無機系列廢水處理與海水苦咸水淡化采用同類裝并具有較多共性工藝技術。RO可使廢液中的銅、鉛、汞、鎳、銻、鈹、砷、鉻、硒、銨、鋅等離子脫除除90-99%。    目前，反滲透技術在城市污水深度處理，一些工業(yè)廢水深度處理方面的應用受到了高度重視，包括中水回用，污水處理廠二級出水的深度處理，經(jīng)初級處

9、理后的工業(yè)廢水深度處理制取優(yōu)質(zhì)淡水。中東不少缺水國家，在大量采用反滲透海水淡化技術的同時，引入反滲透技技術處理二級污水，出水水質(zhì)可達TDS 80mg/L，擴大了淡水資源。如中東地區(qū)、澳大利亞、新加坡等國都有這方面的大型工程實例9。14集成膜過程污水深度處理方法    集成膜過程是將超濾/微濾與反滲透（或納濾）結合使用，形成能夠滿足各咱回用目的的污水深度處理工藝。超濾、微濾可以作為獨立的高級三級處理方法，也是反滲透過程理想的預處理工藝，抗污染能力強、性能優(yōu)越的超濾、微濾單元代替了復雜的傳統(tǒng)處理工藝，而且出水品質(zhì)遠高于三級出水指標，不但完全可以去除污水中的細

10、菌和懸浮物，對COD、BOD也有一定的卻除效果。在超濾、微濾之后使用的反滲透膜，其清洗周期由采用傳統(tǒng)預處理工藝的3-4周增加到半年以上，膜壽命可延長到達-6年。膜集成污水再生工藝具有系統(tǒng)穩(wěn)定、維護少、占地小、化學品用量少、流程簡單和運行費用低等優(yōu)點。    新一代中空纖維超濾（微濾）膜與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，具有機械強度高、抗氧化、抗污染、高通量等特點，在運行工藝上，采用了低壓操作、反沖清洗、氣水沖洗等新技術，使得超濾膜裝置能夠在污染傾向極強的污水介質(zhì)中保持穩(wěn)定的性能，超濾膜的使用范圍因此擴展到了能適應于多種復雜的介質(zhì)環(huán)境，同時大大擴展了反滲透技術的應用范圍，新

11、一代的超濾膜及其系統(tǒng)應用技術的應用范圍，新一代的超濾膜及其系統(tǒng)應用技術將膜技術帶到了一個全新的時代，徹底改變了膜法水處理技術必須依托于復雜、精細的預處理系統(tǒng)的形象，使膜技術應用于二級出水、三級出水以及多種原廢水等許多復雜的水質(zhì)體系的深度處理。15 傳統(tǒng)處理方法    傳統(tǒng)污水三級處理工藝，主要的工藝單元有石灰澄清、重碳酸化、絮凝、沉降、過濾和氣浮等。根據(jù)具體污水排入物質(zhì)的成分的不同，處理方式有所差異。傳統(tǒng)處理工藝存在著工藝復雜、水利用率低、化學品消耗量大的弊病，而且由于無法徹底去除生物絮體及膠體物質(zhì)，致使清洗頻繁，影響了出水水質(zhì)。2 礦井廢水處理回用工藝

12、比較 序號方案1設備（常規(guī)預處理+RO工藝）方案1設備（盤式過濾器+RO工藝）方案3設備（UF+RO膜組合工藝）1混凝劑加藥裝置混凝劑加藥裝置混凝劑加藥裝置2次氯酸鈉加藥裝置次氯酸鈉加藥裝置次氯酸鈉加藥裝置3還原劑加藥裝置還原劑加藥裝置還原劑加藥裝置4加酸裝置加酸裝置加酸裝置5阻垢劑加藥裝置阻垢劑加藥裝置阻垢劑加藥裝置6膜殺菌劑加藥裝置膜殺菌劑加藥裝置全自動盤式過濾器7多介質(zhì)過濾器綜合凈水器全自動超濾裝置8活性碳過濾器全自動盤式過濾器保安過濾器9保安過濾器活性碳過濾器高壓泵10高壓泵保安過濾器反滲透裝置11反滲透裝置高壓泵清洗裝置12清洗裝置反滲透裝置控制系統(tǒng)13控制系統(tǒng)清洗裝置 

13、14  控制系統(tǒng)  3 礦井廢水處理回用工藝經(jīng)濟分析比較序號項目方案1(元/噸)方案2(元/噸)方案3(元/噸)1反滲透膜組件的更換費用0.380.190382超濾膜組件的更換費用  0.13  3耗電量0.630.630634混凝劑的費用0.120.120125次氯酸鈉的費用0.070.070.076還原劑的費用0.100.100.107加酸的費用0.020.020.028阻垢劑的費用0.3750.3750.3759膜殺菌劑的費用0.1  0.110反滲透膜清洗酸堿費用0.010.0100111超濾膜清洗酸堿費用  0.01

14、0; 12設備折舊費用0.370.303113設備維修保養(yǎng)費用0.040.0500414預處理費用0.10.0501015系統(tǒng)操作人工費0.10.10116濾芯的更換費用0.050.0500517系統(tǒng)總投資116.2萬元111萬元101萬元18綜合運行費用2.4652.1852.4054 結論    （1） 煤礦礦井廢水處理回用的綜合運行費用為：2.185-2.465元/噸。其中膜法的處理費用最低為:2.185元/噸。這樣的價格對干旱缺水的西北地區(qū)是很有吸引力的。     （2）用膜法處理煤礦礦井廢水并回用在技術上

15、是完全可靠的，國內(nèi)外都有成功經(jīng)驗。    （3）隨著工業(yè)的快速發(fā)展，水資源的污染日益嚴重，缺水現(xiàn)象會越來越嚴重，工業(yè)廢水的回收利用將會提到議事日程。    （4）從環(huán)境保護方面講，對礦井廢水進行回收再利用具有非常重要的環(huán)境意義。    （5）對礦井廢水進行回收再利用，不但可以減少廢水排放量，又可以使廢水資源化，應該說，它是一種水資源再生的希望方法，也是我國實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的有效途徑之一。    （6）膜法處理煤礦礦井廢水并回用，不但在技術上和經(jīng)濟上都是可行的，經(jīng)濟和環(huán)境效益都非常顯著。參考文獻1邵剛.膜法水處理技術及工程實例M.北京:化學工業(yè)出版社,2002. 256280.2希利I,舒瓦樂. 水的再凈與利用.北京:中國建筑出板社,1985.3貝拉G.利普泰克.環(huán)境工程師用冊(上,下冊).北京:中國建筑 工業(yè)出板社,1987.4高從鍇 .