[发明专利]一种处理高硫酸盐高硬度矿井水的高回收率工艺

说明书

技术领域

本发明涉及矿井水的回用处理，具体涉及一种含高硫酸盐、高硬度矿井水的高回收率回用工艺，属于矿井水回用领域。

背景技术

随着我国经济社会的快速发展，对金属矿和煤矿的需求也在持续增加。在大规模的资源开发过程中，矿区的地质环境与生态系统也受到影响，主要表现在浅层地下水资源衰竭、水体污染等，导致矿区缺水较为严重。为了满足正常的生产需要，可以对矿井水进行回收利用，这样不仅保护了矿区开采生产安全和给水安全，还保护了周围环境。矿井水包含地下涌出水、矿区设备洗尘、矿区员工生活用水等，来源多样，水质复杂，大多数矿井水是一种高硫酸盐、高硬度，悬浮物含量大、组分复杂，导致处理难度大，且每年排放量巨大。

目前针对矿井水的处理工艺主要有沉淀、过滤、反渗透和电渗析技术等方法。简单沉淀或过滤用于井下喷淋、降尘、洗矿补水等井下作业。增设反渗透或电渗析深度处理设施，用于公用事业，如冲洗办公场所、冲洗车辆、道路洒水、绿化等。上述方法一般还包含预处理工艺。预处理工艺主要去除矿井废水中的悬浮物、部分有机物和石油类污染物，以达到后续工艺进水要求。就目前的技术和工艺情况，单纯的传统工艺一般很难达到较高回收率，且很难实现达标排放或回用，且存在工艺技术不够稳定、成本较高等问题。中国专利（申请号：201220026185.X）公开了一种矿井废水深度除盐分质处理循环利用成套装置。包括预处理、分质处理、混凝沉淀、超滤、反渗透和电渗析等。该专利所述工艺电耗大，运行成本高，不利于推广应用。中国专利（申请号：201210423559.6）公开了一种矿井废水回用系统，包括水力循环沉淀池、重力无阀过滤池、沉淀池、压力过滤池、电渗析等。该专利所述工艺处理效率较低，电耗也大，不利于企业节省投资成本。

2010年10月18日发布的《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》将“高性能膜材料”列入战略新兴产业，明确指出“大力发展高性能膜材料等新型功能材料”。 2011年《国家“十二五”科学和技术发展规划》，指出“重点开发水处理膜、气体分离膜、特种分离膜等膜材料。推动膜技术在水处理、钢铁、石化、环保等领域的推广应用”。目前对于矿区高硬度，高硫酸盐废水的处理很难兼顾处理效果和高的回用率，处理水达标的工艺其回用率较低，成本也较高，而高回用率的工艺处理水的标准不高，为实现高硬度，高硫酸盐废水的回用，本发明以“超滤膜+反渗透膜”、“超滤膜+纳滤膜”这类双膜法为核心，对不同矿井水水质提供多种工艺选择，在达到处理水的排放标准的同时，提高水回用率到60%以上，而且工艺成本较低，具有明显的技术优势和独创性。

发明内容

本发明的目的是为了解决当前矿井水现有处理工艺回收率较低造成难达标排放、技术不够稳定、成本较高等问题而提出的一种深度处理工艺。通过设计出特定的工艺实现提高水回收率和硫酸盐去除率，降低投资运行费用。经过该工艺处理后，处理水在完全满足排放标准的同时，亦能达到回用水标准。

本发明的技术方案为：一种以双膜法为核心的处理高硫酸盐高硬度矿井水的高回收率工艺，包括预处理系统、超滤膜系统和特种膜系统，经预处理系统除去水中悬浮物等，其出水再进入超滤膜系统，经超滤除去水中的污水中细菌、大肠杆菌、固体悬浮物（SS），降低浊度、悬浮物及胶体物质，降低污染指数（SDI），超滤膜系统出水再进入特种膜系统，以除去矿井水中的盐物质，特种膜系统出水进入调配系统回用，浓水进行深度回收处理。整个工艺出水指标硫酸盐浓度30~200mg/ L，总硬度8~70mg/ L，其余指标也达到国家“地表水Ⅲ类标准”，总体回用率70%~75%。

所述的矿井水来自矿井涌出水、矿区设备洗尘废水、矿区生活废水的一种或几种，其硫酸盐和硬度的指标非常高，其中硬度为1500~3000mg/L，硫酸盐浓度为1600~6000mg/L。

所述的超滤膜系统中采用的超滤膜为无机膜或有机膜；平均孔径为10~100nm；膜元件为管式、中空纤维式或卷式；推荐使用30nm中空纤维有机膜。

所述的特种膜系统中采用的膜为基于纳滤或反渗透技术的专用脱盐除硝膜，主要去除水中溶解盐类，特别是高价盐物质（如SO4^2-、Ca²⁺等），同时去除一些硬度和一些未去除的杂质等。纳滤膜材料为醋酸纤维素或聚酰胺复合膜，反渗透膜材料为聚酰胺、醋酸纤维素或由聚酰胺、醋酸纤维素两者构成的复合膜；膜元件可采用卷式、板框式或管式。