[实用新型]一种结晶造粒软化耦合膜法处理负硬矿井水的零排放系统

说明书

本实用新型提供一种结晶造粒软化耦合膜法处理负硬矿井水的零排放系统，包括依次相连的浓缩预处理单元、循环流化诱导结晶软化单元、树脂软化单元、二级浓缩单元、氨氮去除单元、COD去除单元和纳滤分盐单元。本实用新型通过将循环流化诱导结晶软化装置与反渗透装置巧妙结合，先使用一级反渗透装置使负硬矿井水浓缩减量，再利用循环流化诱导结晶软化装置去除钙离子，然后去除矿井水中的氨氮和COD，经两级纳滤分盐得到氯化钠结晶和硫酸钠结晶，并将得到的杂盐回溶，本方法可有效降低运行成本，提高处理效率。

技术领域

本实用新型涉及水处理技术领域，具体涉及一种结晶造粒软化耦合膜法处理负硬矿井水的零排放系统。

背景技术

高矿化度矿井水一般是指含盐量大于1000mg/L的矿井水，水质多呈中性或偏碱性。随着煤炭生产开发布局的优化，国家能源供应战略西移，使得煤矿高矿化度矿井水的比例大幅度增加。据统计，我国矿井水中约30％为高矿化度矿井水，西北地区高矿化度矿井水的比例则超过50％，成为制约西北煤矿发展最为突出的问题。由于高矿化度矿井水的危害较大，缺乏受纳水体，排放会造成地表水土流失、盐碱化、植被枯萎等。近两年，内蒙古自治区全力打好碧水保卫战，坚决落实流域水质改善、城市环境保护、矿区环境治理与修复、生态建设、污染防治、春季植树造林、草原防火、矿井水零排放和浓盐水资源化利用等生态文明建设。2018年，神东集团矿区所在的乌兰木伦流域原排水口封闭，废水零排放，城镇以上集中式饮用水水源地水质达到或优于Ⅲ类比例稳定在100％。然而，神东集团现有矿井水处理厂仍按照煤炭工业污染物排放标准设计运行，原有标准排放限值最大是现要求排放限值的100倍，面临环境处罚的风险，旗下矿区矿井水零排放处理成为必由之路。

膜法零排放技术的实施对于前端除硬预处理的要求较高，矿井井下澄清处理后矿井水的硬度、悬浮物、SiO₂、Fe、HCO₃^-的浓度仍然很高，因此仍需加强软化预处理。软化效果直接影响膜材料的结垢及使用期限，合理的预处理工艺及规范的运行管理，是矿井水零排放技术稳定实施的关键。零排放系统中主要的软化预处理以加药除硬和离子交换两种方案为主：(1)双碱加药软化：石灰(或烧碱－碳酸钠)软化法已广泛应用于废水的软化处理，该工艺具有稳定性和可靠性好的优点，两级化学软化处理后的总硬度降低到小于100mg/L，该工艺的缺点是需要消耗大量的化学品，在软化过程中会产生大量的污泥，药剂成本和污泥处理成本高，且对于HCO₃^-浓度很高的矿井水来说，还需要进行脱碳处理。在燃煤电厂脱硫废水零排放系统中，对双碱加药软化工艺进行了改进，在双碱加药反应器之间使用管式微滤或超滤膜利用碳酸钙和氢氧化镁沉淀临界pH值和氧化还原电位分离钙镁离子，可提高了预处理效率，缩短药剂软化时间，一定程度上减少加药量，但仍需使用大量碱性药剂并伴随堵膜风险。(2)离子交换软化工艺稳定可靠，离子交换后出水的硬度可降低到10mg/L以内。但对于硬度过高的进水存在设备投资过多、再生废水产量过大等问题。所以，在实际应用中，常考虑在化学软化后采用离子交换软化进一步降低废水的硬度，以保证后续系统的稳定运行。少量的再生废水可以返回到原来的化学软化系统可确保该系统不产生新的污染物。相较于“零排放系统”应用较广泛的燃煤电厂脱硫废水，高矿化度矿井水具有钙镁离子离子浓度不凸显、HCO₃^-浓度高、COD浓度低的特点，亟需开发适用于矿井水水质特点和大水量处理要求的软化预处理技术，旨在降低药剂费用和提高矿井水零排放系统运行的稳定性，节约运行费用并降低运维管理难度。

发明内容

本实用新型是为了解决现有的负硬矿井水处理方法运行费用高、稳定性差的问题，提供一种结晶造粒软化耦合膜法处理负硬矿井水的零排放系统，包括依次相连的浓缩预处理单元、循环流化诱导结晶软化单元、树脂软化单元、二级浓缩单元、氨氮去除单元、COD去除单元和纳滤分盐单元。本实用新型通过将循环流化诱导结晶软化装置与反渗透装置巧妙结合，先使用一级反渗透装置使负硬矿井水浓缩减量，再利用循环流化诱导结晶软化装置去除钙离子，然后去除矿井水中的氨氮和COD，经两级纳滤分盐得到氯化钠结晶和硫酸钠结晶，并将得到的杂盐回溶，本方法可有效降低运行成本，提高处理效率。