煤礦礦井水綜合利用系統(tǒng)工藝設(shè)計

中國西北部的大型煤礦是一座年處理能力為1000萬噸的現(xiàn)代煤礦，是井壓電廠的配套項目。煤礦原有礦井水預(yù)處理系統(tǒng)為4×225m1礦山充合利用系統(tǒng)1.1堿度低，堿度低，堿度低，堿度較低，堿度較低。以碳酸鈣該礦井水水質(zhì)總體比較穩(wěn)定，硬度較高，約為1100mg/L（以碳酸鈣計），堿度低，約為100mg/L（以碳酸鈣計）。水中含鹽2600～3300mg/L，屬中等含鹽量的苦咸水；含硫酸根1700～2100mg/L，懸浮物約100mg/L,pH7.0～8.0,COD1.2蒸發(fā)結(jié)晶單元礦井水綜合利用系統(tǒng)工藝流程如圖1所示，主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)見表1。該系統(tǒng)主要由雙堿軟化+膜濃縮減量+MVR蒸發(fā)結(jié)晶等單元組成，包括：（1）高密度沉淀池（雙堿法軟化）+陶瓷膜超濾+反滲透；（2）反滲透濃水（及一期納濾濃水）進(jìn)入濃水高密度沉淀池（雙堿法軟化）+變孔隙濾池+濃水陶瓷膜超濾+弱酸陽離子交換器+脫碳器+納濾（NF）+碟管式反滲透（DTRO);(3）臭氧氧化+管式膜微濾+MVR蒸發(fā)結(jié)晶1.2.1閃混器+混凝劑系統(tǒng)井下排水首先進(jìn)入井下水處理站已有配水井，然后由負(fù)壓引水罐經(jīng)過高效旋流凈化器給水泵供至閃混器，在閃混器前后管道中分別添加混凝劑PAC、助凝劑PAM，然后進(jìn)入高效旋流凈化器，出水進(jìn)入原水池。底部污泥排入煤泥壓濾系統(tǒng)，泥餅外運，濾液回至配水井。軟化工藝采用高密度沉淀池系統(tǒng)，按2×1000m軟化處理主要涉及的化學(xué)反應(yīng)如式（1）～式（3）所示。1.2.2系統(tǒng)的工藝流程礦井水脫鹽處理工藝采用超濾+反滲透系統(tǒng)，工藝流程為軟化水池→超濾給水泵→超濾裝置→超濾水池→反滲透給水泵→保安過濾器→反滲透高壓泵→反滲透裝置1.2.3納濾、濃水預(yù)處理膜濃縮工藝采用深度軟化+納濾+DTRO系統(tǒng)，工藝流程為濃水高密池→變空隙濾池→濃水超濾裝置→弱酸陽離子交換器→脫碳器→納濾裝置→DTRO。濃水高密池按2×350m1.2.4蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)結(jié)晶工藝設(shè)計采用臭氧氧化+管式膜微濾+MVR系統(tǒng)。臭氧反應(yīng)池容積為200mMVR蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)出力按照1×35m2性能評估試驗礦井水綜合利用系統(tǒng)于2019年10月正式投運，2020年6月進(jìn)行性能評估試驗，對各子系統(tǒng)的出水水質(zhì)及運行參數(shù)進(jìn)行連續(xù)7天（168h）測試。試驗期間礦井水水質(zhì)情況見表2，可見系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)與設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)基本一致。2.1預(yù)處理+膜法處理工藝試驗期間高密度沉淀池平均流量為1835m由表3可知，高密度沉淀池軟化系統(tǒng)的硬度去除率在85%以上，出水濁度<5NTU，鈣離子<60mg/L，硬度<200mg/L，堿度<1mmol/L，可達(dá)到軟化處理后出水總硬度及濁度的設(shè)計要求〔300mg/L（以CaCO由表4計算可知，污泥的主要成分為碳酸鈣（約74%），其次為氫氧化鎂（約9%），且礦井水中的硅基本轉(zhuǎn)移到污泥中。2.2反滲透產(chǎn)水性能陶瓷膜超濾裝置的總進(jìn)水流量為1739m試驗期間單套反滲透裝置平均產(chǎn)水流量為186m由表5可見，反滲透產(chǎn)水的電導(dǎo)率約50μS/cm，脫鹽率（按含鹽量計算）為99.14%。反滲透濃水約含鹽1.5×102.3納濾及dtro裝置試驗期間濃水高密度沉淀池平均流量為382m試驗期間納濾裝置平均進(jìn)水流量為151m由表6可知，納濾濃水約含鹽7×10試驗期間DTRO裝置平均進(jìn)水流量為34.5m由表7可知，DTRO濃水約含鹽14×102.4蒸發(fā)晶體系統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的蒸餾水電導(dǎo)率<40μS/cm，其產(chǎn)鹽品質(zhì)為：Na試驗期間外供水的水質(zhì)情況：pH為7.72、TDS418mg/L、SO3dtro濃水超濾裝置的進(jìn)出水流量(1）高密度沉淀池所產(chǎn)污泥的主要成分是碳酸鈣，質(zhì)量分?jǐn)?shù)在70%以上，可考慮用作附近坑口電廠的脫硫吸收劑，實現(xiàn)工業(yè)固廢的資源化利用。(2）單臺超濾裝置的進(jìn)水平均流量為290m(3）單臺反滲透裝置平均產(chǎn)水流量為186m(4）系統(tǒng)調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)變孔隙濾池產(chǎn)水的污染指數(shù)SDI>5，故在弱酸陽床前新增2套濃水超濾裝置，確保SDI合格。但濃水超濾裝置的進(jìn)水壓力偏高（0.20～0.25MPa），產(chǎn)水流量略低于設(shè)計值（250m(5）單臺納濾裝置平均進(jìn)水流量為151m(6）由于目前DTRO濃水中COD不高（100mg/L以下），且臭氧氧化運行費用較高，故臭氧氧化系統(tǒng)一直未投入運行。加上后續(xù)管式微濾膜有一定的COD去除能力，因此亦能保證蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)進(jìn)水COD滿足要求。建議后續(xù)運行過程中對DTRO濃水COD進(jìn)行定期監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)超標(biāo)及時啟動臭氧氧化系統(tǒng)。(7）試驗中發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)離心機(jī)的下料管過長，易堵塞，影響系統(tǒng)穩(wěn)定運行，建議增加1臺振打器。此外結(jié)晶包裝系統(tǒng)周圍的粉塵濃度較高，環(huán)境衛(wèi)生較差，可考慮增加1臺除塵器。4系統(tǒng)運行效果該工程于2020年6月通過性能評