【摘 要】
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高矿化度矿井水零排放是绿色环境发展的必然要求。本文以河北某矿高矿化度矿井水为原水,开发“预处理+膜浓缩+双极膜水解离”新工艺,新工艺对提高高矿化度矿井水处理效率和利用率、降低资源化成本具有十分重要的理论和现实意义,为实际工程中高矿化度矿井水零排放提供可行的技术途径。采用“混凝沉淀+超滤+反渗透+药剂软化+离子交换软化+吹脱”的预处理工艺。在原水浊度为549 NTU、电导率为6.82 mS/cm的条
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高矿化度矿井水零排放是绿色环境发展的必然要求。本文以河北某矿高矿化度矿井水为原水,开发“预处理+膜浓缩+双极膜水解离”新工艺,新工艺对提高高矿化度矿井水处理效率和利用率、降低资源化成本具有十分重要的理论和现实意义,为实际工程中高矿化度矿井水零排放提供可行的技术途径。采用“混凝沉淀+超滤+反渗透+药剂软化+离子交换软化+吹脱”的预处理工艺。在原水浊度为549 NTU、电导率为6.82 mS/cm的条件下,投加120 mg/L PAC、0.6mg/L PAM,出水浊度为3.55 NTU,浊度去除率达99.35%;工作压力为0.15 MPa,膜通量为100 L/（m~2·h）时,超滤产水平均浊度值为0.3 NTU;反渗透回收率在50%时,反渗透浓水电导率平均为12 mS/cm;投加550 mg/L Ca（OH）2、3500 mg/L Na2CO3,反应30 min,总硬度下降至188 mg/L,硬度去除率达到93.29%;选用D402树脂,流速15 m/h,出水硬度未检出,去除率达100%;在药剂联合离子交换软化工艺下,二氧化硅含量可降至1.61 mg/L,去除率可达92.3%;吹脱试验中,气液比5:1时,矿井水pH为中性,总碱度降至100 mg/L以下。采用电渗析工艺进行膜浓缩试验。在淡浓室初始体积比3:1、操作电压7 V和循环流量20 L/h条件下进行一级一段电渗析,运行270 min,淡室初始电导率13.18mS/cm淡化至2.0 mS/cm,浓室初始电导率13.18 mS/cm浓缩至36 mS/cm,相对浓缩倍率约为173.1%,浓缩液单位体积能耗为6.30 kWh/m~3。在一级一段电渗析最佳工艺条件下进行多级电渗析浓缩,初始溶液经过四级浓缩后浓缩为电导率为156mS/cm的高盐溶液,每级相对单位体积能耗分别为6.30 kWh/m~3、12.21 kWh/m~3、20.03 kWh/m~3、25.76 kWh/m~3。采用双极膜电渗析工艺进行水解离试验。在30 m A/cm~2的电流密度下恒流变电压运行,盐室、酸室、碱室、极室水量分别为4、1.5、1.5、2 L,循环流量为30L/h,极室电解质浓度为2%时,双极膜电渗析水解离效果最好。运行120 min时效果理想,达到预期酸、碱浓度5%的目标,能耗为1.66 k Wh/kg。双极膜电渗析产品酸碱可回用于本工艺流程和下游煤炭产业链中,既实现了高矿化度矿井水零排放,又提高了废水的经济价值。
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