高矿化度矿井废水深度处理及回用_王旭辉

工程实例高矿化度矿井废水深度处理及回用王旭辉,邹元龙,赵锐锐,杨晓莉,贾博中,黄亿箴(中冶建筑研究总院有限公司,北京100088)摘要:同煤集团马脊梁煤矿的矿井废水处理工程采用预处理/双膜法工艺,出水水质达到饮用水标准,其运行成本为3.99元/m3。对矿井废水进行回收再利用在水资源严重匮乏的矿区具有一定的推广价值。关键词:矿井废水;高矿化度;超滤;反渗透中图分类号:X703.1文献标识码:C文章编号:1000-4602(2009)22-0056-03AdvancedTreatmentandReuseofHighlyMineralizedMineWastewaterWANGXu-hui,ZOUYuan-long,ZHAORui-rui,YANGXiao-li,JIABo-zhong,HUANGYi-jian(CentralResearchInstituteofBuildingandConstructionCo.Ltd.,MCCGroup,Beijing100088,China)Abstract:TheminewastewatertreatmentprojectinMajiliangCoalMine,DatongCoalCorporationadoptspretreatment,ultrafiltration(UF)andreverseosmosis(RO)technologies.Theeffluentqualityreachesthedrinkingwaterstandard.Theoperationcostis3.99yuan/m3.Theprojecthasacertainpop-ularizationvalueforthereclamationandreuseofminewastewaterinmineareaswithseverelackofwaterresources.Keywords:minewastewater;highmineralizationdegree;ultrafiltration(UF);reverseos-mosis(RO)基金项目:山西省国债项目大同是我国重要的煤炭基地,但在煤炭开采和利用过程中,对地下水资源的破坏较为严重,造成大多数矿区严重缺水。马脊梁煤矿的矿井废水矿化度高且铁锰严重超标,以往的简单处理工艺根本无法达到工业用水要求,更谈不上满足生活饮用水的标准;另外,由于远离大同城区,取水需经过多级泵站加压,用水成本较高。所以,水源已经成为制约该矿工业生产和居民生活水平提高的重要因素。为解决这一问题,同煤集团决定采用BOT形式兴建一座小规模水厂,并作为矿井废水回用工程的试点工程。根据该矿井废水水质特性,经过考察和现场中试,决定采用预处理/双膜法处理工艺。为了实现水资源的综合利用,满足不同用户的用水要求,采用了分质供水方式,一是超滤处理出水直供煤矿工业用水管网;二是超滤出水和反渗透出水按比例勾兑达到饮用水标准后送矿区生活用水管网;三是反渗透浓盐水送洗煤厂作补充水[1]。1水质及水量含铁酸性矿井水是在开采高硫煤层时,煤中的硫铁矿与空气、水及微生物作用,发生一系列物化、·56·第25卷第22期2009年11月中国给水排水CHINAWATER＆WASTEWATERVol.25No.22Nov.2009生化反应,使矿井水呈酸性,pH值一般为2～5。水中主要含有Fe2+、Fe3+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、SO2-4及其他离子,其中Fe2+、Fe3+、SO2-4是由FeS2氧化形成的,Ca2+、Mg2+是由其金属硫化物或其可溶性盐溶于酸性矿井水而形成的,因此硬度和矿化度均较高。该矿的矿井废水平均排放量为4000m3/d,间歇排放,主要水质指标见表1。表1马脊梁煤矿的矿井废水水质Tab.1WastewaterqualityofMajiliangCoalMine项目pHTFe/(mg·L-1)Mn2+/(mg·L-1)Ca2+/(mg·L-1)Mg2+/(mg·L-1)SO2-4/(mg·L-1)TDS/(mg·L-1)SS/(mg·L-1)CODMn/(mg·L-1)油/(mg·L-1)数值5.0387.55.6470184032305200101522工艺流程及经济分析2.1预处理原水中不仅铁、锰含量高,而且Ca2+、SO2-4浓度也很高,这些都是导致膜污染的重要因素。铁、锰在酸性水中以离子和胶体的形态存在。当废水流经膜时,铁、锰离子和其胶体物质被截留后附着在膜表面,堵塞膜孔,使得膜通量下降;铁、锰离子作为催化物质,还可使水中的氧化物质与膜发生反应,使膜变脆,不耐高压,最终发生破裂。CaSO4是一种难溶性物质,当浓缩超过其饱和极限时,会从浓水中沉淀出来,在膜面上形成结垢,降低膜通量,增加运行压力,而且一