反滲透法處理礦排水試驗研究

陳浩+丁厚鋼+商穎欣

摘要：使用反滲透小型試驗機進行了某煤礦礦排水的處理試驗，對處理效果進行了研究，并研究了不同工作壓力對反滲透法處理礦排水效果的影響。

關(guān)鍵詞：反滲透；礦排水；工作壓力

中圖分類號：TE991.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2017）03-0189-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.102

Abstract： The treatment effect of a mine mine drainage was carried out by using a reverse osmosis small-scale testing machine. The effect of different working pressure on the drainage effect of reverse osmosis was studied.

Key words： reverse osmosis； mine drainage； working pressure

高礦化度礦井水無機鹽總含量大于1000mg/ L ，主要含SO42-、Cl- 、Ca2+、K+、Na+等離子，硬度相應較高。當前高礦化度礦井水的處理方法有：離子交換法、反滲透、電滲析脫鹽、濃縮蒸發(fā)等[1]。

反滲透現(xiàn)象早在1758年由阿貝·諾倫特首次證明，至20世紀50年代，科學家開始利用反滲透作為溶液中溶質(zhì)和溶劑的有效分離方法，并使其成為一種實驗室技術(shù)[2]，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，目前反滲透已經(jīng)發(fā)展為一種成熟的水處理技術(shù)[3]。反滲透用于礦排水的試驗研究也早已開展，陳偉山、王凱等對反滲透處理尾礦廢水進行了研究[4]，王建泰、李天增等對反滲透處理尾礦廢水脫鹽率的影響因素進行了研究[5]。本試驗目的為研究反滲透法處理礦排水的效果，以及不同工作壓力對處理效果的影響。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

本次試驗選用某煤礦礦排水，此礦排水在煤礦現(xiàn)場經(jīng)絮凝沉淀初步處理，溶解性總固體、總硬度等水質(zhì)指標有所降低，初步處理后的礦排水水質(zhì)見表1。

試驗儀器選用反滲透膜小型實驗機，實驗機自帶進水泵，可調(diào)節(jié)進水壓力。反滲透膜為聚酰胺復合膜，膜規(guī)格Φ46×L305，過濾面積 0.4m2。

1.2 試驗方法

（1）利用實驗機自帶進水泵，將礦排水吸入實驗機進行深度凈化，設置不同的工作壓力，對處理后的凈水進行水質(zhì)檢測，并測定凈水和反滲透產(chǎn)生濃水的出水流量。

（2）工作壓力設置為1.0 MPa，開始試驗，持續(xù)24h，分別在0.5h、1h、8h和24h取樣檢測凈水水質(zhì)。試驗開始20min后測定凈水和濃水的出水流量。

（3）工作壓力依次設置為2.0 MPa、3.0 MPa、4.0 MPa，分別重復上述第（2）步試驗步驟。

2 試驗結(jié)果及討論

2.1 處理效果分析

四個工作壓力下，凈水各水質(zhì)參數(shù)的去除率見表2、表3。從中可見，反滲透法處理效果明顯，礦排水原水中含量較高的溶解性總固體、硫酸鹽、鈉、氟4個水質(zhì)參數(shù)中，溶解性總固體去除率在88.2%以上，硫酸鹽去除率在88.7%以上，鈉去除率在88.7%以上，氟去除率在80%～90%之間。礦排水原水中含量較低的總硬度、化學耗氧量2個參數(shù)的去除率也可達到60 %以上。在全部4個壓力的試驗中，均從0.5h即可達到較高去除率，至試驗結(jié)束的24h，各時間點去除率均維持較高水平且無較大波動，說明處理效果比較穩(wěn)定。

凈水水質(zhì)結(jié)果表明，礦排水經(jīng)反滲透處理后，凈水出水水質(zhì)較原水有大幅提高，且處理效果穩(wěn)定。

2.2 不同工作壓力處理效果對比分析

隨著工作壓力由1.0 MPa提高到4.0 MPa，原水處理速度即原水的進水速度略有下降，從1080mL/min降至1030mL/min，下降幅度4.6%；凈水的出水率有明顯提高，從12.0%提高到27.2%；溶解性總固體、硫酸鹽、鈉3個項目的去除率，基本為逐漸下降，但下降幅度不大；總硬度、氟、化學耗氧量3個項目去除率無明顯下降趨勢。

從試驗數(shù)據(jù)可見，隨著工作壓力的提高，凈水的出水率提高顯著，處理后可優(yōu)質(zhì)利用的水量明顯增大，處理效果及處理速度略有降低，但對出水水質(zhì)和處理速度的影響較小。

3 試驗結(jié)論

反滲透法可實現(xiàn)對礦排水的深度處理， 1.0MPa～4.0 MPa工作壓力下處理效果均較好，溶解性總固體、硫酸鹽、鈉、氟4個水質(zhì)參數(shù)去除率可達80%～95.5%，總硬度、化學耗氧量去除率在60%以上。

隨著工作壓力由1.0MPa提高至4.0 MPa，各項水質(zhì)參數(shù)去除率略有下降，處理速度略有降低，但凈水的出水率提高顯著，工作壓力4.0 MPa時凈水率可達27.2%。

參考文獻

[1]劉勇，孫亞軍，王猛.礦井水水質(zhì)特征及排放污染[J].潔凈煤技術(shù)，2007，13（3）：83-85.

[2]邵剛.膜法水處理技術(shù)及工程實例[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002.

[3]R.勞頓巴赫，R.阿爾布雷希特.膜分離方法—超濾和反滲透[M].北京：化學工業(yè)出版社，1991.

[4]陳偉山，王凱，胡曉暉，孫星凡，張璇.反滲透處理尾礦廢水的應用研究[J].金屬礦山，2008 ，387 （9）：146-148.

[5]王建泰，李天增，蘇宏，鄭梅，陳偉山.反滲透處理尾礦廢水脫鹽率影響因素研究[J].工業(yè)水處理，2009，29（2）：32-34.

收稿日期：2017-05-10

作者簡介：陳浩（1980-），男，研究生，畢業(yè)于中國海洋大學，工程師，研究方向為水文地質(zhì)與工程地質(zhì)。