焦清衛(wèi)
摘 要:本文結(jié)合納濾膜技術(shù)的特點,針對鐵礦采礦過程中排出的礦井水水質(zhì)特點,根據(jù)實際工程應(yīng)用情況,簡要介紹納濾膜技術(shù)在該礦井廢水處理中的應(yīng)用效果,以便進一步探討和推廣該項新技術(shù)的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:預(yù)處理;納濾;濃鹽水;回灌水;零排放
中圖分類號:TG174 文獻標(biāo)識碼:A
隨著工業(yè)規(guī)模增長及原料需求量的增長,冶金行業(yè)所需要的鐵礦石需要量在不斷增加,而在鐵礦開采過程中,伴隨采礦過程產(chǎn)生大量礦井涌水,為保證安全生產(chǎn),該水必須先排出礦井巷道,待開采完畢后,為避免地下水流失,再將這部分水回灌至地下,補充地下水位,但在此過程中,水質(zhì)不可避免受到污染,因此,各地根據(jù)各自的情況,制訂了符合當(dāng)?shù)厍闆r的礦井水回灌水標(biāo)準(zhǔn)。河北鋼鐵集團中關(guān)鐵礦正是基于這種情況,采用了納濾膜技術(shù)對回灌水進行處理,以達(dá)到河北邢臺地區(qū)要求的《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T14848-1993中規(guī)定的Ⅲ類地下水水質(zhì),從而回灌礦井。
1.項目情況
該項目在采礦過程中,地下最大涌水量為1000m3/h,采礦活動主要導(dǎo)致地下水懸浮物增多,此外還會引入少量固體顆粒物、硫酸鹽、溶解性總固體、氨氮等,對其他指標(biāo)并不會造成太大影響??紤]到地下涌水提升至地表后首先經(jīng)過機械攪拌澄清池處理,因此本工程將渾濁度、溶解性總固體及硫酸鹽作為主要去除對象,采用機械澄清池+多介質(zhì)過濾+機械過濾+納濾+折點加氯消毒的處理工藝。地下涌水水質(zhì)指標(biāo):渾濁度10.8NTU;有肉眼可見物;硫酸鹽718mg/L;溶解性總固體1206mg/L;總硬度753mg/L;氨氮1.07mg/L;pH8.47;鐵0.2mg/L;錳<0.05mg/L;總大腸桿菌未檢出;氟化物0.68mg/L;色度<5?;毓嗨|(zhì)采用《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T14848-1993中規(guī)定的Ⅲ類地下水水質(zhì)。
2.納濾技術(shù)要點
納濾是介于超濾和反滲透的一種膜過濾技術(shù),可以去除細(xì)菌病毒、大分子有機物、2價以上可溶鹽類等。其初期投資和運行成本較反滲透技術(shù)低30%左右。經(jīng)過預(yù)處理單元處理的原水,經(jīng)高壓泵增壓后進入納濾膜組件,由于納濾膜的選擇透過性能,水在高壓下可以透過納濾膜進入淡水側(cè),而各種鹽份則隨高壓水流沖出,使水一分為二,從而達(dá)到鹽與水分離的目的。 納濾膜分離技術(shù)具有占地面積小、出水水質(zhì)好、自動化程高等特點。本工程采用HDNF-200 型納濾裝置6套,單套制水能力200m?/h,脫鹽率:≥70%(3年內(nèi)) 水回收率:70%~75%。
3.回灌水處理工藝設(shè)施描述
3.1 原水提升泵
原水經(jīng)機械澄清池,上清液自流進入原水池,由3臺提升泵,單臺泵的能力為2G350WFB-6AD1型無密封自吸泵,運行方式為開2備1。
3.2 預(yù)處理系統(tǒng)
預(yù)處理設(shè)備采用多介質(zhì)過濾器進行處理,預(yù)處理設(shè)備能由PLC指揮反洗水閥及反洗氣閥的開閉,實現(xiàn)自動反洗。
多介質(zhì)過濾器作用是去除水中的懸浮物、膠體雜質(zhì),是預(yù)處理的主要設(shè)備,降低水濁度,保證納濾膜表面的清潔與通暢。
本工程設(shè)計采用11臺DN3200多介質(zhì)過濾器,其中1臺備用。
3.3 自清洗過濾器
自清洗過濾器用在多介質(zhì)過濾器之后,納濾膜過濾設(shè)備之前。用來濾除經(jīng)多介質(zhì)過濾后的細(xì)小物質(zhì),以確保水質(zhì)過濾精度及保護膜過濾元件不受顆粒物質(zhì)的損壞。過濾精度等級為50μm,以保證后出水精度及保證后級膜元件的安全。
本工程設(shè)6臺自清洗過濾器,單臺設(shè)計出力Q=200m3/h;過濾精度:50μm;水的回收率:≥99.5%。
過濾器反洗根據(jù)壓差或過濾周期自動進行,工作和反洗狀態(tài)之間自動切換,控制系統(tǒng)具有定時、壓差、手動清洗功能及報警輸出,與計算機控制系統(tǒng)相聯(lián)。
3.4 納濾高壓泵
納濾膜元件對水中的離子具有選擇透過性,因而在納濾濃水側(cè)和產(chǎn)水側(cè)存在著滲透壓差,納濾膜是利用濃溶液側(cè)施加高壓來實現(xiàn)溶劑由高濃度向低濃度處流動的,外界施加的壓力通過就是由高壓泵來提供。
本工程設(shè)6臺單級臥式離心泵,Q=194m3/h,H=75m,N=75kW。高壓泵過流材質(zhì)采用304不銹鋼、管道及附件的材料均采用304不銹鋼,密封方式考慮耐腐蝕,機械密封,水泵出口裝壓力開關(guān),壓力高時報警及停泵。
3.5 納濾裝置
納濾膜元件的選型根據(jù)循環(huán)水的水質(zhì)特點來選擇透水量大、脫鹽率高、化學(xué)穩(wěn)定性好、抗污染性能好及機械強度好的膜,納濾膜元件選用進口海德能公司高脫鹽率的抗污染復(fù)合膜。
納濾膜選擇膜通量≤28Lmh。膜原件水通量不大于各膜元件制造廠商《導(dǎo)則》中規(guī)定的最大通量值。并選擇合理的排列組合,保證膜元件正常運行和合理的清洗周期。
納濾膜的使用壽命≥5年。
3.6 納濾系統(tǒng)儀表
系統(tǒng)配置測量點和在線儀表數(shù)量等滿足本系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運行的需要,供方在投標(biāo)文件中說明系統(tǒng)配置在線儀表的清單和規(guī)格。
3.7 配備輔助設(shè)備
3.7.1 清洗系統(tǒng):納濾膜在長期運行過程中,由于給水中含有的污染物質(zhì)的污染而產(chǎn)生結(jié)垢,例如金屬氧化物的水合物、鈣鎂的沉淀物、有機物微生物污染等。這些污染物質(zhì)在適當(dāng)?shù)牟僮鳁l件下借助于化學(xué)藥劑的清洗方可有效去除,使膜的性能得到很好地恢復(fù)并能夠延長納濾膜的使用壽命。
3.7.2 沖洗系統(tǒng):沖洗系統(tǒng)包括沖洗泵、電動閥、管道等。沖洗水泵兩臺,1用1備,用于納濾裝置停機沖洗,選用單級臥式清水離心泵。
3.8 納濾系統(tǒng)管道
納濾系統(tǒng)管道設(shè)計時避免死角,以防止生長細(xì)菌。管道采用304不銹鋼,低壓部分管道、法蘭、閥門均采用UPVC材質(zhì)。其中納濾清洗管道擬采用襯膠或涂塑鋼管道。法蘭采用相應(yīng)壓力等級標(biāo)準(zhǔn)的平焊凸面結(jié)構(gòu)形式法蘭。
3.9 納濾產(chǎn)水脫氮消毒
根據(jù)礦井水水質(zhì)報告,礦井原水中氨氮含量為1.07mg/L,而當(dāng)?shù)厮畡?wù)行政管理部門要求回灌水中氨氮含量達(dá)到地下水環(huán)境III類標(biāo)準(zhǔn),即不得大于0.2mg/L。
折點氯化法是將活性氯通入水中,濃度達(dá)到某一點,在該點時水中游離氯含量較低,而氨的濃度降為零。當(dāng)活性氯通入量超過該點時,水中的游離氯就會增多。因此,該點稱為折點。該狀態(tài)下的氯化稱為折點氯化。此方法脫氮率高、設(shè)備投資少、反應(yīng)迅速完全,并有消毒作用。
3.10 回灌水泵
設(shè)計回灌水泵兩臺,采用變頻電機,用于將處理達(dá)標(biāo)的回灌水打回礦井回灌。
3.11 濃鹽水利用
納濾技術(shù)能夠回收80%清潔水,為800m3/h,剩余20%為生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的濃鹽水,即200m3/h,該部分濃鹽水中一部分用于礦山正常生產(chǎn)需要的各種循環(huán)、清洗、加濕等消耗水,剩余部分勾兌至清潔水中,勾兌量滿足勾兌后水質(zhì)符合回灌水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
4.處理效果
經(jīng)上述工藝流程處理后的水達(dá)到地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 14848-1993中規(guī)定的Ⅲ類地下水水質(zhì)。
結(jié)語
隨著我國環(huán)保型、節(jié)約型經(jīng)濟的發(fā)展,如何即保護環(huán)境,由達(dá)到預(yù)期經(jīng)濟效益已成為我國經(jīng)濟主流。中關(guān)鐵礦成功地將納濾技術(shù)應(yīng)用于礦井水回灌工程中,為該技術(shù)在該領(lǐng)域的應(yīng)用起到了標(biāo)桿作用,符合我國發(fā)展新理念,具有較大的推廣意義。
參考文獻
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