矿井水净化设备调查报告

矿井水深度净化项目工艺技术调查报告目录一、关于本报告…………………………………………………1二、本项目的经济技术指标要求………………………………1三、方案比较……………………………………………………2（1）传统净化工艺的弊端……………………………………3（2）亟待解决的问题………………………………………3（3）膜分离技术特点………………………………………4（4）有机超滤膜处理工艺……………………………………5（5）反渗透处理工艺…………………………………………6（6）无机陶瓷膜处理工艺……………………………………9四、综合结论及建议…………………………………………10（一）一般结论………………………………………………11（二）项目投资风险评估……………………………………11（三）项目实施的建议………………………………………12一、关于本报告根据总公司相关计划要求，拟利用矿井井下直排的部分矿井水，建设一套净化能力为180m3/h的矿井水深度净化处理系统，矿井水经深度净化处理后的水质达到生活饮用水卫生标准，满足矿区生活用水需求。为了确保本项目工艺技术的先进可靠，保证该项目的各项经济技术指标能够满足计划提出的要求，并保证项目的顺利实施。何庄煤矿组织专项考察小组，对在煤矿矿井水净化中使用的多种工艺进行了认真考察。根据考察情况制定本报告。请领导及相关部门审阅。二、本项目的经济技术指标要求根据总公司计划和煤矿的实际情况以及国家的相关法规和政策，考察小组首先确立了本项目的基本经济技术指标和相关考察原则：1.处理水质保证满足饮用水指标2.尽量杜绝外加药剂造成残留可能导致的环境和健康隐患3.尽量利用原有设置设施，最大限度地减少投资4.尽量采用国内外领先技术以适应国家环保节能政策的调整5.尽量减少占地面积保证升级和扩产的预留空间6.保证运行的经济性和可靠性根据以上原则，我们对传统处理工艺、有机膜矿井水处理工艺、反渗透矿井水处理工艺和业界普遍认为最为先进的无机陶瓷膜矿井水处理工艺进行了细致和全面的考察。三、方案比较我国矿井水净化处理技术起始于20世纪70年代末。矿井水净化处理后可作工业用水或生活用水。已投入使用的传统的净化处理技术主要有沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀过滤(混凝澄清过滤)等，根据处理后不同的用途采用不同的工艺组合。（1）、排放处理后直接排放的矿井水，通常采用沉淀或混凝、沉淀处理技术，其处理工艺见下图。混凝剂排放（2）、生产用水处理后作为生产用水或其它用水的，通常采用混凝、沉淀、过滤(混凝澄清过滤)处理技术，其处理工艺见下图。混凝剂目前，水质处理方法有很多种，归纳起来不外乎传统的絮凝-沉淀技术、传统的过滤技术和膜过滤技术这三类。根据我国煤矿矿井水主要污染物为悬浮物的特点，工艺流程一般以沉淀为主，必要时采用混凝、过滤、中和、消毒等深度处理工矿井水井下水仓调节水池混凝、沉淀矿井水井下水仓调节水池混凝、沉淀、过滤生产或其它用水艺。一般常规的处理工艺利用井下水仓作为初级沉淀池，采用絮凝-沉淀技术将矿井水处理成符合排放标准的水进行达标排放。常规净化工艺中的弊端和亟待解决的问题(1)传统净化工艺的弊端①占地面积大；②适用于排放水量稳定、排放水质变化较小、水质成分简单的废水；③运行可靠性差，对日常管理要求较高；④操作复杂，受给水条件影响较大。废水的浊度、pH值、温度以及其中的杂质的变化等都会对混凝效果产生影响，从而影响净化效果；⑤大多出水只能排放和简单的回用，应用范围窄，无法用于生活用水等水质要求较高的场所。(2)亟待解决的问题①采用传统的方法处理矿井水，占地面积大，操作不稳定，人为操作因素太多，而且最致命的是环境温度在5度以下时絮凝剂在水中的反应速度明显放慢，需要大幅度增加投药量，而在零度以下的环境中，絮凝剂反应停止，絮凝效果几乎完全无效，处理的矿井水根本无法达标。②矿井水中的悬浮颗粒主要由煤粉末组成，目前大都采用沉淀的方法来加以去除。但煤矿在生产过程中不可避免地会将乳化油和废机油混入到矿井水中（约0.2～0.49mg/L），这些有机物由于密度比水小，不可能通过沉淀的方式来除去，给矿井水的净化带来了困难。采用传统工艺处理后的外排水根本不能作为生活用水，这就大大抑制了矿井水的回用范围。为了解决这个问题，必须在净化工艺中考虑到油类物质的去除工序。目前较常用的有加药上浮或吸附等方式，但其实际处理效果并不理想，不能从根本上彻底解决矿井水中的油污问题。实践证明，只有选择合适的膜净化技术才可以完全解决以上问题。在膜过滤技术中，按照膜的孔径范围和截留粒子的大小不同分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，其中使用最多的是微滤膜、超滤膜和反渗透膜；按照膜材质的不同分为有机膜和无机膜，最常用的无机膜是陶瓷膜。(3)膜分离技术特点膜分离过程是一个高效、环保的分离过程，它是多学科交叉的高新技术，它在物理、化学和生物性质上可呈现出各种各样的特性，具有较多的优势。与传统的分离技术如蒸馏、吸附、吸收、萃取、深冷分离等相比，膜分离技术具有以下特点：◇高效的分离过程◇低能耗◇接近室温的工作温度◇品质稳定性好◇连续化操作◇灵活性强◇纯物理过程◇环保下面就有机超滤膜、反渗透膜和无机（陶瓷）超滤膜的几种净化工艺分别加以比较和阐述。(一)有机超滤膜处理工艺（1）工艺流程（2）工艺阐述从井下抽上来的矿井水送到调节水池中，经过加絮凝剂，使大颗粒的悬浮物凝聚沉淀，然后再经过石英砂过滤、活性炭过滤、精密过滤器把水中的有机物、无机物逐渐过滤掉，之后才能进入有机超滤膜进行深一步的过滤，净化过的水再经过软化设备进行软化处理后就可供矿区使用了。（3）此工艺存在的问题：有机膜净化工艺原本用于自来水的净化，有机膜对进水水质要求较高，如果太差的水质进入系统对系统的运行是非常不利的，所以有机膜都用在水质比较好的水处理工艺上。矿井水做为一种废水其水质成分很复杂，里面有大量的悬浮物、细菌、大肠杆菌等，还含有少量的煤焦油及乳化油。上世纪末有人开始在矿井水处理中尝试使用有机膜净化工艺，针对矿井水成分复杂无法满足进水水质标准的问题，采取了一系列复杂的预处理措施，包括加药絮凝、斜管沉淀、石英砂过滤、活性炭过滤、精密过滤器等。然而，无论用什么样的处理方法，一直无法有效去除矿井水中所含有的油脂，而且加药处理带来的一些不可避免的弊端也严重影响整个系统的正常运行。在加药处理中，由于矿井水来水水质、水量的变化不能保证药剂的稳定处理，这样就会出现水处理效果差或加药过量等情况。过量的药剂造成有机膜堵塞而且不易恢复，这在有机膜矿井水处理工艺中已经成为很难突破的瓶颈；另一方面，如果药量不足，高浊度的矿井水进入有机膜不仅会造成膜堵塞，而且由于有机膜强度差，会对膜造成损伤。二者都会严重影响有机膜的正常运行和使用寿命。更为致命的是，有机膜材料的亲油性质决定了它怕油，油的污染不仅会导致膜孔堵塞产水量急剧下降而且基本无法恢复，这就是有机膜在含油废水处理中从来没有成功案例的根本原因。同样的，矿井水作为一种特殊的行业含油废水，尽管经过了复杂的预处理，仍然不能有效去除其中的油脂，这也是有机膜净化技术在矿井水处理中从来没有稳定长期运行的成功案例的主要原因。有机膜的强度差，在矿井水处理中易断丝，严重影响到水质稳定，造成出水不合格，这也是有机膜在矿井水处理中屡遭挫折的原因之一。国内外矿井水工程实践充分证明，有机膜净化技术不适于煤矿矿井水的净化处理。（4）运行经济分析序号项目单位指标备注1建设规模m3/h180装机容量kW230运行功率kW149.5按65%效率考虑净水产量m3/d43202吨净水耗电量kWh/t-H2O0.833吨水电费元0.415电费按0.5元/kwh计算4所需操作人员人3三班，5操作人员工资元/月3600按1200元/人·月6吨水工资元/t-H2O0.0277絮凝剂费元/t0.48吨水总运行成本元/t-H2O0.842(二)反渗透处理工艺（1）工艺流程（2）工艺阐述从井下抽上来的矿井水送到调节水池中，通过絮凝剂的吸附，使大颗粒的悬浮物凝聚沉淀，然后再经过石英砂过滤、活性炭过滤、精密过滤器把水中的有机物无机物逐渐过滤掉，之后才能进入有机超滤膜进行深一步的过滤，净化过的水再进入反渗透系统，经过反渗透过滤的水就是不含有任何杂质的纯净水。需要特别指出的是，反渗透膜本身就是一种有机膜，不仅具备有机超滤膜在矿井水处理中的种种缺陷，而且比有机超滤膜对进水水质要求更高。此工艺多用在用水水质要求比较严格的大型锅炉用水、精密工艺用水上。它的原水水质要求最差不能低于自来水水质，因此一般来说都是用来处理经过超滤处理的水质，如果把煤矿矿井水做为原水来净化处理，那么就会有和有机超滤膜相同甚至更严重的结果。同样的，如果使用有机超滤膜做为其预处理系统，其结果我们在上面有专门论述。（3）运行经济分析序号项目单位指标备注1建设规模m3/h180装机容量kW400运行功率kW260按65%效率考虑净水产量m3/d43202吨净水耗电量kWh/t-H2O1.443吨水电费元0.72电费按0.5元/kwh计算4所需操作人员人3三班，5操作人员工资元/月3600按1200元/人·月6吨水工资元/t-H2O0.0277絮凝剂费元/t0.48阻垢剂费元/t0.39吨水总运行成本元/t-H2O1.447(三)无机陶瓷膜处理工艺从以上对有机超滤膜和反渗透两种工艺的介绍我们知道这两种工艺都离不开复杂的预处理，从根本上说都离不开絮凝沉淀这种需要添加大量化工药剂的工艺。在矿井水处理中添加大量的化工药剂可能造成的环境和健康隐患一直为社会和业界诟病，在矿井水处理中唯一可以避免使用化工药剂的膜工艺就是无机陶瓷膜处理工艺。无机陶瓷膜处理工艺是膜处理工艺的一种，这种工艺和其它膜工艺最大的区别就是不需要预处理，直接将矿井原水处理成饮用水。不仅大大缩短了工艺流程，而且从根本上避免了矿井水处理对化工药剂的依赖，出从而根除了采用化工药剂对健康和环境造成的各种隐患，这是一种纯粹的物理净化工艺，其先进性是其它膜工艺不可比拟的。随着国家对环保的高度重视，必将淘汰那些使用大量化工药剂造成环境隐患的工艺。（1）工艺流程（2）工艺阐述从井下抽上来的矿井水送到调节水池中，由于无机超滤膜不怕油、不怕脏，所以前面无需任何预处理就直接可以进入无机陶瓷膜系统进行净化，通过无机超滤膜净化就可供矿区使用了。(3)工艺特点:1)、不添加任何化工药剂。2)、不需要任何预处理，避免饮水二次污染。3)、自动化控制，劳动强度低。4)、占地面积小，投资成本低。5)、工艺流程短，运行费用低。（4）无机膜的特点：利用无机陶瓷膜技术处理矿井水的工艺与世界先进发达国家所要求的分质供水的原则是同步的，所选用的膜分离技术系二十一世纪六大高新技术领域中的“新材料和高效节能与环保领域”，受到世界各国科学界的高度关注。利用无机陶瓷膜技术处理矿井水工艺具有以下明显的优点：※化学稳定性好，耐酸、碱、有机溶剂。※系统工艺设计先进，集成化程度高，结构紧凑，占地面积少，操作与维护简便，工人劳动强度低。※分离过程简单，系统能耗低，生产周期短，与传统工艺设备相比，操作运转简便，设备运行费用低，在运行过程中不需添加任何过滤剂、化学剂，能有效降低生产成本，提高企业经济效益。※CIP清洗，机械强度大，可高压反冲洗，再生能力强，操作简单，全自动运行。※无溶出物产生，不会产生二次污染，不会对分离物料产生负面影响。※孔径分布窄、分离效率高，运行稳定，过滤效果稳定。※采用错流过滤技术，不易堵塞。※膜孔径小，过滤精度高，使用寿命长。※能确保连续生产，效率高。※产水设有在线检测系统,确保供水安全,在线检测系统性能指标为:序号项目参数1测量范围:0-100NTU2显示方式:四位数字3分辨率:0.0001NTU4基本误差:±0.0155取样量:250-500ml/min6电源电压:220V50Hz7输出信号:4-20mA8报警信号:声.光.电9工作方式在线现场检测（5）运行经济分析序号项目单位指标备注1建设规模m3/h180装机容量kW1152×75+5运行功率kW100.75按65%效率考虑净水产