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超濾在礦深井廢水預處理中的應用

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  礦井深井廢水中煤粉含量高,應用常規的石英砂過濾+單級活性炭過濾器+5微米保安過濾係統,對深井廢水進行預處理。保安過濾器易堵塞,且反滲透膜易汙染、損傷。應用中空超濾膜可以除去細小的煤粉顆粒,使預處理效果良好,達到反滲透膜進水的標準。

1 某煤礦原深井廢水預處理係統情況

  某企業發電鍋爐采用兩套15t/h反滲透係統製備純水作為補給水,原水為煤礦深井廢水,目視渾濁發黑,有大量煤粉。此水經過聚合氯化鋁混凝、斜板沉澱池沉澱、多介質過濾池過濾後,出水水質:

  硬度(mmol/l) 18.6

  堿度(mmol/l)6.2

  電導率(μS/cm)1400

  濁度(NTU)55

  水樣目視澄清,以多介質過濾池出水為反滲透預處理的進水,設計係統為:

  單級石英砂過濾器+單級活性炭過濾器+5微米保安過濾器+阻垢劑係統+反滲透(RO)。

1.1 運行情況

  新設備投產一個月內運行正常,一個月以後保安過濾器濾芯頻繁被汙染堵塞,保安過濾器進出口壓差增大;反滲透進水壓力降低;抽出反滲透膜檢查,反滲透膜內部有黑色機械雜質,設備不能正常運行。使用後的保安過濾器濾芯外表麵呈現黑色,粘附1mm厚細小黑色微粉,有較高的粘性。

1.2 原因分析

  廠方起初懷疑是活性炭強度不足,運行條件下破碎。被水帶往保安過濾器,經過認真觀察和水樣化驗判斷,確認是煤礦深井廢水中細小的煤粉,經混凝澄清過濾不能徹底去除,非常細小的煤粉經過過濾器(多介質過濾器+活性炭過濾器)不能有效去除,造成保安過濾器濾芯在短時間內堵塞失效,反滲透膜被汙染。

2 預處理係統的改進

  懸浮物的主要成分是粒徑極為細小的煤粉和岩塵,懸浮物和濁度這兩項指標,通過多介質過濾器、單級石英砂過濾器可以去除80%以上。煤粉粒徑為1-100μm,其中≤25μm的顆粒占了76%以上。對這些細微粒子和離子的去除,采用混凝方法,使細微的顆粒和離子聚集成為較大的顆粒,在進入保安過濾器時被截留下來,但由於煤礦深井廢水煤粉量大,砂濾出水仍殘存大量極細小煤粉和吸附劑顆粒,就使保安過濾器濾芯很快堵塞,少量細小煤粉進入反滲透係統致使反滲透膜受到汙染。必須注意消除細小的煤粉對膜的影響,細小的煤粉在膜棉形成的汙染都是深層堵塞汙染,而這種汙染多是不可逆的。

  經過試驗決定反滲透預處理采用先進、實用、可靠的超濾膜理技術。為了避免30微米以上大顆粒煤粉對中空超濾膜的機械劃傷,石英砂過濾器後加裝一台直徑400mm、高度1350mm不鏽鋼保安過濾器。內部裝有20支孔徑為30微米的,可以反洗、重複使用的線繞濾芯,以去除顆粒較大的煤粉。保安過濾器出水進入中空超濾裝置,中空超濾過濾係統由10支型號為AQU-200-H-100K(直徑200mm,長度1350mm)超濾膜並聯組成,單隻額定出水3t/h,係統額定出水30t/h。考慮到深井煤礦廢水含菌量和藻類非常少,不需要活性炭過濾器,將活性炭過濾器取消。

  改造後係統為:

  單級石英砂過濾器30微米保安過濾器中空超濾

  5微米保安過濾器阻垢劑係統反滲透(RO)

  改造後中空超濾係統一個月堿洗或酸洗一次,PP棉噴熔濾芯40天更換一次,反滲透裝置運行良好。

  超濾的工藝特點:

  超濾膜具有0.1-0.001μm的過濾孔徑,可以去除原水中幾乎所有的細菌、微生物、病毒、大腸杆菌以及一些大分子的有機物和水中所有不溶解性的膠體等,使處理出水濁度≤0.2NTU、SDI≤3。保證了反滲透膜穩定的產水量和脫鹽率。

3 超濾係統

  超濾係統由超濾裝置,超濾給水泵(與保安過濾器共用)、反洗裝置、水箱組成。主要處理單元為超濾裝置,超濾裝置的運行實際是“過濾―反洗―過濾―反洗…”的循環往複。

3.1 出水水質

  微生物細菌去除率:99.99%,

  懸浮物去除率:100%,

  產水水質:微生物、細菌、大腸杆菌、病原體(祛除率)>99.99%,

  操作溫度:5-45℃,

  設計壓力:≤0.2MPa。

3.2 主要特點

  中空纖維表麵活化層孔隙率高,故纖維單位麵積產水量大;中空纖維強度高,采用自動頻繁反向衝洗工藝,使組件可在錯流過濾狀態下工作,化學清洗周期大大延長。

4 結論

  實驗效果顯示:加裝了中空超濾的預處理係統,處理煤礦深井水後達到了反滲透裝置的進水標準,從而保證了後續處理裝置的反滲透膜不易汙染和損傷,減輕了反滲透膜對鹽類物質的處理壓力,延長了反滲透膜的使用壽命。


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