超濾在礦深井廢水預(yù)處理中的應(yīng)用

  礦井深井廢水中煤粉含量高，應(yīng)用常規(guī)的石英砂過濾+單級活性炭過濾器+5微米保安過濾系統(tǒng)，對深井廢水進(jìn)行預(yù)處理。保安過濾器易堵塞，且反滲透膜易污染、損傷。應(yīng)用中空超濾膜可以除去細(xì)小的煤粉顆粒，使預(yù)處理效果良好,達(dá)到反滲透膜進(jìn)水的標(biāo)準(zhǔn)。

1 某煤礦原深井廢水預(yù)處理系統(tǒng)情況

  某企業(yè)發(fā)電鍋爐采用兩套15t/h反滲透系統(tǒng)制備純水作為補(bǔ)給水，原水為煤礦深井廢水，目視渾濁發(fā)黑，有大量煤粉。此水經(jīng)過聚合氯化鋁混凝、斜板沉淀池沉淀、多介質(zhì)過濾池過濾后，出水水質(zhì)：

  硬度（mmol/l） 18.6

  堿度（mmol/l）6.2

  電導(dǎo)率（μS/cm）1400

  濁度（NTU）55

  水樣目視澄清，以多介質(zhì)過濾池出水為反滲透預(yù)處理的進(jìn)水，設(shè)計系統(tǒng)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+阻垢劑系統(tǒng)+反滲透(RO)。

1.1 運行情況

  新設(shè)備投產(chǎn)一個月內(nèi)運行正常，一個月以后保安過濾器濾芯頻繁被污染堵塞，保安過濾器進(jìn)出口壓差增大；反滲透進(jìn)水壓力降低；抽出反滲透膜檢查，反滲透膜內(nèi)部有黑色機(jī)械雜質(zhì)，設(shè)備不能正常運行。使用后的保安過濾器濾芯外表面呈現(xiàn)黑色，粘附1mm厚細(xì)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(qiáng)度不足，運行條件下破碎。被水帶往保安過濾器，經(jīng)過認(rèn)真觀察和水樣化驗判斷，確認(rèn)是煤礦深井廢水中細(xì)小的煤粉,經(jīng)混凝澄清過濾不能徹底去除，非常細(xì)小的煤粉經(jīng)過過濾器（多介質(zhì)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(nèi)堵塞失效，反滲透膜被污染。

2 預(yù)處理系統(tǒng)的改進(jìn)

  懸浮物的主要成分是粒徑極為細(xì)小的煤粉和巖塵,懸浮物和濁度這兩項指標(biāo),通過多介質(zhì)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(xì)微粒子和離子的去除,采用混凝方法,使細(xì)微的顆粒和離子聚集成為較大的顆粒,在進(jìn)入保安過濾器時被截留下來，但由于煤礦深井廢水煤粉量大，砂濾出水仍殘存大量極細(xì)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(xì)小煤粉進(jìn)入反滲透系統(tǒng)致使反滲透膜受到污染。必須注意消除細(xì)小的煤粉對膜的影響，細(xì)小的煤粉在膜棉形成的污染都是深層堵塞污染，而這種污染多是不可逆的。

  經(jīng)過試驗決定反滲透預(yù)處理采用先進(jìn)、實用、可靠的超濾膜理技術(shù)。為了避免30微米以上大顆粒煤粉對中空超濾膜的機(jī)械劃傷，石英砂過濾器后加裝一臺直徑400mm、高度1350mm不銹鋼保安過濾器。內(nèi)部裝有20支孔徑為30微米的，可以反洗、重復(fù)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(jìn)入中空超濾裝置，中空超濾過濾系統(tǒng)由10支型號為AQU-200-H-100K（直徑200mm，長度1350mm）超濾膜并聯(lián)組成，單只額定出水3t/h，系統(tǒng)額定出水30t/h�？紤]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。

  改造后系統(tǒng)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系統(tǒng)反滲透(RO)

  改造后中空超濾系統(tǒng)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(xì)菌、微生物、病毒、大腸桿菌以及一些大分子的有機(jī)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(wěn)定的產(chǎn)水量和脫鹽率。

3 超濾系統(tǒng)

  超濾系統(tǒng)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(huán)往復(fù)。

3.1 出水水質(zhì)

  微生物細(xì)菌去除率：99.99%，

  懸浮物去除率：100%，

  產(chǎn)水水質(zhì)：微生物、細(xì)菌、大腸桿菌、病原體（祛除率）>99.99%，

  操作溫度：5-45℃，

  設(shè)計壓力：≤0.2MPa。

3.2 主要特點

  中空纖維表面活化層孔隙率高，故纖維單位面積產(chǎn)水量大；中空纖維強(qiáng)度高，采用自動頻繁反向沖洗工藝，使組件可在錯流過濾狀態(tài)下工作，化學(xué)清洗周期大大延長。

4 結(jié)論

  實驗效果顯示：加裝了中空超濾的預(yù)處理系統(tǒng)，處理煤礦深井水后達(dá)到了反滲透裝置的進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn),從而保證了后續(xù)處理裝置的反滲透膜不易污染和損傷,減輕了反滲透膜對鹽類物質(zhì)的處理壓力，延長了反滲透膜的使用壽命。

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