矿井水膜处理技术概述及应用

王玉 汪凡

（中煤科工集团西安研究院有限公司 陕西西安 710054）

引言

随着环保标准的日趋严格，传统矿井水处理工艺:矿井水→调节池→反应沉淀池(或澄清池)→过滤→消毒→回用[1,2]。已不能满足排放及回用要求。膜分离技术凭借处理效率稳定可靠、自动化程度高、产水可达到回用标准等特点，在矿井水处理领域得到发展。

在中小型煤矿，矿井水处理常采用一体化净水器，虽然有集成化程度高、占地面积小、上马快等优点[3]，但是由于一体化净水器通用化设计，针对性不强，致使处理能力通常只有设计水量的50%左右，水质经常出现不合格；且传统矿井水处理工程自动化程度不高。对于高矿化度矿井水的处理与回用，预处理工艺同常规矿井水，其关键是除盐，目前常用的除盐技术有反渗透技术[4]、纳滤分盐技术、膜集成技术等，可进一步提高矿井水资源化利用，减少污染物的排放[5-7]。

1 膜分离技术

膜分离技术是利用天然或合成的高分子膜，以外加压力或化学位差为推动力，对双组份或多组份的溶液进行分离、分级、提纯和富集的技术[8]。膜分离过程是单纯物理筛分过程，无相变，具有分离效率高、能耗低、无副产物、设备简单、操作容易等优点；膜分离技术能有效去除水中的色度、浊度、有机物、细菌、病毒等污染物[9-11]。

在水处理行业中，膜多按照其孔径分布范围分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜及反渗透膜，不同孔径膜的分离机理及净化效果各不相同。

2 矿井水处理中的应用

2.1 预处理

预处理阶段通常采用微滤及超滤膜，微滤膜孔径大小为0.01-10μm，截留分子量在100000道尔顿以上。超滤膜孔径大小为0.001-0.010μm,截留分子量1000-100000道尔顿，工作原理主要为“筛分”作用，附加膜孔的吸附截留作用。山西、陕西及山东省多个煤矿[7,12]，采用“混凝沉淀+超滤/微滤”工艺处理矿井水，出水浊度均小于2NTU，产水回用。其次，超滤/微滤膜常常作为深度处理的预处理阶段，去除可能造成膜污染的物质，保证处理系统稳定运行，延长膜使用寿命。

2.2 深度处理

矿井水深度处理，主要采用纳滤或反渗透膜处理得到高品质的回用水。纳滤膜孔径接近于1nm，切割分子量200-1000道尔顿；反渗透膜孔径小为1 nm,切割分子量小于200道尔顿。在外加压力为推动力作用下，是溶剂选择性的透过膜的过程。其中纳滤膜可是一价离子及水分子透过，实现脱盐及分盐过程。反渗透膜仅是水分子透过。

山西多个煤矿，陕西黄陵矿区，淮南矿区等多个煤矿，采用反渗透处理矿井水，出水达到饮用水及锅炉冷却循环用水水质标准[11-13]。

结语

膜分离技术凭借其效率高、占地小、自动化程度高、运行操作简单等特点，解决了现有矿井水处理系统出水不稳定、自动化差等问题。作为深度处理单元，提高了排放或回用水水质标准，减少污染排放，提高了矿井水资源化利用率。