超濾在礦深井廢水預處理中的應用

  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微米保安過濾系統，對深井廢水進行預處理。保安過濾器易堵塞，且反滲透膜易污染、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系統情況

  某企業發電鍋爐采用兩套15t/h反滲透系統制備純水作為補給水，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、斜板沉淀池沉淀、多介質過濾池過濾后，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，設計系統為：

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

1.1 運行情況

  新設備投產一個月內運行正常，一個月以后保安過濾器濾芯頻繁被污染堵塞，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。使用后的保安過濾器濾芯外表面呈現黑色，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，反滲透膜被污染。

2 預處理系統的改進

  懸浮物的主要成分是粒徑極為細小的煤粉和巖塵,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，但由于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系統致使反滲透膜受到污染。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污染都是深層堵塞污染，而這種污染多是不可逆的。

  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，石英砂過濾器后加裝一臺直徑400mm、高度1350mm不銹鋼保安過濾器。內部裝有20支孔徑為30微米的，可以反洗、重復使用的線繞濾芯，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，中空超濾過濾系統由10支型號為AQU-200-H-100K（直徑200mm，長度1350mm）超濾膜并聯組成，單只額定出水3t/h，系統額定出水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反滲透(RO)

  改造后中空超濾系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、大腸桿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 超濾系統

  超濾系統由超濾裝置，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…”的循環往復。

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、大腸桿菌、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

  中空纖維表面活化層孔隙率高，故纖維單位面積產水量大；中空纖維強度高，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系統，處理煤礦深井水后達到了反滲透裝置的進水標準,從而保證了后續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的處理壓力，延長了反滲透膜的使用壽命。

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