微絮凝一納濾組合工藝在礦井水處理中的研究
摘 要：論文介紹了用微絮凝一納濾組合工藝處理含懸浮物礦井水的工藝流程。通過試驗，確定了微絮凝過濾的最佳投藥量。在過濾周期為30min時，采用反曝氣方式運行的微絮凝一納濾膜裝置的組合工藝處理礦井水，對濁度和細菌的去除率分別達到99．8％和88％ ， 系統(tǒng)出水的各項指標(biāo)也達到了用水要求。
關(guān)鍵詞：微絮凝；納濾膜；礦井水
礦井水是指在采煤工作面及巷道匯集和流動過程中受到污染的煤礦開采廢水，其水色發(fā)黑且細菌總數(shù)超標(biāo)，主要污染項目為煤粉懸浮物(SS)、色度、濁度、細菌和COD。這類礦井水處理后常被用于礦區(qū)淋浴、廠區(qū)綠化、洗煤廠生產(chǎn)補充水。本課題研究了微絮凝過濾一納濾膜處理礦井水，通過實驗和分析，確定工藝處理含懸浮污染物礦井水的最佳投藥量，考察了納濾膜操作特性對膜過濾性能的影響以及該工藝對礦井水的處理效果。
1 礦井水水水質(zhì)
試驗用水取自山東兗州礦務(wù)局鮑店煤礦原煤開采產(chǎn)生的礦井水， 該礦井水正常涌水量450m 3／h， 最大涌水量700m3 ／h。處理后的清水主要用于洗煤、綠化以及礦區(qū)職工洗浴用水。原礦井水水質(zhì)見表1。
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2 處理工藝流程
2．1 工藝流程
本試驗利用強化微絮凝的原理，通過優(yōu)化絮凝劑種類與加藥條件，使礦井水中的有機物與懸浮物質(zhì)形成微絮凝過濾的前提條件，然后經(jīng)過強化過濾的工藝單元處理后，達到納濾膜的進水水質(zhì)要求。納濾通過進一步去除水中濁度、細菌、有機物與含鹽量，納濾處理后排出的濃水可回流與礦井水混合后處理，工藝流程見圖1。
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2．2 工藝裝置
2．2．1 預(yù)處理過程
在處理含懸浮物礦井水時，聚合鋁作為混凝劑的混凝效果優(yōu)于硫酸鋁和硫酸鐵等，故本試驗采用聚合鋁為混凝劑，通過混凝試驗確定最佳投藥量。在1000mL燒杯中加入混凝劑聚合鋁，以DBJ一621定時變速六聯(lián)攪拌器快速攪拌lmin，反應(yīng)10min，靜置沉淀20min后取上清液測試不同投藥量時對原水濁度的去除效果，從而確定最佳投藥量。采用~600mm、H700mm 陶粒微絮凝過濾器，濾速控制在10m／11。
2．2．2 納濾膜裝置
納濾膜(膜材料為聚酰胺)是一種介于超濾和反滲透的分離膜，本裝置采用的是美國Trisep公司的TS80—4040納濾膜，其基本性能見表2。并聯(lián)方式運行，操作壓力為0．3～ 0．7MPa，淡水回收率75％ 。
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3 結(jié)果與討論
3．1 最佳投藥量
在原水濁度為270NTu、PH=7．5、水溫20℃ 時，考察了不同的聚合鋁投加量對原水濁度的去除效果。試驗結(jié)果見圖2。由混凝試驗可知，聚合鋁投加量在30mg／L，上清液濁度達到約2．0NTU 時，出現(xiàn)最佳投藥量。由于納濾膜分離技術(shù)可以達到0．0l m 數(shù)量級的固液分離，所以投加混凝劑的主要目的是使水中的懸浮物形成微絮凝體，而無需形成依靠重力沉降的顆粒尺寸。因此，本研究采用聚合鋁投加量為12mg／L，考察組合工藝對礦井水的處理效果。
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3．2 納濾膜組合工藝對礦井水處理的試驗
膜分離技術(shù)的一個重要問題是膜污染，本研究采用周期反曝氣運行方式以吹脫沉積在膜表面的泥餅層。過濾周期為T=30min，3min反曝氣運行方式，在平均膜通量45L／(m ·h)條件下穩(wěn)定運行2周，考察了納濾膜工藝對含懸浮物礦井水的處理效果，結(jié)果見圖3、圖4。
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試驗考察了強化微絮凝和納濾膜過濾出水的濁度和細菌含量，并對系統(tǒng)出水的其他指標(biāo)進行了檢測。由圖3可以看出，系統(tǒng)的進水細菌含量為230～270CFU／mL，強化微絮凝的出水中細菌含量為100～130NFU／mL，說明強化微絮凝能夠去除一部分細菌，系統(tǒng)出水的細菌含量為l5～5ocFU／mL，平均出水含量為30CFU／mL，系統(tǒng)對細菌平均去除率為88％，說明納濾膜對細菌有很好的處理效果，不需再加消毒裝置。圖4表明，進水濁度為220～300NTU，系統(tǒng)出水的濁度始終小于1．0NTU，平均出水濁度為0．60NTU，系統(tǒng)對濁度的去除率超過99％。對系統(tǒng)出水的其他各項指標(biāo)每日監(jiān)測一次，其平均值見表3。從表中可以看出，系統(tǒng)的出水均達到用水標(biāo)準(zhǔn)。
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4 結(jié) 論
采用納濾膜組合工藝處理含懸浮物礦井水， 系統(tǒng)在過濾周期為T=30rain，反曝氣沖洗時間為3rain，投加聚合鋁的最佳投藥量在12mg／L條件下的試驗結(jié)果表明，系統(tǒng) 對礦井水中CODMn去除率為97．1％ ，濁度去除率為99．8％ ，硬度和色度去除率分別為97．5％和94．5％，納濾膜工藝不需要加濾消毒，細菌的去除率為88％，出水達到廠區(qū)用水要求。
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