膜分离技术在高盐矿井水深度处理中的应用

膜分离技术在高盐矿井水深度处理中的应用

王鹏

江苏久吾高科技股份有限公司江苏南京211808

摘要：本文对超滤技术，纳米过滤技术，反渗透等膜处理工艺在高盐矿井水深度处理中的应用进行了介绍，并对不同的膜分离技术所具有的不同特点进行了分析，之后总结了膜分离技术在高岩矿井水深度处理中的应用要点，同时将不同膜组合技术进行了对比，并列举出了一些典型的高盐矿井水深度处理中应用膜分离技术的例子，期望以此来为后续的同类工程提供参考。

关键词：高盐矿井水；膜分离技术；脱盐；减量化；物料提浓；分盐

引言

我国的高盐矿井水的分布较为集中，其主要分布在水资源较为短缺的西北及北部地区，并且在高盐矿井水的周围多数都设有煤化工企业，并且根据我国国务院所颁布的《水十条》中“就近利用、生态优先”的原则，进行了常规处理的矿井水除了供给矿井自用之外，剩余的充足水量要优先提供给煤化工企业。同时，因为常规的处理方式无法有效的去除水中的溶解型固体，难以满足企业生产所需用水的要求，将这些水对外排放又会造成环境的污染，所以对其进行深度处理是十分有必要的。

１膜分离技术概述

膜分离技术指的是利用天然或者是人工合成的一种高分子薄膜作为介质，并借助我外界的能量或者是化学位差，推动双组分或多组份的溶质和溶剂进行分离、提纯以及浓缩的技术方法，膜分离技术具有效率高、能耗低、便于操作等特点，同时对环境的污染较小，是废水处理过程中的一种有效技术，膜分离机理包括着膜表面的物理截留、微孔内吸附、位阻截留以及静电排斥截留，并且根据膜的孔径大小以及截留机理的不同将其分为不同的种类，详见表1

2.2工艺概述

高盐矿井水的深度处理工作的基本要求就是在经济条件允许的前提下，最大程度的实现对各类物质进行分离和回收利用，例如产水回用、分盐结晶等。此外，膜分离技术还可以有效地降低水中的杂质含量，实现零排放和资源化利用的目标。

３膜分离技术分析及应用

3.1预处理分析

在进行膜分离工艺时，因为原水中的TDS和硬度较高，就会使大分子的物质吸附在分离膜上，并且还会再膜元件内不断地被浓缩，当大分子被浓缩到超过它的溶解度极限时，就会造成堵塞，对膜造成污染，对膜的通量造成严重的影响，所以就有必要在进行膜分离工艺之前进行预处理，进行预处理的主要目的是将原水中的各种污浊物以及大分子物质进行处理，使得出水的水质能够满足后续处理设备的要求。这样做可以保证污水处理设备能够高效、高质量的运行。

3.1.1预处理除浊

预处理中的除浊工作主要是对固体颗粒造成的膜拥堵问题进行解决，即有效地去除SS。一般来说，进行预处理时，企业会采用“混凝沉淀+过滤技术”进行预处理过程中的除浊工作。进行混凝沉淀的主要有机械搅拌澄清池、高密度沉淀池等，其中的高密度沉淀池结合了软化澄清等技术，提高了沉淀的效果。但是其表面的负荷较高。

在进行废水处理时，进行过滤的设备主要有V型滤池、多介质过滤器等。V型滤池所采用的时均质滤料，这使得其出水的水质较为稳定，并且采用了气水反冲洗的技术对滤池的横向表面进行冲洗，提高了反冲洗的质量，一般情况下，V型滤池在水量较大的脱水环节的应用较为广泛，而多介质过滤器因为设备的规格受限，并且对水质的适应性较差，使得多介质过滤器一般应用在水量较小的二次浓缩环节。

3.1.2预处理除硬、除硅

预处理工作中的除硬除垢工作主要是对膜中所出现的结垢性污堵进行处理，一般企业所采用的方式时在水中加入阻垢剂，利用药剂转化法和离子交换法进行污水的除硬工作，一般情况下，利用药剂软化法进行除垢适用于水量较大、硬度较高的污水处理，并且药剂转化法还分为石灰－纯碱法和石灰法两种方法。而离子交换法因为设备容量较小，导致离子交换法一般应用于水量较小、对水质要求较高的二级除硬当中。

3.1.3预处理除杂

预处理过程中的除杂工作过主要是针对微生物对膜造成污染的问题。即有效地去除COD以及对污水进行杀菌处理。对于盐分较小的污水，一般会采用投加杀菌剂的方法来进行除杂，而对于盐分较大的污水会采用高分氧化法进行除杂。

3.2在脱盐及减量化方面的应用

3.2.1在脱盐方面的应用

在进行污水的脱盐处理时，一般企业会采用超滤+反渗透双膜法进行午睡的我脱盐处理，超滤是在反渗透处理之前进行的，它对反渗透处理过程中的膜通量、清洗周期、操作成本等都有着至关重要的作用，一般情况下，反渗透工作一般采取的是普通反渗透技术。而较为常见的超滤方式有压力式超滤以及浸没式超滤两种。将超滤的两种方法进行对比可以看出，相对于压力式超滤来说，浸没式超滤对进水的水质要求较高，抗污染能力也较强，并且相对于压力式超滤来说，浸没式超滤的清洗工作也较为便捷。但是因为需要建立膜池，并且膜的费用较高，所以浸没式超滤技术在矿井高盐水工程中的应用较少。

3.2.2在减量化方面的应用

目前在二次浓缩工艺上应用的反渗透技术主要有海水反渗透、高效反渗透、碟管式反渗透等工艺。通过对这些工艺进行对比，我们可以发现，高效反渗透相对于海水反渗透来说，高校反渗透的预处理要求更加的严格，需要通过软化工艺来去除水中的硬度，并且再通过对污水进行脱气处理来去除水中的二氧化碳。并且可以在高PH值得条件下进行，有效得提高产水率。但是这种技术在进行预处理时，酸、碱的再生耗量较大，并且再生废水加大了后续工作的难度和装置规模，在实际案例中，中煤图克采用了高效反渗透技术，中天合创采用了海水反渗透技术，两种技术的处理成本基本在450元到550元每立方米之间。

3.3在物料提浓方面的应用

离子交换膜是电渗析技术（ＥＤ）的核心部分，其主要工作原理就是对溶液中的阴离子和阳离子在直流电场的作用下具有选择透过性，并且通过阴离子和阳离子的交替排布从而形成浓室和淡室。电渗析技术一般会应用于机械式蒸汽再压缩和多效蒸发，主要作用是在蒸发结晶环节对超浓盐水进行物料提浓以及高倍压缩。通过对机械式蒸汽再压缩和多效蒸发进行比较可以看出，这两种技术是目前我国进行物料提浓的主流技术，但是在含盐量适中的矿井中工作的时候会出现能耗偏高，投资成本较高的问题。

3.4在结晶分盐方面的应用

目前国内的高盐矿井水处理企业所用的分盐技术主要有膜法分盐、热法分盐两种，其中，膜法分盐主要是通过对纳滤膜的合理利用来分离截留一二价离子，从而进行硫酸钠和氯化钠的分离工作，最终在通过蒸发结晶来得到硫酸钠晶体和氯化钠晶体，同时因为纳滤膜的型号有所不同，对高盐分水中的各种物质的截留率也有所不同，所以在应用纳滤膜之前相关人员应对其进行筛选。

3.5展望

在进行脱盐处理时，合理的使用膜分离技术可以有效提高盐矿井水的处理效率，并且膜分离技术相对于传统的过滤方法来说，具有极高的化学稳定性并且耐酸性、耐碱性、耐氧化性较高，同时还具有使用寿命长、处理效率高，易于清洗等诸多优点，在高盐矿井水处理行业中具有十分广阔的发展前景。

４结语

综上所述，我国的高盐矿井水处理的膜分离技术已经逐渐成熟，并且运行起来有着较高的稳定性，但是同时具有着成本较高的缺陷，其主要原因是膜产品多是通过国外进口的，所以希望我国的专业人士对膜分离技术的研究引起高度的重视，提高国产膜的质量和使用寿命。

参考文献：

［１］中国环境报．水污染防治行动计划［Ｍ］．北京：人民出版社，２０１５．

［２］苗立永，王文娟．高矿化度矿井水处理及分质资源化综合利用途径的探讨［Ｊ］．煤炭工程，２０１７，４９（３）：２６－２８，３１．

［３］王保国，吕宏凌，杨毅．膜分离技术在石油化工领域的应用进展［Ｊ］．石油化工，２００５，３５（８）：７０５－７１０．