矿井水的水质特点

为了减少煤炭生产开发对环境的影响及提高水资源综合利用水平，《煤炭工业发展“十三  五”规划》提出到2020年全国矿井水综合利用率达到80%左右的目标。我国部分地区因水资源 缺乏及环境承载力低而导致其矿井水矿化度高 ，为减少矿井水对生态环境的影响 ，部分西部矿  区的矿井水要求实现零排放。

针对矿井水水质的特点：

1、煤矿矿井水的悬浮物含量明显高于地表水 ，且很不稳定 ，感官性状差；

2、悬浮物粒度小、比重轻、沉降速度慢 ，矿井水中悬浮颗粒直径较小 ，平均只有2~8um；

总悬浮物中约85%以上的粒径在50um以下；煤粉的平均密度一般只有1.3~1.6g/cm³ ,  明显小 于地表水中泥沙颗粒物的平均密度1.9 ~ 2.6g/cm³；

3、含有机污染物。除了煤粉本身就是有机物以外 ，水体中还含有少量的废机油、乳化油、腐 烂废坑木、井下粪便等有机物来源；

4、矿井水中悬浮固体多为有机物（煤粉）和无机物（岩粉）的复合体 ，且不同煤化阶段的煤 分子结构大不相同 ，煤粒表面所带电荷数量也不相同， 因而其亲水程度差异较大。90%的悬浮  物介于悬浮体和胶体态之间 ，电位位于－20 ~ 30mV之间 ，电荷之间的相互排斥 ，造成矿井水 中悬浮物无法自然沉降。

矿井水处理技术往往采用混凝预处理工艺+膜法深度处理的组合工艺来进行净化。

矿井水处理的工艺选择和比较

矿井水处理技术目前要达到的两个目标是：减药甚至是无药、短流程及节省占地空间。 这两个目标全部都指向了陶瓷膜产品作为矿井水的预处理技术。

陶瓷膜产品应用于矿井水处理目前已经升级到第三代技术 ，分别是：

1、第一代陶瓷膜矿井水处理技术

1.1 采用氧化铝材质的陶瓷膜元件；

1.2 为了增加膜系统的抗污染能力 ，设置3m/s ~ 5m/s的膜面流速 ，系统装机功率高， 吨水1 ~ 1.5 kW·h；

1.3 设计通量一般设计在150~200LMH， 100m³/hr的陶瓷膜系统需要500㎡的装机膜面积；

1.4 陶瓷膜机械强度高 ，可以摒弃泵反洗（大流量、低扬程）的反洗方式 ，而采用气顶水的压力罐清 洗方式（低流量、高扬程） ，提高系统回收率；

1.4 膜组件体积大 ，膜元件φ30或φ40mm的 ，安装和拆卸工作量大 ，不方便检修；

1.5 内压式管式膜元件 ，需要根据进水悬浮物含量调整不同流道直径的膜元件。进水悬浮物含量越高，设备体积越大。

2、第二代陶瓷膜矿井水处理技术

2.1 采用碳化硅材质的管式陶瓷膜元件；

2.2 设计通量一般设计在200~300LMH，100m³/hr的陶瓷膜系统需要350㎡的装机膜面积；

2.3 膜组件体积大，膜元件φ40mm，安装和拆卸工作量大，不方便检修；

2.4 针对低悬浮物的矿井水（进水TLSS＜500ppm），取消了高膜面流速的设计，而采用死端过滤、间歇排浓的运行方式，膜系统能耗可以降低至0.06~0.1 kW ·h；

2.5 需要纳米气泡气浮来讲进水悬浮物含量进行控制。

3、第三代陶瓷膜矿井水处理技术

3.1 采用碳化硅材质的平板膜元件或革新式产品碳化硅陶瓷芯柱式膜；

3.2 设计通量一般设计在200~300LMH， 100m³/hr的陶瓷膜系统需要350㎡的装机膜面积；

3.3 进水悬浮物含量＜2000ppm的情况下采用碳化硅陶瓷芯柱式膜；进水悬浮物含量＞2000ppm的情况下采用碳化硅平板膜膜罐；

3.4 膜系统能耗可以降低至0.06~0.1 kW·h；

3.5 无需预处理来降低悬浮物含量。

碳化硅膜的特点

碳化硅膜采用重结晶工艺烧制 ，烧结温度为2400℃ ,  在烧结过程中碳化硅骨科之间的烧结颈部是固态→气态    → 固态的相变过程 ，开孔率高达45%以上 ，形成的过滤通道连通性强 ，再加上碳化硅材天生的亲水性（接触角仅 0.3 °)  纯水通量高达3200LMH。亲水疏油。

碳化硅等电点在pH3附近 ，膜表面在较宽的pH范围内都能保持负电荷 ，提高了膜表面的耐污染能力。

优异的化学稳定性 ，可在极端环境下工作（pH值1-14皆可） ；可根据污染银子的特点制定丰富的清洗方案； 氧化剂全耐受 ，包括臭氧和羟基自由基。

碳化硅平板膜及案例介绍

碳化硅平板膜采用高纯度碳化硅粉在高温下烧结而成 ，是目前亲水性和抗污染能力最好 的膜材料。

高负电荷的膜表面 ，在较宽的pH范围内都能保证膜表面优异的耐污染特性；

 理想的操作条件——PAC添加量pH小于6时 ，膜表面能保持-25~-30毫伏的负电 ，使溶解性有机碳 与透明外聚合物颗粒难以附着在膜表面；

能很轻易地将水体中带负电荷的物质从膜表面清洗掉 ，比如 ：细菌、水藻、 MLSS、透明外聚合物颗粒以及油类物质。

碳化硅平板膜元件与 膜组件主要技术参数

1）悬浮物浓度

浓度范围： 1000~4000mg/l

平均浓度 ：2335.51mg/l

2）进水浊度

浓度范围 ：2000~8000NTU

平均浓度 ：6632.82NTU

3） 出水浊度

基本小于0.5NTU ，平均浊度为0.2NTU

注：进水污染物浓度波动较大 ，其中最大浓度为

10850mg/l（浊度 ：26040NTU）， 出水水质依旧良好， 出水浊度为0.168NTU。

1500吨 / 天正压平板膜 &RO 系统

本产品是一款打破了无机膜与有机膜应用场景边界的革新式产品 ，兼具了陶瓷膜产 品坚固耐用与有机膜产品装填密度高的优点 ，使用方法与有机膜柱式膜高度接近 ，弥补 了超滤膜技术对进水水质要求高、反洗水耗高、有断丝风险的缺点 ，能提高超滤系统的 得水率和减少化学清洗成本。

碳化硅柱式陶瓷膜是内置多支碳化硅陶瓷滤芯拼接而成 ，独特的结构设计使每支管 式膜产水和反洗时的流道水力分布更加均一 ，反洗恢复效果突出。

产品特征和优势

★ 核心材料碳化硅相对于氧化铝是更先进与理想的陶瓷膜材料， 具有更佳的亲水性、更高的孔隙率、优异的清洗恢复能力、无惧油污污染；

★ 机械强度高无断丝风险 ，耐磨性和抗冲击性号 ，长期运行产 水水质稳定；

★ 抗污染性能好 ，耐进水波动 ，长期运行通量稳定；

★ 化学稳定性好 ，耐酸碱、耐强氧化剂、耐高温、有机溶剂， 耐清洗且清洗后通量易恢复；

★ 过滤精度高(最高20nm)可有效去除水中颗粒物、胶体、微 生物、有机物等污染物质；

★ 系统预处理要求低 ，降低了系统总投资和运行成本；

★ 垂直安装 ，标准化和模块化设计 ，简化系统管路；

★ 具有竞争力的投资成本与卓越的生命周期；

★ 与传统的有机膜超滤系统兼容。

500吨/小时矿井水碳化硅陶瓷芯柱式膜系统

进水TLSS = 50~2000ppm

产水TLSS＜1ppm、浊度＜0.2NTU