探討反滲透水處理技術在煤礦礦井廢水處理中應用的技術經濟可行性
近年來，我國每年排汙水量約400-500億M3，經處理後排放的僅15-25%，由於汙水到處橫流，使我國各大水源都產生不同程度的汙染，水環境嚴重惡化[4]。所以，加強汙水深度治理，使之不僅達標排放而且還可大量回用，非常必要，這對改善水環境、緩解水資源的不足，節約寶貴的水資源都是十分重要的。城市及工業汙水經過深度處理後可用於農業灌溉、工業生產、城市景觀、市政綠化、生活雜用、地下水回灌和補充地表水等方麵的應用[8]。傳統水處理技術能夠消除部分汙染物，將、BOD以及重金融等汙染物指標降到安全排放標準或雜用（中水）標準，但無法完全消除排水中所含的微量溶解性汙染物。采用反滲透膜技術可徹底去除這些汙染物，實現嚴格意義下的汙水再生。用傳統處理工藝和膜技術集成，可將汙水或廢水變成不同水質標準的回用水，或使之循環回用，這樣即緩解了供求矛盾，又減少了汙染，還可促進環保產業的發展[6]。
1汙水廢水資源化技術及應用簡介
水環境質量的嚴重惡化和經濟的高速發展，迫切要求有相應的汙水廢水資源化的技術。在這一領域中膜分離技術占有重要的位置和作用。膜分離作為一項高新技術在近40年來迅速發展成為產業化的高效節能分離技術過程。40多年，電滲析、反滲透、微濾、超濾、納濾、滲透汽化，膜接觸和膜反應過程相繼發展起來，在能源、電子、石化、醫藥衛生、化工、輕工、食品、飲料行業和日常生活及環保領域等均獲得廣泛的應用，產生了顯著的經濟和社會效益。社會的需求使膜技術應允而生，也是社會的需求促使膜技術迅速發展，使膜技術不斷創新、技術進步，完善，成為單元操作，成為集成過程中的關鍵[1] [9]。
1．1連續膜過濾技術（CMC）
中空纖維膜由於比表麵積大，膜組件的裝填密度大，所以設備緊湊；這種膜因紡製而成，工藝簡單，所以生產成本一般低於其它的膜：由於沒有支撐層均可以反向清洗，特別是一些耐汙染性好，對氧化性清洗劑耐受性好的膜的出現，使得在大規模的汙水處理工程中，中空纖維膜的應用有獨特的優勢[1] [7]。
CMF技術的核心是高抗汙染膜以及與之相配合的膜清洗技術，可以實現對膜的不停機在線清洗清洗，從而做到對料液不間斷連續處理，保證設備的連續高效運行。
CMF目前主要用於大型城市汙水處理廠二沉池生水的深度處理回用，海水淡化或大型反滲透係統的預處理。地表水地下水淨化、飲料澄清除濁等。
1．2膜生物反應器（MBR）
膜生物反應器是膜分離技術和生物技術結合的新工藝。用在汙水廢水處理領域，利用膜件進行固液分離，截留的汙泥或雜質回流至（或保留）在生物反應器中，處理的清水透過膜排水，構成了汙水處理的膜生物反應器係統，膜組件的作用相當於傳統汙水生物處理係統中的二沉池[4]。
MBR中使用的膜有平板膜、管式膜和中空纖維膜，目前主要以中空纖維膜為主。
生活汙水經MBR處理後，生水水源已達到很高的水標準。此方法不僅限於處理生活汙水，MBR技術也廣泛地用於染色廢水，洗毛廢水、肉類加工汙水等水處理係統。MBR係統的另一個特點是規模可大可小，小裝置可用於一個家庭，大型裝置日處理量可達數萬立方米。
1．3反滲透技術（RO）
反滲透技術是20世紀60年代初發展起來的以壓力為驅動力的膜分離技術。該技術是從海水、苦鹹水淡化而發展起來的，通常稱為“淡化技術”。由於反滲透技術具有無相變，組件化、流程簡單，操作方便，占麵積小、投資少，耗能低等優點，發展十分迅速。RO技術已廣泛用於海水、苦鹹水淡化，純水、超純水製備，化工分離、濃縮、提純，廢水資源化等領域。工程遍布電力、電子、化工、輕工、煤炭、環保、醫藥、食品等行業。
廢水資源化是有開發增量淡水資源與保護環境雙重目的。無機係列廢水處理與海水苦鹹水淡化采用同類裝並具有較多共性工藝技術。RO可使廢液中的銅、鉛、汞、鎳、銻、鈹、砷、鉻、硒、銨、鋅等離子脫除除90-99%。
目前，反滲透技術在城市汙水深度處理，一些工業廢水深度處理方麵的應用受到了高度重視，包括中水回用，汙水處理廠二級出水的深度處理，經初級處理後的工業廢水深度處理製取優質淡水。中東不少缺水國家，在大量采用反滲透海水淡化技術的同時，引入反滲透技技術處理二級汙水，出水水質可達TDS ≤80mg/L，擴大了淡水資源。如中東地區、澳大利亞、新加坡等國都有這方麵的大型工程實例[9]。
1．4集成膜過程汙水深度處理方法
集成膜過程是將超濾/微濾與反滲透（或納濾）結合使用，形成能夠滿足各咱回用目的的汙水深度處理工藝。超濾、微濾可以作為獨立的高級三級處理方法，也是反滲透過程理想的預處理工藝，抗汙染能力強、性能優越的超濾、微濾單元代替了複雜的傳統處理工藝，而且出水品質遠高於三級出水指標，不但完全可以去除汙水中的細菌和懸浮物，對、BOD也有一定的卻除效果。在超濾、微濾之後使用的反滲透膜，其清洗周期由采用傳統預處理工藝的3-4周增加到半年以上，膜壽命可延長到達-6年。膜集成汙水再生工藝具有係統穩定、維護少、占地小、化學品用量少、流程簡單和運行費用低等優點。
新一代中空纖維超濾（微濾）膜與傳統產品相比，具有機械強度高、抗氧化、抗汙染、高通量等特點，在運行工藝上，采用了低壓操作、反衝清洗、氣水衝洗等新技術，使得超濾膜裝置能夠在汙染傾向極強的汙水介質中保持穩定的性能，超濾膜的使用範圍因此擴展到了能適應於多種複雜的介質環境，同時大大擴展了反滲透技術的應用範圍，新一代的超濾膜及其係統應用技術的應用範圍，新一代的超濾膜及其係統應用技術將膜技術帶到了一個全新的時代，徹底改變了膜法水處理技術必須依托於複雜、精細的預處理係統的形象，使膜技術應用於二級出水、三級出水以及多種原廢水等許多複雜的水質體係的深度處理。
1．5傳統處理方法
傳統汙水三級處理工藝，主要的工藝單元有石灰澄清、重碳酸化、絮凝、沉降、過濾和等。根據具體汙水排入物質的成分的不同，處理方式有所差異。傳統處理工藝存在著工藝複雜、水利用率低、化學品消耗量大的弊病，而且由於無法徹底去除生物絮體及膠體物質，致使清洗頻繁，影響了出水水質。
2 礦井廢水處理回用工藝比較
序號
方案1設備
（常規預處理+RO工藝）
方案1設備
（盤式過濾器+RO工藝）
方案3設備
（UF+RO膜組合工藝）
1
加藥裝置
加藥裝置
加藥裝置
2
次氯酸鈉加藥裝置
次氯酸鈉加藥裝置
次氯酸鈉加藥裝置
3
還原劑加藥裝置
還原劑加藥裝置
還原劑加藥裝置
4
加酸裝置
加酸裝置
加酸裝置
5
阻垢劑加藥裝置
阻垢劑加藥裝置
阻垢劑加藥裝置
6
膜殺菌劑加藥裝置
膜殺菌劑加藥裝置
全自動盤式過濾器
7
多介質過濾器
綜合淨水器
全自動超濾裝置
8
活性碳過濾器
全自動盤式過濾器
保安過濾器
9
保安過濾器
活性碳過濾器
高壓泵
10
高壓泵
保安過濾器
反滲透裝置
11
反滲透裝置
高壓泵
清洗裝置
12
清洗裝置
反滲透裝置
控製係統
13
控製係統
清洗裝置
14
控製係統
3礦井廢水處理回用工藝經濟03manbetx 比較
序號
項目
方案1
(元/噸)
方案2
(元/噸)
方案3
(元/噸)
1
反滲透膜組件的更換費用
0.38
0.19
0．38
2
超濾膜組件的更換費用
0.13
3
耗電量
0.63
0.63
0．63
4
的費用
0.12
0.12
0．12
5
次氯酸鈉的費用
0.07
0.07
0.07
6
還原劑的費用
0.10
0.10
0.10
7
加酸的費用
0.02
0.02
0.02
8
阻垢劑的費用
0.375
0.375
0.375
9
膜殺菌劑的費用
0.1
0.1
10
反滲透膜清洗酸堿費用
0.01
0.01
0．01
11
超濾膜清洗酸堿費用
0.01
12
設備折舊費用
0.37
0.3
0．31
13
設備維修保養費用
0.04
0.05
0．04
14
預處理費用
0.1
0.05
0．10
15
係統操作人工費
0.1
0.1
0．1
16
濾芯的更換費用
0.05
0.05
0．05
17
係統總投資
116.2萬元
111萬元
101萬元
18
綜合運行費用
2.465
2.185
2.405
4 結論
（1） 煤礦礦井廢水處理回用的綜合運行費用為：2.185-2.465元/噸。其中膜法的處理費用最低為:2.185元/噸。這樣的價格對幹旱缺水的西北地區是很有吸引力的。（2）用膜法處理煤礦礦井廢水並回用在技術上是完全可靠的，國內外都有成功經驗。
（3）隨著工業的快速發展，水資源的汙染日益嚴重，缺水現象會越來越嚴重，工業廢水的回收利用將會提到議事日程。
（4）從環境保護方麵講，對礦井廢水進行回收再利用具有非常重要的環境意義。
（5）對礦井廢水進行回收再利用，不但可以減少廢水排放量，又可以使廢水資源化，應該說，它是一種水資源再生的希望方法，也是我國實現水資源可持續利用的有效途徑之一。
（6）膜法處理煤礦礦井廢水並回用，不但在技術上和經濟上都是可行的，經濟和環境效益都非常顯著。
參考文獻
[1]邵剛.膜法水處理技術及工程實例[M].北京:化學工業出版社,2002. 256~280.
[2]希利I,舒瓦樂. 水的再淨與利用.北京:中國建築出板社,1985.
[3]貝拉G.利普泰克.環境工程師用冊(上,下冊).北京:中國建築 工業出板社,1987.
[4]高從鍇 .膜分離技術與水資源再利用[m].2003北京水務.2003.9.
[5]張烽,徐平.反滲透、納濾膜及其在廢水處理中的應用[M].膜科學與技術，2003，23（4）：234-236.
[6]馬耀光,馬柏林.廢水的農業資源化利用.北京:化學工業出版社,2002.45~78.
[7]姚誌春.汙水淨化再利用.甘肅水利水電1999.(3):56~60.
[8]雷樂成等,汙水回用新技術及工程設計.北京:化學工程出版社.2002: 453~461.
[9]張葆宗.反滲透水處理應用技術 [M].北京:中國電力出版社,2004. 281~295.
