西部矿区高矿化度矿井水膜蒸馏处理技术

摘要

西部煤矿矿井水有相当比例为高矿化度矿井水,典型的处理工艺产品水符合再生水要求,但存在前期投资高、工艺复杂、处理成本高等问题。统计数据显示,西部7个大型煤炭基地太阳能和地热资源均属于丰富或较丰富。为实现高矿化度矿井水大规模低成本的处理,可充分利用西部太阳能、地热能和工业余热丰富的优势,采用膜蒸馏技术进行处理。其优势主要体现在:可利用低成本热源、浓缩倍数高、工艺流程短、产水水质好、膜污染(润湿)程度轻等。深入阐述了膜蒸馏与太阳能和地热能的结合工艺,指出太阳能膜蒸馏可用于反渗透浓水的地面深度浓缩;地热膜蒸馏则可直接在井下处理高矿化度矿井水,产水回用井下或地面,浓水井下封存,可大幅降低矿井水“零排放”的成本。以宁东地区100 t/h矿井水处理规模为例,分别测算了太阳能膜蒸馏所需的光热面积和地热膜蒸馏所需的换热器长度。结果显示反渗透串联膜蒸馏处理100 m^(3)/h矿井水所需的光热面积约为8 257 m^(2),可充分利用处理站和蓄水池顶部空间,基本做到不新增占地。地热膜蒸馏井下直接处理100 m^(3)/h矿井水所需的换热器长度约为9 435 m,所需的PTFE中空纤维疏水膜面积为8 333~12 500 m^(2),采煤工作面上覆层或下伏层的广袤岩土可满足地热膜蒸馏所需的换热空间。