反渗透法处理矿排水试验研究
陈浩+丁厚钢+商颖欣
摘要：使用反渗透小型试验机进行了某煤矿矿排水的处理试验，对处理效果进行了研究，并研究了不同工作压力对反渗透法处理矿排水效果的影响。
关键词：反渗透；矿排水；工作压力
中图分类号：TE991.2 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2017）03-0189-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.102
Abstract： The treatment effect of a mine mine drainage was carried out by using a reverse osmosis small-scale testing machine. The effect of different working pressure on the drainage effect of reverse osmosis was studied.
Key words： reverse osmosis； mine drainage； working pressure
高矿化度矿井水无机盐总含量大于1000mg/ L ，主要含SO42-、Cl- 、Ca2+、K+、Na+等离子，硬度相应较高。当前高矿化度矿井水的处理方法有：离子交换法、反渗透、电渗析脱盐、浓缩蒸发等[1]。
反渗透现象早在1758年由阿贝·诺伦特首次证明，至20世纪50年代，科学家开始利用反渗透作为溶液中溶质和溶剂的有效分离方法，并使其成为一种实验室技术[2]，随着技术的不断发展，目前反渗透已经发展为一种成熟的水处理技术[3]。反渗透用于矿排水的试验研究也早已开展，陈伟山、王凯等对反渗透处理尾矿废水进行了研究[4]，王建泰、李天增等对反渗透处理尾矿废水脱盐率的影响因素进行了研究[5]。本试验目的为研究反渗透法处理矿排水的效果，以及不同工作压力对处理效果的影响。
1 试验材料与方法
1.1 试验材料
本次试验选用某煤矿矿排水，此矿排水在煤矿现场经絮凝沉淀初步处理，溶解性总固体、总硬度等水质指标有所降低，初步处理后的矿排水水质见表1。
试验仪器选用反渗透膜小型实验机，实验机自带进水泵，可调节进水压力。反渗透膜为聚酰胺复合膜，膜规格Φ46×L305，过滤面积 0.4m2。
1.2 试验方法
（1）利用实验机自带进水泵，将矿排水吸入实验机进行深度净化，设置不同的工作压力，对处理后的净水进行水质检测，并測定净水和反渗透产生浓水的出水流量。
（2）工作压力设置为1.0 MPa，开始试验，持续24h，分别在0.5h、1h、8h和24h取样检测净水水质。试验开始20min后测定净水和浓水的出水流量。
（3）工作压力依次设置为2.0 MPa、3.0 MPa、4.0 MPa，分别重复上述第（2）步试验步骤。
2 试验结果及讨论
2.1 处理效果分析
四个工作压力下，净水各水质参数的去除率见表2、表3。从中可见，反渗透法处理效果明显，矿排水原水中含量较高的溶解性总固体、硫酸盐、钠、氟4个水质参数中，溶解性总固体去除率在88.2%以上，硫酸盐去除率在88.7%以上，钠去除率在88.7%以上，氟去除率在80%～90%之间。矿排水原水中含量较低的总硬度、化学耗氧量2个参数的去除率也可达到60 %以上。在全部4个压力的试验中，均从0.5h即可达到较高去除率，至试验结束的24h，各时间点去除率均维持较高水平且无较大波动，说明处理效果比较稳定。
净水水质结果表明，矿排水经反渗透处理后，净水出水水质较原水有大幅提高，且处理效果稳定。
2.2 不同工作压力处理效果对比分析
随着工作压力由1.0 MPa提高到4.0 MPa，原水处理速度即原水的进水速度略有下降，从1080mL/min降至1030mL/min，下降幅度4.6%；净水的出水率有明显提高，从12.0%提高到27.2%；溶解性总固体、硫酸盐、钠3个项目的去除率，基本为逐渐下降，但下降幅度不大；总硬度、氟、化学耗氧量3个项目去除率无明显下降趋势。
从试验数据可见，随着工作压力的提高，净水的出水率提高显著，处理后可优质利用的水量明显增大，处理效果及处理速度略有降低，但对出水水质和处理速度的影响较小。
3 试验结论
反渗透法可实现对矿排水的深度处理， 1.0MPa～4.0 MPa工作压力下处理效果均较好，溶解性总固体、硫酸盐、钠、氟4个水质参数去除率可达80%～95.5%，总硬度、化学耗氧量去除率在60%以上。
随着工作压力由1.0MPa提高至4.0 MPa，各项水质参数去除率略有下降，处理速度略有降低，但净水的出水率提高显著，工作压力4.0 MPa时净水率可达27.2%。
参考文献
[1]刘勇，孙亚军，王猛.矿井水水质特征及排放污染[J].洁净煤技术，2007，13（3）：83-85.
[2]邵刚.膜法水处理技术及工程实例[M].北京：化学工业出版社，2002.
[3]R.劳顿巴赫，R.阿尔布雷希特.膜分离方法—超滤和反渗透[M].北京：化学工业出版社，1991.
[4]陈伟山，王凯，胡晓晖，孙星凡，张璇.反渗透处理尾矿废水的应用研究[J].金属矿山，2008 ，387 （9）：146-148.
[5]王建泰，李天增，苏宏，郑梅，陈伟山.反渗透处理尾矿废水脱盐率影响因素研究[J].工业水处理，2009，29（2）：32-34.
收稿日期：2017-05-10
作者简介：陈浩（1980-），男，研究生，毕业于中国海洋大学，工程师，研究方向为水文地质与工程地质。
摘要：使用反渗透小型试验机进行了某煤矿矿排水的处理试验，对处理效果进行了研究，并研究了不同工作压力对反渗透法处理矿排水效果的影响。
关键词：反渗透；矿排水；工作压力
中图分类号：TE991.2 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2017）03-0189-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.102
Abstract： The treatment effect of a mine mine drainage was carried out by using a reverse osmosis small-scale testing machine. The effect of different working pressure on the drainage effect of reverse osmosis was studied.
Key words： reverse osmosis； mine drainage； working pressure
高矿化度矿井水无机盐总含量大于1000mg/ L ，主要含SO42-、Cl- 、Ca2+、K+、Na+等离子，硬度相应较高。当前高矿化度矿井水的处理方法有：离子交换法、反渗透、电渗析脱盐、浓缩蒸发等[1]。
反渗透现象早在1758年由阿贝·诺伦特首次证明，至20世纪50年代，科学家开始利用反渗透作为溶液中溶质和溶剂的有效分离方法，并使其成为一种实验室技术[2]，随着技术的不断发展，目前反渗透已经发展为一种成熟的水处理技术[3]。反渗透用于矿排水的试验研究也早已开展，陈伟山、王凯等对反渗透处理尾矿废水进行了研究[4]，王建泰、李天增等对反渗透处理尾矿废水脱盐率的影响因素进行了研究[5]。本试验目的为研究反渗透法处理矿排水的效果，以及不同工作压力对处理效果的影响。
1 试验材料与方法
1.1 试验材料
本次试验选用某煤矿矿排水，此矿排水在煤矿现场经絮凝沉淀初步处理，溶解性总固体、总硬度等水质指标有所降低，初步处理后的矿排水水质见表1。
试验仪器选用反渗透膜小型实验机，实验机自带进水泵，可调节进水压力。反渗透膜为聚酰胺复合膜，膜规格Φ46×L305，过滤面积 0.4m2。
1.2 试验方法
（1）利用实验机自带进水泵，将矿排水吸入实验机进行深度净化，设置不同的工作压力，对处理后的净水进行水质检测，并測定净水和反渗透产生浓水的出水流量。
（2）工作压力设置为1.0 MPa，开始试验，持续24h，分别在0.5h、1h、8h和24h取样检测净水水质。试验开始20min后测定净水和浓水的出水流量。
（3）工作压力依次设置为2.0 MPa、3.0 MPa、4.0 MPa，分别重复上述第（2）步试验步骤。
2 试验结果及讨论
2.1 处理效果分析
四个工作压力下，净水各水质参数的去除率见表2、表3。从中可见，反渗透法处理效果明显，矿排水原水中含量较高的溶解性总固体、硫酸盐、钠、氟4个水质参数中，溶解性总固体去除率在88.2%以上，硫酸盐去除率在88.7%以上，钠去除率在88.7%以上，氟去除率在80%～90%之间。矿排水原水中含量较低的总硬度、化学耗氧量2个参数的去除率也可达到60 %以上。在全部4个压力的试验中，均从0.5h即可达到较高去除率，至试验结束的24h，各时间点去除率均维持较高水平且无较大波动，说明处理效果比较稳定。
净水水质结果表明，矿排水经反渗透处理后，净水出水水质较原水有大幅提高，且处理效果稳定。
2.2 不同工作压力处理效果对比分析
随着工作压力由1.0 MPa提高到4.0 MPa，原水处理速度即原水的进水速度略有下降，从1080mL/min降至1030mL/min，下降幅度4.6%；净水的出水率有明显提高，从12.0%提高到27.2%；溶解性总固体、硫酸盐、钠3个项目的去除率，基本为逐渐下降，但下降幅度不大；总硬度、氟、化学耗氧量3个项目去除率无明显下降趋势。
从试验数据可见，随着工作压力的提高，净水的出水率提高显著，处理后可优质利用的水量明显增大，处理效果及处理速度略有降低，但对出水水质和处理速度的影响较小。
3 试验结论
反渗透法可实现对矿排水的深度处理， 1.0MPa～4.0 MPa工作压力下处理效果均较好，溶解性总固体、硫酸盐、钠、氟4个水质参数去除率可达80%～95.5%，总硬度、化学耗氧量去除率在60%以上。
随着工作压力由1.0MPa提高至4.0 MPa，各项水质参数去除率略有下降，处理速度略有降低，但净水的出水率提高显著，工作压力4.0 MPa时净水率可达27.2%。
参考文献
[1]刘勇，孙亚军，王猛.矿井水水质特征及排放污染[J].洁净煤技术，2007，13（3）：83-85.
[2]邵刚.膜法水处理技术及工程实例[M].北京：化学工业出版社，2002.
[3]R.劳顿巴赫，R.阿尔布雷希特.膜分离方法—超滤和反渗透[M].北京：化学工业出版社，1991.
[4]陈伟山，王凯，胡晓晖，孙星凡，张璇.反渗透处理尾矿废水的应用研究[J].金属矿山，2008 ，387 （9）：146-148.
[5]王建泰，李天增，苏宏，郑梅，陈伟山.反渗透处理尾矿废水脱盐率影响因素研究[J].工业水处理，2009，29（2）：32-34.
收稿日期：2017-05-10
作者简介：陈浩（1980-），男，研究生，毕业于中国海洋大学，工程师，研究方向为水文地质与工程地质。
