煤矿井下水处理反渗透膜的污染机理研究

韦文术，ZHANG Jeffery，张健恺，邹 湘，吕顺之，李 然，赵康康,刘雪菲,王 远,3

(1.北京天地玛珂电液系统有限公司, 北京 100013; 2. 江苏新宜中澳环境技术有限公司，江苏 宜兴 214200;3.University of New South Wales, Sydney 2052 Australia)

0 引 言

煤炭矿井水处理工艺相对复杂且处理成本较高，是目前矿井水处理研究中的难点和热点。近年来，为响应环保要求的“零排放”标准，针对煤矿井下水处理的工艺技术提升势在必行。我国矿井水的主要污染物包括悬浮物颗粒(以煤粉和岩粉为主)、可溶性无机盐及有机物[1-3]。采用适宜的水处理工艺使其资源化，可以有效解决矿区水资源短缺和矿井水污染的问题，实现经济与环境的双重效益[4-6]。

水处理领域的脱盐浓缩工艺目的是降低废水中超标的溶解性固体总量(Total Dissolved Solids)，从而达到回收再利用要求。针对矿井水回收处理主要有膜法和热法2大技术。其中，膜法水处理由于设备简单、操作方便、适用范围广、产水质量稳定等优势，被广泛应用于脱盐净水领域[7-9]。经过多年的技术发展，反渗透技术工艺逐渐成熟，已成为矿井水淡化的主要方法，主要包括苦咸水淡化膜BWRO(Brackish Water Reverse Osmosis)、海水淡化膜SWRO(Seawater Water Reverse Osmosis)和碟管式反渗透DTRO(Disc-Tube Reverse Osmosis)等膜元件，其典型的工艺为 BWRO/SWRO+DTRO组合形式[10]。但是，反渗透膜的污染一直是膜法水处理需要解决的重要难题。膜污染与膜的材质、污染物的特性、水体pH值和离子强度等都有一定的关联[11-13]。为此，笔者以山东新巨龙煤矿的井下水样和反渗透膜元件为研究对象，通过对进水水质分析和基于膜诊断手段对膜污染机理进行研究，探究导致膜组件失效的主要原因，从而指导煤矿井下水处理系统中反渗透膜前预处理的工艺流程设计，对提升矿井水处理的经济效益，实现煤炭绿色开采具有推动作用。……