反渗透技术在高矿化度矿井水处理中的应用

X(%) 0.2 71.6 11.2 17.0
分 析 项目 ClS O 42HCO3CO32NO3总硬度 永久硬度 PH
P (m g / L) 4 0 9 9.13 3879.39 14 4 .5 9 19.5 13.75 2 7 7 8 .7 2 2 6 6 0 .13 8.55
C(m mol / L) 115.63 8 0 .7 6 2.37 0.65 0.22
2 工艺方案确定 20 0 9年3月中煤国际工程武汉设计研究
院 派员到现 场与石槽 村 煤 矿筹 建处 交 换 关
于二、三 期工程合并建 设的技 术方案，决定 在 原“ 模 块 式 矿 井 水回收 利 用工 程 初 步 设 计”的 基 础 上 结合 一 期 工 程 模 块 中取得 的 经验 教 训，对原方案 进行优化设 计，优化的 内容主要包括以下几个方面： 2.1 脱盐设备除了能力
数量 84 21 1 1 1 1
单位 支 支 台 台 台 台
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科技创新导报 2013 NO.15 Science and Technology Innovation Herald
图1 转化率与三因素之关系图
2 结果与讨论 2.1 溶剂极性对反应速度的影响[2]
通 过 实 验 表 明（见 表1），溶 剂 极 性 会
影 响 反 应 速 率 。用1 , 2 二 氯 乙 烷 等 极 性 溶 剂，反 应 速 率 较 快，大 约 需 要 0 . 5～4 h 反 应 完 全（转 化 率 达 到 9 0 %）；如 果 采 用甲 苯等 极 性 小或 者 非 极 性 溶 剂，反应 速 度 较 慢，大约需 4～10 h 才能使反应 进行完全。 因 此，我 在 合成使 用了极 性 溶 剂。
X(%) 57.9 40.6 1.2 0.3 0.1
表二 主要设备一览表
名称 膜元件 压力容器 电动慢开门 电动排水门 清洗泵 5微米过滤器
规格说明 增 强型 低 压 反渗 透 膜 P RO C-10 WAV E-60 0P-8-1R 2R-H-4-WH型 70 0G-41型,DN150,4.0M Pa 70 2 Z-4I型,DN8 0,4.0 M P a KKQWH125-160型,Q=130 m3/ h,H=34m ML-70 0型
原 设 计二、三 期 设 4×5 0 m 3/ h 反 渗 透 装 置，能 力 为 2 0 0 m 3/ h，加 上 一 期 工 程 的 1 0 0 m 3/ h ，水 处 理 站 总 脱 盐 能 力 为 3 0 0 m 3/ h 。若 矿 井 排 水 量 4 2 0 m 3/ h，全日1 0 0 8 0 m 3/d ，回 收 率 以7 0 %计， 脱 盐 水 量 为 7 0 5 6 m 3/d ，则 反 渗 透 装 置 日 工 作 需 2 3 . 5 2 h 。这 是 基 于 当 时 尚 不 知 何 时石槽 村 煤 矿 矿 井下 排 水 才 能 达 到 4 2 0 m 3/ h，故 能 力 富 裕 量 较 小 。目前 石 槽村矿主井以及风井的建井期排水量稳 定 在 2 6 0～3 0 0 m 3/ h，副 立 井 尚 未 在 井 下 贯 通，因 此 预 计贯 通 后 排 水 量 很 快 将 达 到 4 2 0 m 3/ h 左 右，故 优 化 设 计 中 将反 渗 透 装 置 改 为 3×7 5 m 3/ h，则 脱 盐 能 力 为 225 m3/ h，加上一期工程的10 0 m3/ h，水 处 理站总脱 盐能力提高到32 5 m 3/ h，全日 工作21.7 h。最大脱盐能力为780 0 m3/d， 则 有一定 的 富 裕 能 力储 备。 2.2 反渗透装置的能量回收问题
1 水质分析 石槽村矿井污水为典型的高矿化污水
水 质，主 要水 质参 数 见 表 一。 水质分析：通 过《宁夏 地 址矿产中心水
质 分 析 报 告》可 以 看 出，石 槽 村 矿 井 水 位 典 型 的 矿 井 高 矿化 水 质，其 中主 要 以硫 酸 盐 及 盐 酸 盐 的 形式 存 在，P H偏 碱 性，用过 滤 设备容易结垢，影响过滤 设备的能力，要想 处 理 后 水质达 到《生活 饮 用水 卫 生 标 准 》 （5749-20 0 6），必须进行脱盐处理。
快 速称 取 样品1-2 g（W2, 精确至0.01 g）于 带 塞 三角 瓶中，加 入 无 二 氧化 。
碳 水 5 0 m L ，2 滴 酚 酞 指 示 剂 ，用 0.1 mol/ L NaOH标 准溶液（浓度M 2）滴 定至微红色不褪。记录 读数V2。
T E BA含 量 按下式 计 算 ： T E B A % = ( 2 2 . 8 M 1V 1) / W 1(13 .7 6 M 2V 2)/ W 2 式中：M1—A g NO3标 准溶 液 的物质的 量 浓 度（m o l / L） V1消耗Ag NO3标 准溶液的体积（m l） W1用 于A g N O 3溶 液 滴 定 的 样 品质 量 （g） M 2— Na OH 标 准 溶 液 的 物质的 量 浓度 （m o l / L） V2消耗NaOH标 准溶液的体积（m l） W 2用于 N a OH溶 液 滴 定 的 样 品质量 ( g )
氯 苄与三乙 胺 的 季 铵 化 反 应 为离子型 取代 反 应 中 的 单分 子 亲 核 取代 反 应 S N1, S N1反 应 中 决 定 步 骤 的 是 作用 物 氯 苄 的电 离。氯苄为中性分子，共价 键的异裂引起电 荷 的 分离，过 渡 状 态 的电 荷 比作用 物 有所 增加：
C 6H5CH 2-Cl— — C 6H5CH 2δ┼…Clδ— —C6H5CH2┼+Cl-!
矿井污水是煤炭开采过程中涌出的地 下水，经 过井下巷 道集中至井下调节池，通 过输送泵至地面污水处理构筑物进行处 理，在 进行中水回用。
石槽 村 矿 井 水回收 利 用工 程 最早立项 于2 0 0 6 年，并直 接 委 托中煤国际工 程 集团 武 汉设 计 研 究 院 进行方案 设 计，要求 水处 理 设 计处 理能力为420 m 3/ h，处 理 后的产品 水质满足生产、生活用水水质 标 准，考虑 到 矿井水含盐 量高、工程投资 大，同时也是作 为 神 华 宁 煤 集 团公司的 第一 个高 矿化 井 水 回收 利用工程，主要工艺包括：预处 理工艺 +脱盐处理工艺组成。
（下转26页)
分 析 项目 K+ Na+ C a 2+ M g 2+ TDS 总矿化度 暂时硬度 总碱度
P (m g / L) 15.50 3 2 4 8 .31 4 41.0 2 4 0 7. 21 12220.82 1 2 2 9 3 .1 2 11 9. 5 0 151.12
C(mmol/L) 0.40 141.30 22.01 33.52
同时由于反渗透装置的浓水压力比较高，如果直接排放将浪费大量电能，采用能量回收装置将浓水的较高能量转移到一段浓水中，增加二段进
水压力，替代增压泵，减少电能消耗。
关键词：石槽村 高矿化度水质 RO-75Z型反渗透装置 能量回收
中图分类号：X703
文献标识码：A
文章编号：1674-098X(2013)05（c）-0024-02
A 3 B 2 C 2 最 好。
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3 结语 为了增 加 产 品 收 率 ，通 常 采 用 使 一 种
原 料 过 量 的 方 法。实 验 表 明，原 料 氯 苄 过 量比原料三乙胺过量更有利于提高收率。 而 且，工业 氯 苄 7 0 0 0 元 左 右/ 吨 比 工业 三 乙 胺 2 0 0 0 0 元 左 右 / 吨 要 便 宜 许 多，从 降 低 生 产成 本上 来讲 也 是 氯苄 过 量更经济、 实 用。溶 剂 极 性 大 , 对 产 物 溶 解 性 小 , 这 里 以1, 2 二氯乙烷 为 最 好。合成苄基三乙 基氯 化 铵 优化 的工艺条 件为：n ( 三乙 胺) ：n ( 氯 苄 ) =1. 0 ：1.1，反 应 温 度 为 8 4℃, 反 应 时 间 为2h,苄基三乙基氯化铵收率99%以上 。
溶剂极性增加对作用物影响不是很 大，却 使 过 渡 状 态 能 量 大 幅 降 低，最 终 使 反 应 的 活 化 能 降 低，反 应 速 度 度 加 快。 2.2 正交实验[6]
选 用1, 2 二氯 乙烷 等 极 性 溶 剂 ,使 反 应 具 有 较 好 的 收率。在 此 基础 上 为 考察各因 素 对 产品 收 率 的 影 响，优化 工 艺 条 件 选 择 了L9(3 4)正交 表，设 计实验。
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反渗透技术在高矿化度矿井水处理中的应用
姜福祥 （宁夏煤业集团灵武矿区水电分公司 宁夏灵武 751411）
摘 要：石槽村矿井水处理，采用RO-75Z型反渗透装置，优化原有的RO-50Z型反渗透装置，处理后的水质满足矿区的生产及生活用水标准，
步 骤 见下： 快 速称 取 样品0.3- 0.5 g (W1, 精确
至0 . 0 0 01 g ) 于15 0 m L 带塞三角 瓶中， 加 2 0 m L 蒸馏 水，2 滴 萤 光 素 指 示剂，3 滴 Na Ac水溶液，用0.1 mol/ L Ag NO3标 准 溶 液（浓 度 M 1）滴 定 至 溶 液 由 黄 变 红，记 录 消耗Ag NO3溶液体积V1。
2 .2 .1 因素、水平的选择 在 苄 基三乙 基 氯化铵 的 合成 反应中， 考察n（三乙胺）：n（氯苄）、反应 时间、反 应 温 度 3 个 因 素 在 三个 水平上 的反 应 对 产品 收 率 的 影 响。因 素 与水平 的 选 择见 表 2 。 2.2.2 正交实验结果与优化合成工艺 条件的确定 根 据正交实验 随机性 原则，对L 9(3 4)正 交 实 验 表 随 机 抽 签 确 定 实 验 顺 序。表 3 根 据 L 9(3 4)正交实 验 表 列出所 做 9 次 实 验 的 数 据。 以 k1、k 2、k 3为纵 坐标，对A、B、C分 别作图得出转化率与三因素之间的关系： 由图 可 以得 出 以下结 论 ：综 合 起 来 以