專利名稱：一種用于煤礦井廢水的膜處理裝置和方法
技術領域：
本發明涉及ー種煤礦井廢水處理裝置及方法，特別涉及一種用于煤礦井廢水的膜處理裝置和方法。
背景技術：
煤礦井廢水即選礦水及洗煤廢水，這類廢水除含有大量的懸浮礦物粉末或金屬離子外，還含有各類浮選劑。懸浮顆粒物含量每升可達數千以至上萬毫克。洗煤廢水是由原生煤泥、次生煤泥和水混合組成的一種多項體系。洗煤廢水中包含有煤泥顆粒,礦物質,粘土顆粒等。洗煤廢水一般具有SS濃度高、COD含量變化大的特點。因此，煤泥水不僅具有懸濁液的性質，還往往帶有膠體的性質；細煤泥顆粒、粘土顆粒等粒度非常小，不易靜沉，這些性質決定了該類廢水污染重、處理難度大。由于我國大部分的煤礦位于缺水區，因此礦井的廢水處理回用技術是非常重要 的，也是非常常用的。我國煤礦礦井水處理技術起始于上世紀70年代末，大多污水治理工作都只停留在為排放而治理。然而回用才是當今污水治理發展的必然趨勢，將防治污染和回用結合起來，既可緩解水源供需矛盾，又可減輕地表水體受到污染。現國內使用的處理技術主要有沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀過濾等。處理后直接排放的礦井水，通常采用沉淀或混凝沉淀處理技術；處理后作為生產用水或其它用水的，通常采用混凝沉淀過濾處理技術；處理后作為生活用水，過濾后必須再經過除酚等對人體有害物質及消毒處理；有些含懸浮物的礦井水含鹽量較高，處理后作為生活飲用水還必須在浄化后再經過淡化處理。目前許多礦井采用ニ級生物接觸氧化法處理礦井廢水，但是這種方法對氮磷的去除效果比較差，而活性污泥法雖然具有良好的去除氮磷的效果，但是占地面積大，如果要在礦井下使用極為不方便。而生物反應器由于其占地面積小，除污效率高的特點，而且不需要污泥回流，無污泥膨脹問題，運行管理較活性污泥法簡單，非常適合直接在礦井下使用。
發明內容
本發明提供了 ー種用于煤礦井廢水的膜處理裝置和方法。所述裝置包含以下幾部分調節沉淀池、厭氧生物濾池、好氧生物流化床、DF膜裝置以及反滲透膜系統。所述用于煤礦井廢水的膜處理的方法如下I、將待處理廢水引入調節沉淀池，使用pH調節劑將pH值調節至7. O 8. O之間，同時投入絮凝劑使廢水中的懸浮物沉淀。根據所處理廢水不同的原始酸堿性，PH調節劑選用氫氧化鈣溶液和鹽酸溶液；絮凝劑可以使用聚こ烯酰胺溶液。2、調節沉淀池的上清液流入生物反應器中，共設置2個生物反應器，分別是厭氧生物濾池、好氧生物流化床。這兩個反應器均采用生物膜法，所述兩個反應器之間串聯。反應器中投加生物膜載體，所使用的載體為以椰子殼為原料制成的懸浮生物載體，厭氧生物濾池中載體投加體積為反應器容積的50% 55%，好氧生物流化床中載體投加體積為反應器容積的20% 30%。反應器中接種活性污泥，經過15天左右的馴化和掛膜，反應器即可進入正式運行階段。3、由生物反應器中流出的液體進入DF膜裝置處理。4、可選地，如果對出水水質有較高的要求(如，需達到飲用水的級別)，經DF膜裝置處理后的水進入反滲透膜系統處理，所述反滲透膜系統包括保安過濾器、反滲透裝置、清洗系統。其中，步驟I中將廢水的pH值調節至7. O 8. O之間，是由于在這個pH值范圍之間亞硝化菌比硝化菌生長地更好。硝化菌和亞硝化菌都是好氧菌，但亞硝化菌對氧的親和力比硝化菌大，在低溶解氧條件下會出現亞硝酸氮，在低溶解氧I. O 2. Omg -L-I和pH值7. O 8. O條件下，可以抑制硝化菌生長，富集亞硝化菌，實現亞硝酸鹽氮的積累，而亞硝酸氮又以氨氮或有機基質作為電子供體直接轉化為氮氣，從而實現短程硝化反硝化脫氮。其中，步驟2中的厭氧生物濾池反應器水力停留時間8 10小時，好氧生物流化 床反應器水力停留時間為6 7小吋。其中，步驟2中所述的以椰子殼為原料制成的懸浮生物載體是通過以下方法制備而成的，將椰子殼進行清洗、烘干、粉碎處理，粉碎達到30 40目；將粉碎后的椰子殼顆粒進行堿化處理將該顆粒置于質量分數為15% 17%的氫氧化鈉溶液中，浸泡4 6h ;將堿化處理后的椰子殼進行脫水處理后與過量的ニ甲基丙烯酸こニ醇酯進行交聯反應；將交聯反應生成的固體產物與三甲胺醇溶液進行季胺化反應,得到固相產物；將固相產物清洗，干燥即可得懸浮生物載體。本發明所述的這套煤礦井廢水的膜處理裝置和方法經過試驗具有較好的去除COD和氮磷的效果，對懸浮物SS的去除率超過99%，對色度也有較大改善。另外，本發明所述的裝置具有較高的容積負荷和抗沖擊能力，整體裝置占地面積小，不需要污泥回流，運行管理方便，處理穩定性高。
具體實施例方式本發明中使用的分析方法采用重鉻酸鉀法測定COD ;采用過硫酸鉀氧化——紫外分光光度法測定總氮(TN);采用濾紙過濾稱重法測定懸浮物(SS);采用PHS-3C型精密pH計測定pH值。實施例I實驗用水取自山西陽泉新井的洗煤廢水。進水的pH值9. 5，進水的COD值850mg/1，進水的TN值180mg/l，進水的SS值6700mg/l。將待處理廢水引入調節沉淀池，使用鹽酸溶液將pH值調節至7. 5，同時投入聚こ烯酰胺溶液使廢水中的懸浮物沉淀。水力停留時間為3小吋。調節沉淀池的上清液流入生物反應器中，共設置2個生物反應器，分別是厭氧生物濾池、好氧生物流化床。這兩個反應器均采用生物膜法，所述兩個反應器之間串聯。反應器中投加生物膜載體，所使用的載體為以椰子殼為原料制成的懸浮生物載體，厭氧生物濾池中載體投加體積為反應器容積的55%，好氧生物流化床中載體投加體積為反應器容積的30%。反應器中的活性污泥已經過馴化和掛膜。厭氧生物濾池反應器水力停留時間8小吋，好氧生物流化床反應器水力停留時間為6小吋。
由生物反應器中流出的液體進入DF膜裝置。DF膜裝置是購自上海信晨水處理設備有限公司的DF膜反應裝置。經過DF膜裝置處理之后的流出液的各項指標為pH值7. 3，COD值60mg/l，TN值12mg/l,SS 值80mg/l。實施例2實驗用水取自山西陽泉新井的洗煤廢水。進水的pH值10. 2，進水的COD值21OOmg/1，進水的 TN 值 340mg/l，進水的 SS 值 4460mg/l。將待處理廢水引入調節沉淀池，使用鹽酸溶液將pH值調節至7. 5，同時投入聚こ烯酰胺溶液使廢水中的懸浮物沉淀。水力停留時間為2. 5小吋。
調節沉淀池的上清液流入生物反應器中，共設置2個生物反應器，分別是厭氧生物濾池、好氧生物流化床。這兩個反應器均采用生物膜法，所述兩個反應器之間串聯。反應器中投加生物膜載體，所使用的載體為以椰子殼為原料制成的懸浮生物載體，厭氧生物濾池中載體投加體積為反應器容積的50%，好氧生物流化床中載體投加體積為反應器容積的25%。反應器中的活性污泥已經過馴化和掛膜。厭氧生物濾池反應器水力停留時間10小時，好氧生物流化床反應器水力停留時間為7小吋。由生物反應器中流出的液體進入DF膜裝置。DF膜裝置是購自上海信晨水處理設備有限公司的DF膜反應裝置。經過DF膜裝置處理之后的流出液的各項指標為pH值7. 2，COD值70mg/l，TN值15mg/1, SS 值 60mg/1。經DF膜裝置處理后的水進入反滲透膜系統，所述反滲透膜系統包括保安過濾器、反滲透裝置、清洗系統。所使用的反滲透膜系統為購自青州福源達水處理設備有限公司的261型反滲透膜系統。經過反滲透膜裝置處理之后的流出液的各項指標為pH值7. 1，COD值5mg/l，TN值2mg/l，SS值未檢出。本領域技術人員可以根據本發明公開的內容和所掌握的本領域技術對本發明內容作出替換或變型，但是這些替換或變型都不應視為脫離本發明構思的，這些替換或變型均在本發明要求保護的權利范圍內。
權利要求
1.一種用于煤礦井廢水的膜處理裝置，所述裝置包含以下幾部分調節沉淀池、厭氧生物濾池、好氧生物流化床、DF膜裝置以及反滲透膜系統。
2.權利要求I中所述的用于煤礦井廢水的膜處理裝置，其特征在于厭氧生物濾池與好氧生物流化床均采用生物膜法，所述兩個反應器之間串聯，反應器中投加生物膜載體，所使用的載體為以椰子殼為原料制成的懸浮生物載體。
3.權利要求2中所述的用于煤礦井廢水的膜處理裝置，其特征在于所述的以椰子殼為原料制成的懸浮生物載體是通過以下方法制備而成的，將椰子殼進行清洗、烘干、粉碎處理，粉碎達到30 40目；將粉碎后的椰子殼顆粒進行堿化處理將該顆粒置于質量分數為15% 17%的氫氧化鈉溶液中，浸泡4 6h ;將堿化處理后的椰子殼進行脫水處理后與過量的二甲基丙烯酸乙二醇酯進行交聯反應；將交聯反應生成的固體產物與三甲胺醇溶液進行季胺化反應，得到固相產物；將固相產物清洗，干燥即可得懸浮生物載體。
4.一種用于煤礦井廢水的膜處理方法，其特征在于所述方法包括以下步驟 (1)將待處理廢水引入調節沉淀池，使用pH調節劑將pH值調節至7.O 8. O之間，同時投入絮凝劑使廢水中的懸浮物沉淀； (2)調節沉淀池的上清液流入生物反應器中，共設置2個生物反應器，分別是厭氧生物濾池、好氧生物流化床，這兩個反應器均采用生物膜法，所述兩個反應器之間串聯，反應器中投加生物膜載體，所使用的載體為以椰子殼為原料制成的懸浮生物載體，厭氧生物濾池中載體投加體積為反應器容積的50% 55%，好氧生物流化床中載體投加體積為反應器容積的20% 30%，反應器中接種活性污泥，經過15天左右的馴化和掛膜，反應器即可進入正式運行階段； (3)由生物反應器中流出的液體進入DF膜裝置處理。
5.權利要求4中所述的用于煤礦井廢水的膜處理方法，其特征在于DF膜裝置處理后的流出液進入進入反滲透膜系統處理。
6.權利要求4中所述的用于煤礦井廢水的膜處理方法，其特征在于根據所處理廢水不同的原始酸堿性，PH調節劑選用氫氧化鈣溶液和鹽酸溶液；絮凝劑使用聚乙烯酰胺溶液。
7.權利要求4中所述的用于煤礦井廢水的膜處理方法，其特征在于步驟(2)中的厭氧生物濾池反應器水力停留時間8 10小時，好氧生物流化床反應器水力停留時間為6 7小時。
8.權利要求4中所述的用于煤礦井廢水的膜處理方法，其特征在于步驟(2)中所述的以椰子殼為原料制成的懸浮生物載體是通過以下方法制備而成的，將椰子殼進行清洗、烘干、粉碎處理，粉碎達到30 40目；將粉碎后的椰子殼顆粒進行堿化處理將該顆粒置于質量分數為15% 17%的氫氧化鈉溶液中，浸泡4 6h ;將堿化處理后的椰子殼進行脫水處理后與過量的二甲基丙烯酸乙二醇酯進行交聯反應；將交聯反應生成的固體產物與三甲胺醇溶液進行季胺化反應，得到固相產物；將固相產物清洗，干燥即可得懸浮生物載體。
全文摘要
本發明提供了一種用于煤礦井廢水的膜處理裝置和方法，所述裝置包含以下幾部分調節沉淀池、厭氧生物濾池、好氧生物流化床、DF膜裝置以及反滲透膜系統。厭氧生物濾池與好氧生物流化床均采用生物膜法，所述兩個反應器之間串聯，反應器中投加生物膜載體，所使用的載體為以椰子殼為原料制成的懸浮生物載體。
文檔編號C02F9/14GK102826725SQ20121034988
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月20日 優先權日2012年9月20日
發明者周亞強, 吳園文, 呂優技 申請人:江蘇艾特克環境工程有限公司