真空膜蒸馏处理高矿化度矿井水试验研究

作者：卞伟; 李井峰; 吕嘉峰; 齐继; 刘淑琴; 李庭; 郭强; 朱国龙

来源：煤炭科学技术, 2022, 50(07): 284-290.

DOI：10.13199/j.cnki.cst.GC20-032

• 西部矿区
• 高矿化度矿井水
• 真空膜蒸馏
• 聚偏氟乙烯中空纤维膜
• 膜污染

基于高矿化度矿井水在我国西部煤矿区普遍存在的现状，为实现矿井水的高效利用，提出了采用膜蒸馏处理高矿化度矿井水的技术思路，膜蒸馏技术可充分利用西部矿区丰富的低品位热源，实现矿井水的大规模低成本处理。采用疏水性聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜，在石灰-纯碱法软化处理的基础上，对真空膜蒸馏（VMD）处理高矿化度矿井水技术进行了试验研究，着重探讨了热料液温度、热侧流量和冷侧真空度等操作条件对VMD过程的影响；分析了VMD浓缩过程中膜通量、脱盐率等膜性能的变化；考察了长期运行过程PVDF膜性能的稳定性。试验结果表明，对于硬度高而碱度低的矿井水，石灰-纯碱法可有效去除其硬度成分，投加质量浓度为600 mg/L CaO和500 mg/L Na2CO3可使矿井水中硬度的去除率达到77%以上；对VMD膜通量影响的重要性由强到弱依次为冷侧真空度、热料液温度、热侧流量，本试验的最优操作条件为温度75℃、流量1 L/min、真空度90 kPa；维持最优操作条件，VMD浓缩过程的初始膜通量约13.4 kg/（m2·h），分别浓缩5、14.5倍时，膜通量降至初始值的81.22%和34.51%，脱盐率则始终在99.5%以上；随着VMD长期运行，膜通量逐渐下降，元素分析结果证实了膜污染和膜润湿现象，膜丝内表面的结晶主要是钙、镁硬度，Na、Cl元素的渗漏是膜润湿的重要原因；采用物理清洗干燥初期效果较好，清洗干燥后膜通量恢复至初始值的93.77%，但持续使用恢复作用逐渐降低。

• 单位
  中国矿业大学（北京）; 国家能源投资集团有限责任公司