煤矿井下水处理反渗透膜的污染机理研究

作者：韦文术; ZHANG Jeffery; **恺; 邹湘; 吕顺之; 李然; 赵康康; 刘雪菲; 王远^*

来源：煤炭科学技术, 2021, 49(04): 103-110.

DOI：10.13199/j.cnki.cst.2021.04.013

• 矿井水
• 反渗透
• 膜污染
• 膜诊断
• 结垢

随着反渗透技术广泛应用于煤矿井下水处理系统,矿井水的水质复杂性容易造成反渗透膜污染,大幅度地影响了膜组件的除盐效率及使用寿命。为探讨造成山东新巨龙煤矿综采工作面集成供液系统水处理装置反渗透膜组件失效的原因,通过对源水水样中浊度、硬度、阴阳离子浓度及总有机物等进行检测和分析,依据Visual MINTEQ计算环境水化学平衡工具,初步建立了污染物预测模型。采取肉眼检测、烧矢量(LOI)、扫描电镜(SEM)和藤原测试方法,揭示出反渗透系统运行失败的机理。基于膜元件内部在浓水通道和膜表面发现大量固体颗粒,反渗透膜片存在由颗粒物造成的不同程度的机械损伤,推断其前端的保安过滤器存在失效的可能。考虑到膜表面污染物组成多为结晶状态下的无机盐,膜片存在少量有机污染现象,无氧化性污染物进入反渗透系统,排除了有机物污染造成系统失效的可能性。基于Visual MINTEQ的化学平衡模型对结垢物组成进行分析,结果显示其主要成分为钙离子,通过对膜结垢样品组成进行定量分析试验,验证了污染物预测模型的准确性。结果表明,该矿井下供水的浊度和硬度较高,造成反渗透膜的表面结垢及颗粒沉积是系统运行失效的主要原因。针对失效原因,提出了定期对保安过滤器进行检查维护、在RO预处理阶段增加阻垢剂等措施和新型水处理工艺的研究方向。