高矿化度矿井水纳滤膜适度脱盐技术研究

高矿化度矿井水在我国西部矿区普遍存在。近年来随着煤炭西进战略的实施,该区域的干旱、水污染和生态退化问题日益凸显,迫使关于高矿化度矿井水资源化和达标排放的政策法规日益趋严,进而倒逼高矿化度矿井水节能高效脱盐技术不断发展。为进一步提高西部矿区高矿化度矿井水的资源化利用水平、降低脱盐成本,基于广泛的矿井水水质水量、分布现状和脱盐技术现状调研,针对现阶段高矿化度矿井水脱盐主流技术因非选择性脱盐和单纯追求高脱盐率而产生的过度脱盐、工艺复杂、高能耗、膜污染等问题,提出针对煤矿区溶解性总固体(TDS)在1 000～3 000 mg/L微咸矿井水分级分质回用适度脱盐工艺。适度脱盐核心是对矿井水中特定离子(如Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)等)进行有选择性的脱除,在满足相关水质要求前提下使脱盐成本最小化,实现节能脱盐和降本增效。将微咸矿井水的适度脱盐作为目标,将纳滤膜(NF)的筛分、道南效应作为理论基础,通过室内配水试验、现场小试、实验室表征等,系统性研究微咸矿井水的适度脱盐工艺及其关键运行参数。结果表明NF在允许部分一价离子通过的同时能够截留矿井水中高价态特征离子,其较为宽泛的脱盐率区间(37.4%～98.25%)相对反渗透技术在微咸矿井水适度净化方面更具优势;由于纳滤膜运行压力低、膜孔径大,相比反渗透膜的抗污染能力更强,纳滤适度脱盐工艺在无机污染物较重的微咸矿井水净化方面具有较大应用前景。