Hệ thống xử lý nước mỏ – UF dạng ống, lọc nano, RO và RO áp suất cao
Bối cảnh dự án
Nước thải mỏ than chứa hàm lượng chất rắn lơ lửng, muối hòa tan, sunfat và kim loại nặng cao. Các quy định về môi trường ngày càng nghiêm ngặt yêu cầu các nhà khai thác mỏ phải xử lý và tái chế nước mỏ thay vì xả trực tiếp. Dự án này yêu cầu một hệ thống xử lý hoàn chỉnh có khả năng sản xuất nước xử lý có thể tái sử dụng đồng thời giảm thiểu thể tích cô đặc để không xả chất lỏng (ZLD).
Torvexus đã thiết kế và cung cấp hệ thống xử lý màng bốn giai đoạn kết hợp UF dạng ống, lọc nano (NF), thẩm thấu ngược (RO) và thẩm thấu ngược áp suất cao (HPRO) cho hoạt động khai thác mỏ than.
Đặc tính nước cấp
- TDS:8.000–15.000 mg/L
- Sunfat (SO₄²⁻):3.000–6.000 mg/L
- Chất rắn lơ lửng:200–500 mg/L (than mịn và hạt khoáng)
- độ cứng:1.500–3.000 mg/L tính theo CaCO₃
- Sắt (Fe):10–50 mg/L
- Mangan (Mn):5–20 mg/L
- độ pH:6,0–7,5
Thiết kế hệ thống
Quy trình màng bốn giai đoạn được thiết kế để loại bỏ dần các chất gây ô nhiễm đồng thời tối đa hóa khả năng thu hồi nước:
Luồng quy trình
- Giai đoạn 1 - Siêu lọc ống (UF):Loại bỏ chất rắn lơ lửng, than mịn, kết tủa sắt/mangan và chất keo. Cấu hình hình ống xử lý nguồn cấp SS cao mà không bị tắc.
- Giai đoạn 2 - Lọc nano (NF):Loại bỏ có chọn lọc các ion hóa trị hai (Ca2⁺, Mg2⁺, SO₄2⁻) và độ cứng trong khi cho phép các ion hóa trị một đi qua. Giảm khả năng mở rộng quy mô cho RO hạ lưu.
- Giai đoạn 3 – Thẩm thấu ngược (RO):Khử muối RO tiêu chuẩn nước thấm NF, tạo ra nước xử lý chất lượng cao với TDS < 200 mg/L.
- Giai đoạn 4 – RO cao áp (HPRO):Cô đặc dòng chất thải NF và RO kết hợp để giảm thiểu khối lượng cô đặc cuối cùng. Áp suất hoạt động lên tới 100 bar.
Thông số kỹ thuật chính
| tham số | Giá trị |
|---|---|
| Công suất thiết kế | Nước cấp 200 tấn/ngày |
| UF dạng ống | Màng ống PVDF, 0,03 μm |
| Lọc nano | Các phần tử vết thương xoắn ốc NF270 |
| RO | Lõi RO nước lợ BW30 |
| RO áp suất cao | Mô-đun ống đĩa DTRO, định mức tới 120 bar |
| Phục hồi nước tổng thể | > 90% |
| Thấm TDS | < 200 mg/L |
| TDS đậm đặc cuối cùng | > 80.000 mg/L (đối với bay hơi/kết tinh) |
Tại sao màng bốn giai đoạn cho nước mỏ?
Xử lý nước mỏ đòi hỏi một cách tiếp cận theo từng giai đoạn vì tính chất hóa học phức tạp của nước:
- UF dạng ống đầu tiên:Nước mỏ có chứa than mịn và kết tủa sắt có thể phá hủy màng sợi rỗng thông thường. UF dạng ống với các kênh dòng chảy lớn xử lý việc này một cách đáng tin cậy.
- NF để phân tách có chọn lọc:Lọc nano loại bỏ các ion sunfat và độ cứng gây đóng cặn nghiêm trọng trong hệ thống RO, đồng thời đi qua các ion hóa trị một có rủi ro thấp hơn — giảm áp suất vận hành RO và mức tiêu thụ hóa chất.
- RO để đánh bóng lần cuối:Tạo ra chất lượng nước quy trình có thể tái sử dụng từ chất thấm NF đã được làm mềm.
- HPRO để giảm âm lượng:Chất cô đặc DTRO áp suất cao tập trung các dòng thải tới > 80.000 mg/L TDS, giảm thiểu thể tích đưa đến quá trình bay hơi — giảm đáng kể chi phí năng lượng cho ZLD.
Kết quả thực hiện
- Thu hồi nước:Tổng thể đạt 92% — từ 200 tấn thức ăn/ngày đến 184 tấn/ngày nước có thể tái sử dụng
- Loại bỏ sunfat:> 99% (từ 5.000 mg/L đến < 50 mg/L trong nước thấm)
- Sắt/mangan:Không thể phát hiện được trong chất thấm UF
- Khối lượng tập trung:Giảm xuống < 16 tấn/ngày ở mức > 80.000 mg/L TDS
- Chi phí vận hành:Thấp hơn 40% so với sự bốc hơi trực tiếp của nước mỏ thô
Phần kết luận
Phương pháp màng bốn giai đoạn cung cấp giải pháp tiết kiệm chi phí nhất để đạt được mức xả chất lỏng bằng 0 trong xử lý nước mỏ. Bằng cách loại bỏ dần các chất gây ô nhiễm ở từng giai đoạn, hệ thống tối đa hóa khả năng thu hồi nước đồng thời giảm thiểu khối lượng và chi phí xử lý nước cô đặc cuối cùng. Torvexus cung cấp thiết kế hệ thống hoàn chỉnh, cung cấp thiết bị và hỗ trợ vận hành cho các dự án xử lý nước mỏ ở mọi quy mô.
