Повторное использование шахтных и рудничных вод с применением ZLD
Шахтные воды: повторное использование и ZLD
Начните с анализа исходной воды, ее сезонных колебаний и критических загрязнителей, после чего определите параметры предварительной обработки, умягчения, разделения с помощью трубчатых мембран, обессоливания, селективного разделения солей и концентрирования для достижения целей повторного использования, минимизации отходов или применения ZLD.
Состав шахтных и рудничных вод существенно различается. Здесь представлена методика инженерной оценки; не для всех проектов требуется полная технологическая схема, а данная методика не гарантирует определенных показателей эффективности или объёмов поставок.
Цель повторного использования и требуемый уровень качества воды определяют степень обессоливания и параметры стабильности.
Выберите подходящую технологическую схему концентрирования, учитывая факторы образования отложений, мембранного загрязнения и осмотического давления.
Соедините участки мембранной системы с этапами выпаривания, кристаллизации, возврата ценных компонентов либо с этапами окончательного удаления отходов.
Анализ рисков исходного потока
Сначала определите состав шахтной воды
Тип шахты, метод добычи, геологические условия, подземные работы, сезонные колебания притока и качества воды и существующие методы очистки влияют на состав шахтных вод. Перечисленные риски следует проверять на основе реальных аналитических данных
Оцените взвешенные вещества, жёсткость и солёность и требования к повторному использованию в технологическом процессе
Помимо солёности и риска отложений проверьте содержание металлов
Оцените уровень жесткости, содержание кремнезема и специфические риски, связанные с наличием определенных ионов, исходя из минерального состава.
Установите соотношение компонентов, сезонные колебания и влияние пиковых нагрузок.
- Содержание взвешенных частиц и степень мутности.
- Измерьте значение SS, размер частиц и их изменчивость для определения необходимости в защите мембран от засорения и износа, а также в предварительном осветлении.
- Жесткость и кремнезем
- Определите параметры Ca, Mg, общую жесткость, виды кремнезема и щелочность, чтобы задать границы для процессов умягчения и регулирования концентрации.
- Ионный состав
- Измеряйте значение TDS, содержание хлоридов, сульфатов и других основных ионов, не полагаясь лишь на общий показатель солености.
- Ионы металлов.
- Провести испытания с использованием Fe, марганца и других металлов, характерных для данного типа шахтных и рудничных вод. Затем определить наиболее подходящие варианты преобразования компонентов и разделения твердых частиц.
- Нефтепродукты и органические вещества
- Если в подземных условиях возможно попадание загрязнений от оборудования, химикатов или смешанных источников, необходимо провести анализ на содержание нефти, COD/TOC и оценку рисков мембранного загрязнения.
- Удельный поток и его сезонные колебания
- Для проектирования недостаточно лишь средних значений. Требуются данные о пиковом потоке, режиме непрерывной эксплуатации, а также о различиях в условиях влажного и сухого сезонов.
Принципы оценкиДанные компоненты не всегда присутствуют в составе шахтных и рудничных вод. Приведенная информация служит лишь основой для предварительной оценки; окончательная технологическая схема определяется по результатам анализов, существующим процессам и целям проекта.
Выбор технологической схемы
Источник, риски и конечная цель определяют схему
Перед определением необходимых типов мембран необходимо четко установить границы состава исходной воды и солей. Набор стадий ZLD не является фиксированным перечнем оборудования
- 01Источник воды и степень его изменчивостиТип месторождения, состав исходной воды, сезонные колебания и пиковые значения потока
- 02Критически важные загрязнителиТвердые частицы, отложения, соли и факторы, вызывающие мембранное загрязнение
- 03Цель повторного использованияСпособы применения на месторождении, подача воды для охлаждения или иные стадии
- 04Требуемые параметры концентратаСнижение содержания солей, селективное разделение солей, извлечение и полезное использование компонентов либо выпаривание
- 05Границы проектных решенийСегменты мембранных установок, гражданские работы, коммуникации и распределение ответственности
Тип исходного потока
Шахтные и рудничные воды, существующий концентрат RO и вода из смешанных источников поступают на различных этапах и требуют разных методов обработки.
Ограничивающие факторы
Жесткость, содержание кремнезема, взвешенные частицы, органическое мембранное загрязнение, ионный состав и осмотическое давление определяют возможность применения мембранных технологий.
Конечная точка применения
Требования к повторному использованию, способы утилизации концентрата и ответственность за побочные продукты определяют конечную стадию системы; это нельзя определить по одному аппарату.
Если качество исходной воды и цели проекта не требуют селективного разделения солей, использования HRCC, выпаривания или кристаллизации, эти этапы не следует включать только ради формальной полноты схемы ZLD.
Модульная технологическая схема
Линии повторного использования и концентрата оценивают отдельно
Оба маршрута согласовываются в рамках единого водного баланса, однако их цели очистки, критические риски и следующие стадии различаются.
Линия повторного использования шахтной воды
Целью является обеспечение стабильного качества воды для заданного направления её применения при контроле образующегося в ходе обессоливания концентрата
- 01Шахтные и рудничные водыОпределить характеристики исходной воды, её удельный поток и степень изменчивости
- 02Усреднение и предварительная обработкаПодобрать параметры системы с учётом рисков, связанных с наличием частиц, нефтепродуктов и металлов
- 03Проведение умягчения при необходимостиОпределить допустимые пределы содержания жёсткости, кремнезёма и других веществ, способных вызывать отложения
- 04Трубчатая мембрана PEKОтделение твердых частиц после реакции и защита следующих стадий
- 05RO / секция обессоливанияОпределить степень очистки в зависимости от цели повторного использования
- 06Точка взаимодействия с системой повторного использованияУказать конкретные точки потребления технологической воды или воды на горнодобывающем объекте
Сокращение RO-концентрата и интерфейс ZLD
Сначала определите ионный состав и пределы образования отложений перед проведением селективного разделения солей, обработкой концентрата и определением способов его утилизации
- 01Концентрат, получаемый при использовании ROОтдельно указать состав и расход концентрата
- 02Целевая подготовка исходной воды.При необходимости провести умягчение, контроль содержания кремнезема или иные реакции
- 03Трубчатая мембрана PEKРазделение твердых частиц от реакционной смеси и защита ступени концентрирования
- 04При необходимости применяется выбранный тип NFИспользовать только в случаях, когда ионный состав и цели проекта совместимы
- 05Ступень концентрированияПрименяется HRCC либо иная обоснованная технологическая схема концентрирования
- 06Конечная стадия проектаИнтерфейс с процессами выпаривания, кристаллизации, возврата ценных компонентов либо утилизации отходов
Извлечение или возврат маточного раствора требует отдельной оценки накопления примесей, водно-солевого баланса и экономической эффективности. Данный вариант не является типовым решением для обработки шахтных вод
Границы применения технологииПредварительная обработка, умягчение, трубчатая мембрана, NF, RO, HRCC, а также выпаривание или кристаллизация не обязательно применяются совместно. Тип мембраны, используемые реагенты, рециркуляция, конечная степень концентрации и гарантии проекта определяются после технической оценки.
Обязанности по применяемым технологиям
Каждая стадия выполняет свою функцию
Следует разграничить функции реакции, отделения твердых частиц, обессоливания, селективного разделения солей и концентрирования, чтобы определить условия эксплуатации, взаимосвязи оборудования и границы поставок.
Умягчение и подготовка исходной воды
Следует применять утвержденную технологическую схему реакции для преобразования жёсткости, кремнезёма и других целевых компонентов в формы, пригодные для отделения твердых частиц.
Ознакомьтесь с технологическим решением по умягчению на основе PEK → 02 · Разделение твердой и жидкой фазТрубчатая мембрана PEK
PEK отделяет в тангенциальном потоке продукты реакции и взвешенные вещества для защиты RO, NF и последующих ступеней концентрирования.
Ознакомьтесь с конструкцией трубчатой мембраны PEKДоочистка и RO для повторного использования
Осуществляется обессоливание с учетом условий исходного потока и требований к повторному применению; степень водоизвлечения, тип мембраны и число ступеней рассчитываются индивидуально для каждого проекта.
Следует согласовать параметры с целевыми требованиями к повторному использованию.Селективная нанофильтрация
Применяется исключительно для селективного разделения солей и контроля примесей при условии совместимости ионного состава, целевых солей и следующих стадий; границы селективности должны быть заранее подтверждены.
Ознакомьтесь с технологией селективной нанофильтрации → 05 · КонцентрацияHRCC или другой концентрирующий блок
При подходящих условиях предварительной обработки, качества исходной воды и осмотического давления объём концентрата можно дополнительно сократить, после чего концентрат направляют на выпаривание или извлечение ценных компонентов.
Ознакомиться с технологией HRCC →Выпаривание, кристаллизация и окончательная утилизация
Выпарные установки, кристаллизаторы, побочные соли, маточный раствор, осадок и твёрдые отходы относятся к общеплощадочным интерфейсам; ответственность за них необходимо уточнять для каждого случая отдельно.
Не подразумевает предоставление готового решения под ключИсходные данные для проектирования
Для оценки нужны полный анализ, расход и конечные требования
Предоставьте отдельные анализы исходной воды и каждой ступени концентрата. Одних значений TDS исходной воды и среднего расхода недостаточно для полной оценки технологической схемы.
- Источник водоснабжения и график эксплуатации.
- Тип шахты, состав исходного потока, средний и пиковый расход, продолжительность непрерывной работы и сезонные колебания.
- Основные показатели качества воды.
- Температура, pH, SS, мутность, электропроводность, TDS, COD/TOC и содержание нефтепродуктов.
- Образование отложений и ионный состав.
- Ca, Mg, общая жесткость, содержание кремнезема, щелочность, хлориды, сульфаты и баланс основных ионов.
- Специфические риски, связанные с конкретной шахтой.
- Результаты испытаний образца Fe на содержание марганца и других металлов, а также возможное влияние подземных химических веществ в зависимости от типа шахты
- Существующая система
- Отстаивание, фильтрация, UF/NF/RO, реагенты, мойки, журнал отказов и оборудование, доступное для повторного использования
- Цели и конечные результаты
- Направления повторного использования, целевые показатели по минимизации образования концентрата, задачи по фракционированию солей или их извлечению, а также взаимодействие с процессами выпаривания и обработки твердых отходов
Опубликованные данные по реализованным проектам, результаты испытаний и расчетные показатели для новых проектов не могут взаимно заменять друг друга Для каждого нового проекта необходимо заново оценивать удельный поток, эффективность извлечения компонентов, качество очищенной воды, результаты фракционирования солей, энергопотребление, качество солей и срок службы мембраны
Границы проектирования и поставки.
Полную схему и ответственность сторон согласуют отдельно
Plum выполняет анализ, проектирование и поставку комплектных мембранных участков, а также поддерживает пусконаладку. Вопросы, касающиеся всего завода и окончательной утилизации отходов, регулируются условиями контракта и взаимодействием с заказчиком.
- Анализ состава воды и предварительная оценка технологической схемы для исходной шахтной воды и потоков концентрата
- Выбор методов умягчения, трубчатых мембран, оборудования NF и RO, а также участков для концентрирования
- Поставка мембранных систем, циркуляционного оборудования, CIP, КИП и управления
- Испытания образца, пилотирование и поддержка масштабирования
- Пусконаладка, обучение и координация с заказчиком или EPC
- Строительные работы, электроснабжение, пар, сжатый воздух и другие инженерные сети
- Оборудование для выпаривания, кристаллизации, сушки и упаковки, а также ответственность за выпуск солевой продукции
- Обработка и конечная утилизация маточного раствора, осадка, солей и твердых отходов
- Общеплощадочный водно-солевой баланс, оценка общей производительности системы и согласование интерфейсов автоматизации
- Распределение ответственности между заказчиком, проектировщиком, EPC и поставщиками
ПРОЕКТНЫЕ ДАННЫЕ
Подтверждённый обезличенный проект
Здесь публикуются только подтверждённая производительность и направление применения. Сведения о заказчике, дате реализации, результатах эксплуатации и качестве солей не разглашаются. Приведенные фотографии иллюстрируют типовые мембранные системы для шахтных вод и не привязаны к проекту производительностью 150 m³/h.
150 m³/h: повторное использование шахтной воды и ZLD
Публичная запись подтверждает опыт Plum в повторном использовании шахтной воды, умягчении и отделении твёрдой фазы на трубчатых мембранах. Также описаны следующие стадии обессоливания, фракционирования солей и концентрирования. Перечень оборудования и эксплуатационные показатели в этом документе не раскрываются.
Заявленная производительность установки не может служить основанием для определения удельного потока через мембрану, показателей извлечения компонентов, параметров качества воды или гарантий в рамках нового проекта. Для каждого нового проекта требуется независимый расчет с учетом характеристик исходной воды, объёма потока, условий площадки и оформления официального технического соглашения.
Ресурсы для проектирования
Подготовьте данные по шахтной воде
Предшествующие стадии обработкиPEK технологическое решение для умягчения воды
Возможности проведения валидацииИспытания образца и пилотные испытания
ИНЖЕНЕРНЫЕ ВОПРОСЫ
Частые вопросы по обработке шахтной воды
Могут ли шахтные и рудничные воды из разных районов добычи обрабатываться по одной и той же технологической схеме?
Нет. Тип шахты, геологические условия, соотношение источников воды, сезон и существующие методы очистки влияют на содержание взвешенных частиц, жесткость, кремнезем, ионный состав, металлы и риск мембранного загрязнения. Подбор оптимальной технологической схемы должен основываться на реальных аналитических данных.
Необходимо ли для каждого проекта по обработке шахтных и рудничных вод проводить умягчение и использовать трубчатую мембрану PEK?
Нет. Умягчение или другую реагентную подготовку с разделением на трубчатых мембранах следует оценивать только там, где необходимо контролировать жесткость, кремнезем, осадки металлов или другую реакционную твердую фазу и обеспечить стабильную защиту последующих мембранных ступеней.
Нужна ли селективная NF во всех проектах ZLD для шахтных вод?
Нет. Применение селективной мембраны NF зависит от ионного состава, целевых солей, последующих этапов кристаллизации или извлечения компонентов, а также от подтвержденной селективности мембраны. Селективное фракционирование солей не является обязательным условием для всех проектов.
Требуется ли для ZLD обязательно применение выпаривания и кристаллизации?
Это зависит от требуемого состава концентрата, нормативных требований, условий извлечения компонентов и внешних систем утилизации. Выпаривание и кристаллизация могут быть одним из вариантов, однако необходимый объём оборудования и распределение ответственности требуют отдельного согласования с заказчиком или с компанией EPC.
В каких случаях рекомендуются испытания образца или пилотные испытания?
Испытания образца рекомендуются в случаях сложной солевой системы, неопределенного содержания кремнезема и органических веществ, необходимости контроля металлов, селективного разделения солей, извлечения маточного раствора или отсутствия аналогичных проектных данных. Пилотные испытания проводятся, если требуется подтверждение режима непрерывной работы и масштабирования.
Поставляет ли Plum полный комплекс ZLD для шахтных вод?
Нет. Компания Plum может выполнять анализ воды, разработку технологической схемы, подбор мембранных модулей, поставку готовых блоков, проведение испытаний, пусконаладку и согласование инженерных взаимосвязей. Строительные работы, инженерные сети, выпаривание, кристаллизация, утилизация солей и общая ответственность за проект определяются в каждом конкретном случае.
Можно ли напрямую использовать данные по проекту 150 m³/h для нового проекта?
Нет. Опубликованные показатели производительности отражают лишь опыт применения данной технологии в конкретных условиях. Условия применимости прошлых проектов, результаты испытаний и гарантии не переносятся на новые проекты; каждый проект требует независимого проектирования с учетом характеристик исходной воды, целевого качества воды и местных ограничений.
ОЦЕНКА ШАХТНОЙ ВОДЫ
Передайте данные по шахтной или рудничной воде
Предоставьте анализ исходной воды и концентрата, расход и его колебания, существующую технологическую схему, цель повторного использования и требования к концентрату. Plum сначала проверит полноту предоставленных данных, после чего определит подходящие типы мембран для оценки и дальнейшие шаги
Предоставленная информация используется только для первичной оценки. Она не является обязательством по показателям обработки, извлечению компонентов, показателям селективного разделения солей, качеству соли, энергопотреблению, объёму поставки или срокам поставки.