綠色礦山智能化礦井水深度處理及資源化綜合利用關(guān)鍵技術(shù)及裝備
該技術(shù)成果是在深入研究礦井水處理特點(diǎn)及目前傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上研發(fā)的，且在山西焦煤集團(tuán)完成了工程化試驗(yàn)，完成了平煤神馬控股集團(tuán)礦井水集中管理的可行性研究和初步方案的編制，實(shí)用性強(qiáng)，符合我國(guó)礦井水處理的現(xiàn)狀，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。
本成果科學(xué)原理及主要參數(shù)：（1）建設(shè)基于邊緣計(jì)算技術(shù)的智能礦井水處理裝備控制系統(tǒng)
搭建傳感節(jié)點(diǎn)架構(gòu)，包含各類(lèi)傳感器、通信模塊，包括：pH、溶解氧、濁度、氨氮、COD、水位等傳感器；
搭建邊緣網(wǎng)關(guān)和邊緣服務(wù)器架構(gòu)，包括設(shè)備訪問(wèn)組件、數(shù)據(jù)診斷組件、邊云交互組件等，可進(jìn)行云邊交互并且擁有 AI引擎模型訓(xùn)練；
搭建云平臺(tái)架構(gòu)，負(fù)責(zé)管理和調(diào)度邊緣網(wǎng)關(guān)上運(yùn)行的應(yīng)用程序以及收集邊緣網(wǎng)關(guān)上報(bào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、參與模型訓(xùn)練等。
（2）完成適合礦井水特點(diǎn)的納米陶瓷膜，確定最佳運(yùn)行工況
在礦井水預(yù)處理中，納米陶瓷膜可以作為一種高效的過(guò)濾材料，用于去除礦井水中的雜質(zhì)、細(xì)菌和有機(jī)物等，以提高后續(xù)礦物開(kāi)采過(guò)程中的水質(zhì)。同時(shí)，納米陶瓷膜具有優(yōu)異的抗污染性，能夠有效避免過(guò)濾膜表面的堵塞和污染。在礦井水預(yù)處理中，納米陶瓷膜通常采用交替反沖洗和零液排放的處理方式，保證過(guò)濾膜的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。納米陶瓷膜還能對(duì)礦井水中的有機(jī)物進(jìn)行去除，減少有機(jī)物的空氣化，可以有效提高礦井環(huán)境的治理效果，減少環(huán)境污染。
綜合考慮通量和截留率兩個(gè)指標(biāo)，選取孔徑為200nm的納米陶瓷膜用于礦井水處理；膜材料選擇親水性的，有利于提高處理效果；操作壓力控制在0.1MPa左右；提高溫度可以提高膜通量；綜合考慮能量消耗與通量的因素，膜面流速在5-7m·s-1膜通量最穩(wěn)定。
（3）完成高通量抗污染反滲透膜在礦井水處理中的實(shí)驗(yàn)室研究
反滲透原理：用一張半透膜將稀溶液(如純水)與濃溶液(如鹽水)隔開(kāi),稀溶液會(huì)向濃溶液滲透并保持相應(yīng)的滲透壓,此現(xiàn)象稱(chēng)為滲透。如果在濃溶液處施加大于滲透壓的壓力,則濃溶液會(huì)向稀溶液一側(cè)滲透,此現(xiàn)象稱(chēng)為反滲透。一般反滲透膜操作壓力為1.0-10.0MPa,切割分子量小于500,能截留鹽或小分子量有機(jī)物,可使水中離子的含量降低96%-99%。
高通量抗污染反滲透膜具有很高的水通量和優(yōu)良的抗污染性能，用于去除礦井水中的溶解固體、重金屬離子和放射性物質(zhì)等，以除去礦物開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的各類(lèi)污染物。在礦井水深度處理中，高通量抗污染反滲透膜與其他過(guò)濾材料一起使用，以進(jìn)一步提高過(guò)濾效率和純度，在深度處理過(guò)程中可以將處理后的水回用到生產(chǎn)過(guò)程中，有效減少礦業(yè)行業(yè)對(duì)水資源的消耗和對(duì)環(huán)境的污染。
同一壓力下，礦井水濃度越高，反滲透效率越高；同一壓力下，進(jìn)水流速越高，膜組反滲透效率越低；膜濾餅層越厚，膜組反滲透效率越低。反滲透膜操作壓力為1.0-10.0MPa，切割分子量小于500，能截留鹽或小分子量有機(jī)物，可使水中離子的含量降低96%-99%。反滲透污染以后，可以采取物理清洗、機(jī)械清洗、化學(xué)清洗、生物酶清洗等方式恢復(fù)其通量。
反滲透膜選用高通量抗污染膜，操作壓力為1.0-10.0MPa，pH控制在6左右，溫度控制在25+5℃，除鹽率大于95%，回收率大于75%。
（4）本成果的工藝流程