高壓泵和能量回收促進(jìn)了操作人員的水回收
干旱和偏遠(yuǎn)地區(qū)采礦的挑戰(zhàn)
世界上許多可開采礦產(chǎn)資源的重要地區(qū)常常也是最缺水的地區(qū)。由于沒有直接取水的水源，在為采礦過程供水和滿足現(xiàn)場非飲用水需求時(shí)，運(yùn)營商往往要耗費(fèi)更多的資源。
同時(shí)，礦工在管理和處理采礦廢水（包括酸性礦山排水）方面面臨著更為復(fù)雜的挑戰(zhàn)。這些廢水收集并儲(chǔ)存在蒸發(fā)池或保留池中，通常含有高濃度的鹽，重金屬和硫酸。將廢水處理至可接受的水平以便排放需要精心設(shè)計(jì)的處理策略。
在干旱地區(qū)，將廢水現(xiàn)場存儲(chǔ)在蒸發(fā)池中提供了一種幫助減少廢水量的簡單方法。但是，這種水易受降雨或延長的干燥期引起的水化學(xué)變化的影響。使用常規(guī)處理過程，這些波動(dòng)會(huì)淹沒或改變預(yù)處理方法。降雨稀釋后的廢水會(huì)帶來化學(xué)物質(zhì)過量進(jìn)料的風(fēng)險(xiǎn)，并影響預(yù)處理功能。同樣，長時(shí)間的干燥會(huì)導(dǎo)致必須通過預(yù)處理除去的懸浮固體濃度更高。
帶高壓泵和能量回收的反滲透系統(tǒng)
圖片1：典型的露天銅礦（圖片由蘇伊士-水技術(shù)與解決方案提供）
為了更好地處理棘手的采礦工藝廢水和酸性礦山排水，反滲透（RO）提供了常規(guī)處理的替代方法。反滲透膜利用壓力迫使水通過不易滲透溶解鹽的緊密聚合物結(jié)構(gòu)。被膜去除的鹽濃縮成廢液。除鹽以外，RO還提供處理方法，以去除礦泉水中常見的金屬，硫酸鹽和懸浮固體，從而產(chǎn)生穩(wěn)定，高質(zhì)量的水，可用于多種用途，包括非飲用水應(yīng)用，從而減輕了負(fù)擔(dān)將水拖到現(xiàn)場。
膜的使用使操作員可以更好地控制處理過程，而不必?fù)?dān)心變化的預(yù)處理濃度或化學(xué)性質(zhì)。而且，作為一種幾乎無化學(xué)物質(zhì)的處理工藝，RO不會(huì)產(chǎn)生油泥或化學(xué)廢品。
使用反滲透來處理采礦廢水的運(yùn)營商將傾向于回收盡可能多的水。但是這樣做會(huì)遇到一個(gè)關(guān)鍵的限制：采礦廢水固有的高滲透壓（高鹽和高金屬濃度的結(jié)果）。為了克服這一限制，操作人員可以使用高壓泵和能量回收系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可以提供必要的壓力提升，以驅(qū)動(dòng)水通過反滲透膜，最大程度地濃縮鹽和金屬。
由于反滲透膜系統(tǒng)在高鹽度應(yīng)用中在高壓下運(yùn)行，因此廢液流（盡管流量明顯降低）在膜陣列之后仍處于高壓狀態(tài)。因此，能量回收系統(tǒng)可用于將來自廢料流的泵送能量轉(zhuǎn)移回高壓泵，為進(jìn)水壓力提供額外的升壓，并允許設(shè)計(jì)工程師使用更小的高壓泵電機(jī)。
使用能量回收系統(tǒng)還可以降低使用反滲透膜系統(tǒng)的能量需求（圖2）。由于現(xiàn)場經(jīng)常產(chǎn)生高昂的電費(fèi)，因此任何能源需求的減少都是有益的。
反滲透膜系統(tǒng)
圖2：帶能量回收裝置的反滲透膜系統(tǒng)的工藝流程圖
去除懸浮固體
對于反滲透系統(tǒng)的應(yīng)用，至關(guān)重要的是集中于適當(dāng)?shù)念A(yù)處理方法來保護(hù)膜。
所有反滲透膜系統(tǒng)都是由膜和裝置構(gòu)成的，這些膜和裝置包括小的流動(dòng)通道，可能會(huì)被進(jìn)料流中的懸浮固體堵塞。高回收率運(yùn)行會(huì)增加固體濃度，并可能堵塞這些流動(dòng)通道。通過確定進(jìn)水中懸浮固體的大小，類型和性質(zhì)，可以選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)處理組分以確保有效處理并降低這種風(fēng)險(xiǎn)。濁度和粉塵密度指數(shù)測試套件可用于監(jiān)測進(jìn)水水質(zhì)和預(yù)處理操作在降低固體含量方面的有效性。
處理給水中的懸浮固體對于確保高壓泵和能量回收裝置也得到保護(hù)同樣重要。這些系統(tǒng)具有嚴(yán)格的公差，通常將使用過程水進(jìn)行內(nèi)部水軸承潤滑，并設(shè)計(jì)有較小的流道，以最大程度地減少旁路并實(shí)現(xiàn)高效率。
在沒有有效的顆粒過濾的情況下，懸浮的固體會(huì)起磨料作用，可能會(huì)導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)零件，密封件和水軸承過早磨損。
懸浮的固體也會(huì)堵塞流動(dòng)通道，從而限制潤滑并增加泵或能量回收裝置過早失效的機(jī)會(huì)。易于沉淀并形成懸浮固體的溶解鹽也必須通過阻垢劑化學(xué)藥品和定期沖洗來解決，以降低在膜系統(tǒng)和相關(guān)設(shè)備中形成其他顆粒的風(fēng)險(xiǎn)。
建立最佳的預(yù)處理策略需要設(shè)計(jì)工程師對給水化學(xué)進(jìn)行準(zhǔn)確的描繪，包括鹽含量，重金屬，pH和溫度范圍，總懸浮固體和濁度。這種認(rèn)識(shí)對于確定會(huì)影響膜系統(tǒng)，膜元件，高壓泵和能量回收裝置的所有參數(shù)至關(guān)重要。一旦給水質(zhì)量得到充分表征，就可以在預(yù)處理設(shè)計(jì)中考慮以下技術(shù)。
砂濾器
與氯氣，凝結(jié)劑和pH調(diào)節(jié)劑結(jié)合使用時(shí)，砂濾器具有成本效益高的懸浮固體去除的優(yōu)點(diǎn)，并具有在各種情況下（例如延長的干燥期至雨季延長）的緩沖能力?；镜纳盀V介質(zhì)可以耐受處理進(jìn)料流的困難，并且可以更輕松地從工藝異常中恢復(fù)。
二氧化錳過濾器
軟錳礦，天然存在的二氧化錳的統(tǒng)稱，是氧化可溶性鐵和錳的天然催化劑。采礦廢水中可能包含這些元素，主要需要去除這些元素以保護(hù)反滲透膜。繁重的應(yīng)用將需要每天進(jìn)行反沖洗和空氣沖刷，以使介質(zhì)流化并去除沉淀的鐵和錳。
濾筒過濾
袋式和筒式過濾器（適用于多種材料）設(shè)計(jì)用于將懸浮顆粒去除至低微米水平。這些過濾器可作為最終保護(hù)屏障，以防止殘留在介質(zhì)過濾器下游的任何小顆粒。遠(yuǎn)程安裝非常有用，它具有串聯(lián)的多個(gè)階段的袋式濾筒和濾筒過濾器，作為對膜，泵和能量回收裝置的最終保護(hù)。
中空纖維超濾替代品
在某些應(yīng)用中，有必要添加通常可以反洗的更精細(xì)過濾，例如中空纖維膜。超濾中空纖維膜替代品可以用化學(xué)藥品進(jìn)行改進(jìn)，以達(dá)到更高的預(yù)處理質(zhì)量。
由不正常工作或壽命縮短導(dǎo)致的意外組件故障（在處理困難的礦泉水時(shí)更常見）在偏遠(yuǎn)地區(qū)可能會(huì)成問題，導(dǎo)致更長的停機(jī)時(shí)間，并可能影響盈利能力。
為了減輕難以進(jìn)入的區(qū)域的故障風(fēng)險(xiǎn)，治理系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)有多列火車和旁路選項(xiàng)。操作員應(yīng)備有足夠的備件，以及進(jìn)行現(xiàn)場簡單維修和重建的工具和培訓(xùn)。
運(yùn)營商還可以采用遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷工具來改善其水處理系統(tǒng)的資產(chǎn)績效管理。這些技術(shù)使用數(shù)據(jù)和分析來識(shí)別流量變化和其他問題指示器，從而使操作員能夠解決關(guān)鍵問題并在問題發(fā)生之前進(jìn)行預(yù)防-提高資產(chǎn)可靠性和使用壽命，并避免計(jì)劃外的停機(jī)時(shí)間。
除地雷外，地雷通常位于高海拔地區(qū)。正如更高的海拔會(huì)給人身造成重大損失一樣，包括高壓泵在內(nèi)的設(shè)備也同樣如此。
因此，在高海拔礦井現(xiàn)場使用時(shí)，電動(dòng)泵電機(jī)應(yīng)尺寸過大。該措施將幫助設(shè)備適應(yīng)較少可用的濃空氣進(jìn)行冷卻。
采礦操作有許多復(fù)雜的因素，成功完成項(xiàng)目執(zhí)行是有很大的難度的。幸運(yùn)的是，膜技術(shù)的進(jìn)步和有效的預(yù)處理為處理廢水的提供了適用的方法。
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