高壓泵和能量回收促進了操作人員的水回收
干旱和偏遠地區(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，運營商往往要耗費更多的資源。
同時，礦工在管理和處理采礦廢水（包括酸性礦山排水）方面面臨著更為復雜的挑戰(zhàn)。這些廢水收集并儲存在蒸發(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計的處理策略。
在干旱地區(qū)，將廢水現(xiàn)場存儲在蒸發(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變化的影響。使用常規(guī)處理過程，這些波動會淹沒或改變預處理方法。降雨稀釋后的廢水會帶來化學物質過量進料的風險，并影響預處理功能。同樣，長時間的干燥會導致必須通過預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構。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，高質量的水，可用于多種用途，包括非飲用水應用，從而減輕了負擔將水拖到現(xiàn)場。
膜的使用使操作員可以更好地控制處理過程，而不必擔心變化的預處理濃度或化學性質。而且，作為一種幾乎無化學物質的處理工藝，RO不會產(chǎn)生油泥或化學廢品。
使用反滲透來處理采礦廢水的運營商將傾向于回收盡可能多的水。但是這樣做會遇到一個關鍵的限制：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，以驅動水通過反滲透膜，最大程度地濃縮鹽和金屬。
由于反滲透膜系統(tǒng)在高鹽度應用中在高壓下運行，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移回高壓泵，為進水壓力提供額外的升壓，并允許設計工程師使用更小的高壓泵電機。
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，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)的應用，至關重要的是集中于適當?shù)念A處理方法來保護膜。
所有反滲透膜系統(tǒng)都是由膜和裝置構成的，這些膜和裝置包括小的流動通道，可能會被進料流中的懸浮固體堵塞。高回收率運行會增加固體濃度，并可能堵塞這些流動通道。通過確定進水中懸浮固體的大小，類型和性質，可以選擇適當?shù)念A處理組分以確保有效處理并降低這種風險。濁度和粉塵密度指數(shù)測試套件可用于監(jiān)測進水水質和預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同樣重要。這些系統(tǒng)具有嚴格的公差，通常將使用過程水進行內部水軸承潤滑，并設計有較小的流道，以最大程度地減少旁路并實現(xiàn)高效率。
在沒有有效的顆粒過濾的情況下，懸浮的固體會起磨料作用，可能會導致旋轉零件，密封件和水軸承過早磨損。
懸浮的固體也會堵塞流動通道，從而限制潤滑并增加泵或能量回收裝置過早失效的機會。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藥品和定期沖洗來解決，以降低在膜系統(tǒng)和相關設備中形成其他顆粒的風險。
建立最佳的預處理策略需要設計工程師對給水化學進行準確的描繪，包括鹽含量，重金屬，pH和溫度范圍，總懸浮固體和濁度。這種認識對于確定會影響膜系統(tǒng)，膜元件，高壓泵和能量回收裝置的所有參數(shù)至關重要。一旦給水質量得到充分表征，就可以在預處理設計中考慮以下技術。
砂濾器
與氯氣，凝結劑和pH調節(jié)劑結合使用時，砂濾器具有成本效益高的懸浮固體去除的優(yōu)點，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。基本的砂濾介質可以耐受處理進料流的困難，并且可以更輕松地從工藝異常中恢復。
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反滲透膜。繁重的應用將需要每天進行反沖洗和空氣沖刷，以使介質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）設計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屏障，以防止殘留在介質過濾器下游的任何小顆粒。遠程安裝非常有用，它具有串聯(lián)的多個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。
中空纖維超濾替代品
在某些應用中，有必要添加通常可以反洗的更精細過濾，例如中空纖維膜。超濾中空纖維膜替代品可以用化學藥品進行改進，以達到更高的預處理質量。
由不正常工作或壽命縮短導致的意外組件故障（在處理困難的礦泉水時更常見）在偏遠地區(qū)可能會成問題，導致更長的停機時間，并可能影響盈利能力。
為了減輕難以進入的區(qū)域的故障風險，治理系統(tǒng)應設計有多列火車和旁路選項。操作員應備有足夠的備件，以及進行現(xiàn)場簡單維修和重建的工具和培訓。
運營商還可以采用遠程監(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。這些技術使用數(shù)據(jù)和分析來識別流量變化和其他問題指示器，從而使操作員能夠解決關鍵問題并在問題發(fā)生之前進行預防-提高資產(chǎn)可靠性和使用壽命，并避免計劃外的停機時間。
除地雷外，地雷通常位于高海拔地區(qū)。正如更高的海拔會給人身造成重大損失一樣，包括高壓泵在內的設備也同樣如此。
因此，在高海拔礦井現(xiàn)場使用時，電動泵電機應尺寸過大。該措施將幫助設備適應較少可用的濃空氣進行冷卻。
采礦操作有許多復雜的因素，成功完成項目執(zhí)行是有很大的難度的。幸運的是，膜技術的進步和有效的預處理為處理廢水的提供了適用的方法。
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