PolyCera聚瓷膜于8月21日在鄂尔多斯参加煤矿与煤化工会议
我国是个煤炭大国，2019年产煤量已接近40亿吨。随着煤矿的开拓和回采，井下水涌水量不断增加。早期矿井水主要采用以去除悬浮固体为目的的混凝沉淀处理，处理水回场内用于洗煤、冲灰降尘等低要求回用，多余部分排放；有一部分部分矿井水并未做专门处理，而是建晾晒池、应急水池暂存，实质上对当地环境生态造成了很大影响。自2015年开始，国家和地方政府出台政策，禁止采用晾晒池和应急水池来替代污水处理设施，鼓励和督促煤矿企业对矿井水进行深度回用处理，部分甚至提出“零排放”的要求。
我国煤矿基地多处于西北地区，尤以蒙陕地区为主，水资源严重匮乏。随煤炭开采而伴生的煤化工企业和相关产业园，在产煤地区也纷纷建成，工业用水需求量逐年增长。将井下水深度处理后作为煤矿自用水、周边企业生产用水、区域生态补水、农业灌溉用水，这样既能缓解外排压力，降低环保风险，又能变废水为资源。井下水深度处理项目的建设，不仅顺应国家节能减排环保政策的要求，更具有显著的经济效益和社会效益。
水质特点和处理工艺
煤矿矿井水通常具有高硬度、高盐分、高悬浮固体的特点，有机物含量不高，基本不含重金属，在采煤施工中，通常用到一些乳化液，机器检修和运行泄漏的一些油，因而矿井水中同时含有少量油分。
以达标排放或洗煤/冲灰回用为目的的井下水处理系统通常只考虑去除水中悬浮物，降低浊度，部分去除油分和有机物，工艺方面常使用预沉池→加药混凝沉淀→无阀滤池/变孔隙滤池/移动罩滤池等除浊设备。在矿井水深度处理回用处理系统中，上述系统只能作为预处理部分，并不能保证处理水浊度达到膜浓缩回用单元(通常为反渗透膜)的进水要求，也无法保障处理水水质的稳定性。为了将矿井水处理到膜浓缩回用单元（反渗透、电渗析、正渗透等）所要求的进水水质，还需要设置多介质过滤器和/或微滤/超滤等进一步精密过滤除浊。综上，矿井水深度处理及回用系统的主要工艺单元可概括如下(实际工艺路线/单元设备选择更为复杂)：
上述工艺路线中，超滤是膜浓缩前预处理-精密除浊工艺段的核心单元。超滤膜在运行中所表现出来的性能参数（产水水质及其连续稳定性、产水通量及其连续稳定性、化学清洗周期及清洗后通量恢复效果、系统回收率等），直接影响了整个深度回用系统的稳定性和可靠性。对水质变幻莫测难以预期的矿井废水而言，选择一款性能可靠的超滤膜，对整个深度回用系统是极为重要的。
PolyCera®耐污染超滤膜
PolyCera®超亲水-耐污染超滤膜，截留孔径为0.02微米（20nm，切割分子量100KDa），是一种带有波纹状导流网的可反洗的卷式超滤膜（类似于卷式RO膜），膜材质是一种基于2000年诺贝尔化学奖技术的有机金属材料，兼具亲水耐油、耐高温、耐化学性，以及高通量、反洗恢复性好等特点。
一直以来，净水和中水/微污染废水回用系统中所用的超微滤膜主要分成有机（中空纤维）膜和无机陶瓷膜两大类别。有机膜因其成本低廉广泛用于饮用水深度处理、中水回用及工业废水回用等领域。但受其强度和抗污染性能限制，难以应对复杂水质，并且预处理流程长，清洗频繁；而无机陶瓷膜在耐油污、耐温度等方面表现更为优异，但高昂的投资和运行成本，污堵后难以恢复等弊端，限制了其广泛应用。
而PolyCera ®聚瓷超滤膜则突破了传统有机高分子膜和无机陶瓷膜的界限，它拥有陶瓷膜的化学稳定性，有机膜的过滤精度，以及可以与有机膜媲美的投资和运行成本。
材料优势
PolyCera®聚瓷超滤膜拥有国际专利保护的膜材料，突破了有机和无机材料的边界，具有传统有机超滤膜和陶瓷超滤膜无法比拟的优点：
超亲水，更耐污堵
几乎所有废水深度处理和中水回用系统中，都不可避免地存在有机物和油分类物质。这些物质极低浓度的存在，却在极大程度上影响了超滤膜的性能出力。上图是通过各种不同材质的平板膜材料与水相中的油滴的接触角，以此来判定其亲水疏油特性，PolyCera®聚瓷超滤膜独一无二的材料可提供与无机陶瓷膜相当的超亲水疏油表面。体现在应用中，就表现为远由于传统有机高分子膜的耐污堵、易清洗的特性。
更高通量
通过对PolyCera®超滤膜与同样孔径规格的PVDF超滤膜的表面电镜比较，可以看出前者材料所成的膜孔表面孔隙度更高。特定条件下的纯水膜通量测试表明，PolyCera®超滤膜的净水通量比同孔径的传统高分子膜的净水通量高2~3倍。
更高精度
通过下图膜孔径分布图，可以看出PolyCera®聚瓷超滤绝大部分孔径分布在一个极窄的范围内。这样集中分布的均匀膜孔，相比于孔径分布宽泛的膜材料而言，可获得更佳的污染物截留效果，因而产水水质更有保障。除此之外，均匀的膜孔径也避免了颗粒物直接堵塞膜孔的可能，减少了膜孔污堵的趋势，并降低了清洗难度。
应用方面的优特点
◆ 过滤精度高，产水水质好；
◆ 抗污堵能力强，通量更稳定，化学清洗周期长；
◆ 投资和运行成本适中
◆ 平膜光滑，堵膜介质不易附着，而易于通过水力反洗/冲洗除去；
◆ 波纹状格网可提供1~3毫米的错流通道，耐更高进水悬浮固体浓度(最高1%质量比)，对预处理要求低；
◆ 不需要多重预处理过滤单元保护，系统工艺短程化；
◆ 化学耐受性好，可接受更强的药剂清洗；
◆ 耐温性能较好，温度上限50ºC，可实施加热化洗；
◆ 反洗通量低，通常为运行通量的2~3倍即可，因而反洗费水少，产水率和回收率更高；
◆ 可安装在标准RO模壳内，组装容易；
◆ 根据实际情况可灵活选择水平安装或竖直安装，单元成套容易。
PolyCera®聚瓷超滤膜应用于矿井废水深度回用
陕蒙地区某煤矿矿井水，现有系统采用预沉调节→PAC/PAM混凝絮凝→迷宫斜板沉淀→无阀滤池的传统工艺处理之后，部分用于煤矿自用水，部分送往附近工厂作为回用水源。为了水资源综合利用的目的，减少损耗，目前用户计划进行深度处理回用，深度处理的前段工艺为药剂软化和精密除浊部分。基于上述原因，我们对矿井废水处理水进行除浊过滤的中试，验证其产水水质和产水水量以及超滤性能稳定性和可恢复性。
中试系统中使用1支8040型带波纹格网卷式超滤膜，膜面积为23.6m2,组件直径203mm，长度1016mm，进水端使用瓦楞形格网，格网尺寸为40mil（1.02mm）。膜组件安装于不锈钢制膜壳内。
中式机组
工艺流程
进水取自无阀滤池后的清水池。通常SS不高，但存在水质波动，并且清水池低液位取水导致池底沉淀物被搅起时，超滤膜进水的悬浮物会突然急剧升高，有时会超过100mg/L。除了悬浮物（SS）以外，水中存在大量胶体，相比悬浮物更容易引起超滤膜的堵塞。前端系统应存在聚丙（PAM）过量投加的现象，进水看似清澈，但存在大量“后絮凝”现象，导致原本装在超滤前面的保安滤袋不到3小时就完全堵住（滤袋表明结实地糊了一层）。因而经过调整，向原水中适量添加一些PAC，促进微絮凝效果。
中试期间的运行数据表明，尽管进水浊度有一定波动，但膜产水浊度基本在0.1NTU以下。聚瓷超滤膜通量在低压下可以维持在80lmh左右稳定运行。相比传统有机超滤膜和无机陶瓷膜，化学维护清洗（CEB）的频率大大降低。运行压力达到与无机陶瓷膜相当时，聚瓷膜通量可以达到120lmh。
简单预处理条件下，PolyCera聚瓷超滤膜系统回收率可达95%。
基于上述试验结果，我们为客户的矿井水深度处理回用超滤工艺段（5套x190m3/h.套，4用1备）所做的设计如下：
