一、矿井水蒸发结晶系统定位与适用场景

矿井水蒸发结晶系统专用于处理煤炭开采过程中产生的高悬浮物、高盐分废水，实现矿井水资源化利用与零排放。

适用场景：

煤炭开采废水处理（悬浮物含量50-2000mg/L）

高盐矿井水脱盐（TDS 5000-30000mg/L）

含重金属（如镍、铬）及有机物（乳化油）的复杂水质处理

二、矿井水特性与处理难点

水质特性

悬浮物：煤粉、岩粉颗粒细小（平均粒径2-8μm），沉降速度慢，混凝效果差。

盐分：以氯化钠、硫酸钠为主，TDS可达30g/L以上，沸点升高显著（ΔT≥5℃）。

有机物：含乳化油、废机油等，COD浓度可达30000mg/L。

硬度离子：钙、镁离子易导致换热管结垢。

关键工艺挑战

结垢控制：高盐废水易在换热管表面结晶，降低传热效率。

悬浮物去除：细小颗粒易堵塞设备，需高效预处理。

资源回收：分质结晶实现氯化钠、硫酸钠分离，提升经济性。

三、核心工艺设计与优化策略

工艺流程架构

采用三级处理架构，集成预处理、蒸发结晶与资源回收：

阶段设备配置功能

预处理混凝沉淀+高效旋流净化+石英过滤去除悬浮物（≥95%）、降低硬度（Ca²⁺/Mg²⁺≤50mg/L）

蒸发结晶降膜蒸发器（低浓度段）+强制循环蒸发器（高浓度段）+MVR压缩机分级浓缩，一级降膜蒸发器处理低浓度废水，二级强制循环蒸发器完成结晶

资源回收分质结晶系统（氯化钠/硫酸钠分离）+母液循环产出工业级盐品，母液返回系统减少废液排放

四、设备选型与材质方案

 蒸发器类型选择

级别类型选型依据

一级降膜蒸发器低浓度（＜15%）废水高效浓缩，传热系数高，节能。

二级强制循环蒸发器高浓度（＞25%）废水防结垢，适应多盐分共存工况。

 压缩机选型

类型：高速离心式压缩机（带变频调节）

优势：

适应大流量（50-200t/h）、中低压缩比（1.2-1.5）。

节能效率比罗茨式高20%，年运行成本降低约25%。

材质方案

接触物料部分：

预处理单元：玻璃钢（过滤）、UPVC（管道）。

蒸发单元：316L不锈钢（一级）、钛材（二级高Cl⁻工况）。

非接触部分：碳钢防腐涂层（环氧树脂+玻璃鳞片）。

五、系统性能参数

指标性能数据

处理量50-200t/d（可扩展）

进水TDS5000-30000mg/L

出水TDS＜500mg/L（可定制零排放）

蒸汽消耗0.12kg蒸汽/kg水（传统多效的25%）

电耗45-65kWh/t水（含压缩机）

盐回收率＞95%（NaCl/Na₂SO₄纯度达标）

六、应用案例与效果

案例1：陕北矿井水处理项目

原水水质：TDS 15000mg/L，悬浮物800mg/L，pH 7.2。

系统配置：

预处理：混凝沉淀+高效旋流净化+石英过滤。

蒸发：降膜蒸发器+强制循环蒸发器，公用一台离心式压缩机。

运行效果：

年处理量7.2万吨，回收NaCl 6800吨/年，Na₂SO₄ 4200吨/年。

吨水处理成本降低40%（相比多效蒸发）。

案例2：山西煤矿废水零排放项目

原水水质：TDS 25000mg/L，含乳化油100mg/L，COD 8000mg/L。

系统配置：

预处理：超磁分离+活性炭吸附。

蒸发：MVR双效蒸发器+分质结晶系统。

运行效果：

冷凝水回用率100%，年节约水资源费120万元。

结晶盐纯度达标，直接销售创收。

七、矿井水蒸发结晶系统优势总结

高效节能：MVR技术比传统多效蒸发节能70%以上。

资源回收：分质结晶产出高纯度盐品，经济价值显著。

环保兼容：封闭式系统避免二次污染，符合零排放要求。

适应性强：集成预处理模块，应对高悬浮物、高有机物矿井水。

通过工艺更新与设备优化，该系统为矿井水处理提供了高经济性、高安全性的解决方案，助力煤炭行业实现水资源循环利用与可持续发展。