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，且在山西焦煤集團完成了工程化試驗，完成了平煤神馬控股集團礦井水集中管理的可行性研究和初步方案的編制，實用性強，符合我國礦井水處理的現(xiàn)狀，具有較強的實用性。
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)點架構(gòu)，包含各類傳感器、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)備訪問組件、數(shù)據(jù)診斷組件、邊云交互組件等，可進行云邊交互并且擁有 AI引擎模型訓(xùn)練；
搭建云平臺架構(gòu)，負責管理和調(diào)度邊緣網(wǎng)關(guān)上運行的應(yīng)用程序以及收集邊緣網(wǎng)關(guān)上報的數(shù)據(jù)進行顯示、參與模型訓(xùn)練等。
（2）完成適合礦井水特點的納米陶瓷膜，確定最佳運行工況
在礦井水預(yù)處理中，納米陶瓷膜可以作為一種高效的過濾材料，用于去除礦井水中的雜質(zhì)、細菌和有機物等，以提高后續(xù)礦物開采過程中的水質(zhì)。同時，納米陶瓷膜具有優(yōu)異的抗污染性，能夠有效避免過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，保證過濾膜的長期穩(wěn)定運行。納米陶瓷膜還能對礦井水中的有機物進行去除，減少有機物的空氣化，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指標，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驗室研究
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,稀溶液會向濃溶液滲透并保持相應(yīng)的滲透壓,此現(xiàn)象稱為滲透。如果在濃溶液處施加大于滲透壓的壓力,則濃溶液會向稀溶液一側(cè)滲透,此現(xiàn)象稱為反滲透。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，以除去礦物開采過程中產(chǎn)生的各類污染物。在礦井水深度處理中，高通量抗污染反滲透膜與其他過濾材料一起使用，以進一步提高過濾效率和純度，在深度處理過程中可以將處理后的水回用到生產(chǎn)過程中，有效減少礦業(yè)行業(yè)對水資源的消耗和對環(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