Application of Membrane Processes for Mine Water Treatment

• Autorzy: Chromikova J. , Matuskova V. , Thomas J. , Malikova P. , Volavkova L.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie procesów membranowych w oczyszczaniu wody kopalnianej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this study, the possibility of using electrodialysis for the treatment of mine water from coal mining is investigated. The research is focused on mine water in the coal mine Československá armáda (ČSA) and Jan Šverma (JŠ). The main contaminants of mine water are sulphates, iron and manganese. Treatment process of this mine water consists of neutralization, oxidation, precipitation of iron and manganese, thickening of the mine water sludge, its flocculation and drainage using the pressure filtration. When compared to conventional technologies of water treatment, membrane technology has a number of advantages (high quality treated water at lower quantities of chemical agents, high selectivity and low energy demands). When considering an application of this technology, it is important to primarily reduce the negative impacts of the raw mine water chemism on the used semipermeable membranes. In particular, it is important to prevent the formation of low soluble (insoluble) salts which would otherwise negatively influence the mine desalination process by electrodialysis. The electrodialysis tests were carried out on the lab-scale units EDR-Z/10-0.8 (Mega a.s., Stráž pod Ralskem). The first part of the research was focused on the determination of specifications and operating parameters for the maximum of desalination rate. The laboratory tests were operated in batch mode and feed and bleed mode. The results show that electrodialysis is suitable for treatment of mine water, with contaminant removal efficiencies 90 %. The second part of the research was focused on the reducing of waste products of electrodialysis (concentrate). In the present work was achieved a reduction of concentrate stream from 50 % to 1 % of the total volume of feed water.

PL

W pracy tej zbadano możliwość zastosowania elektrodializy w obróbce wody kopalnianej z wydobycia węgla. Badania skupiają się na wodzie kopalnianej z kopalni węgla Československáarmáda (ČSA) i Jan Šverma (JŠ). Głównymi zanieczyszczeniami wód kopalnianych są siarczany, żelazo i mangan. Proces oczyszczania wód kopalnianych składa się z neutralizacji, utleniania, wytrącania żelaza i manganu, zagęszczaniu zawiesiny z wód kopalnianych, ich strącaniu w postaci kłaczków i odwadnianiu z użyciem filtracji pod ciśnieniem. W porównaniu z konwencjonalnymi technologiami oczyszczania wody, metoda membranowa ma wiele zalet (wysoka jakość oczyszczonej wody przy mniejszej ilości środków chemicznych, wysoka selektywność i niskie zapotrzebowanie na energię). Biorąc pod uwagę zastosowanie tej technologii, ważnym jest aby najpierw zredukować negatywny wpływ chemizmu nieprzerobionej wody kopalnianej na używanych membranach półprzepuszczalnych. W szczególności ważne jest zapobieganie tworzenia się słabo rozpuszczalnych (nierozpuszczalnych ) soli, które mogły by w przeciwnym razie negatywnie wpłynąć na kopalniany proces odsalania z udziałem elektrodializy. Testy elektrodializy przeprowadzane były na skalę laboratoryjną z użyciem urządzenia EDR-Z/10-0.8 (Mega a. s., Stráž pod Ralskem). Pierwsza część badań skupiała się na określeniu specyfikacji i parametrów operacyjnych w celu uzyskania maksymalnego stopnia odsalania. Testy laboratoryjne operowane były w trybie okresowym i w trybie zasilania i upuszczania. Wyniki pokazują, że elektrodializa jest odpowiednim procesem do oczyszczania wody kopalnianej, z wydajnością usuwania zanieczyszczeń na poziomie 90%. Druga część badań skupiała się na zredukowaniu produktów odpadowych z elektrodializy (koncentratu). W pracy uzyskano redukcję strumienia koncentratu z 50% do 1% objętości całkowitej wody zasilającej.

Słowa kluczowe

EN

mine water; electrodialysis; concentrate; diluate; feed water

PL

wody kopalniane; elektrodializa; koncentrat; rozcieńczalnik; woda zasilająca

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 15, nr 2
• Strony: 181--186
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Chromikova J.

• VSB-Technical University of Ostrava, Faculty of Mining and Geology, Institute of Clean Technologies for Mining and Utilization of Raw Materials for Energy Use, 17. listopadu Str. 15, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic

autor

Matuskova V.

• VSB-Technical University of Ostrava, Faculty of Mining and Geology, Institute of Clean Technologies for Mining and Utilization of Raw Materials for Energy Use, 17. listopadu Str. 15, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic

autor

Thomas J.

• VSB-Technical University of Ostrava, Faculty of Mining and Geology, Institute of Clean Technologies for Mining and Utilization of Raw Materials for Energy Use, 17. listopadu Str. 15, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic

autor

Malikova P.

• VSB-Technical University of Ostrava, Faculty of Mining and Geology, Institute of Clean Technologies for Mining and Utilization of Raw Materials for Energy Use, 17. listopadu Str. 15, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic

autor

Volavkova L.

• VSB-Technical University of Ostrava, Faculty of Mining and Geology, Institute of Clean Technologies for Mining and Utilization of Raw Materials for Energy Use, 17. listopadu Str. 15, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic

Bibliografia

• 1. Ali M. S. (2011): Remediation of acid mine waters: 11th International Mine Water Association Congress – Mine Water – Managing the Challenges.IMWA 2011, Aachem 2011, ISBN 978-1-897009-47-5
• 2. Douglas G., Degens B.: A synopsis of potential amendments and remediation techniques for the neutralization of acidic drainage waters in the Western Australian Wheatbelt [online]. CSIRO Land and Water Science Report No. 46/06 and CRC LEME Open File Report 209. 2006, CSIRO, Perth. Available at <http://www.clw.csiro.au/publications/science/2006/sr46-06.pdf>
• 3. Ellis D., Bouchard C., Lantagne G. (2000): Removal of iron and manganese from groundwater by oxidation and microfiltration. Desalination, 130, 255-264
• 4. Ghaly A.E., Kamal M.A, Cote R. (2007): Effect of Temperature on the Performance of Limestone/Sandstone Filters Treating Landfill Leachate. American Journal of Environmental Sciences, 3, 11-18
• 5. Hammarstrom J. M., Sibrell P. L., Belkin H. E. (2003): Characterization of limestone reacted with acid-mine drainage in a pulsed limestone bed treatment system at the Friendship Hill National Historical Site, Pennsylvania, USA. Applied Geochemistry, 18, 1705-1721
• 6. Wang L. K.: Handbookof Environmental Engineering. Membrane and Desalination Technologies. London: Humana Press, 2010, 670 p., ISBN 978-1-58829-940-6
• 7. Mulder M.: Basic Principles of Membrane Technology, 2nd edition. Boston: Kluwer Academic, 2003, 564 p., ISBN 0-7923-4248-8
• 8. Silva A.M., Cruy F. L. S., Lima R. M. F., Teixeira V. A., Leão V.A. (2011): Manganese and limestone interactions during mine water treatment. Journal of Hazardous Materials, 181, 514-520