鉱山の水処理に酸素が必要な理由
鉱山水の処理プロセスでは、水から汚染物質を除去する前に酸化反応に依存することがよくあります。
たとえば、溶解した第一鉄 (Fe²⁺) は水に溶けたままであり、沈降によって効率的に除去することができません。酸素が導入されると、第一鉄は第二鉄 (Fe3⁺) に酸化され、水酸化第二鉄の沈殿物が形成され、これが清澄装置やスラッジ濃縮システム内に沈殿します。
同様のプロセスが、マンガンの除去、硫化物の酸化、および生物学的硝化システムでも発生します。
酸素を必要とする典型的な鉱山水処理用途には次のものがあります。
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酸性鉱山排水処理
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除鉄システム
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マンガン除去システム
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硫化物の酸化プロセス
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生物学的廃水処理
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硝化システム
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シアン化物破壊サポートプロセス
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プロセス水再利用システム

十分な溶存酸素濃度がないと酸化速度が低下し、処理能力が低下する可能性があります。
動作原理
吸気と濾過
このプロセスは、工業用濾過システムを通して大気を取り込むことから始まります。
鉱山環境には、次のような原因で発生する浮遊粉塵が含まれることがよくあります。
多段吸気フィルタは、空気が圧縮システムに入る前に粒子状汚染物質を捕捉します。{0}
フィルタ ハウジングは通常、粉体塗装された炭素鋼またはアルミニウム合金で作られており、交換可能なフィルタ カートリッジを使用します。{0}
空気圧縮
濾過された空気はロータリー スクリュー コンプレッサーに入り、そこで圧力が約 7 ~ 10 bar(g) に上昇します。
コンプレッサー パッケージは通常、次のもので構成されます。
コンプレッサーは、炭素鋼またはステンレス鋼のプロセス配管を通じて圧縮空気を精製セクションに送ります。
圧力センサーはコンプレッサーの吐出状態を継続的に監視し、データを PLC 制御システムに送信します。
空気浄化
圧縮空気には、吸着媒体に損傷を与える可能性のある水分、油エアロゾル、微粒子が含まれています。精製セクションでは、複数の処理段階を使用して汚染物質を除去します。
処理プロセスにより、空気が PSA システムに入る前に水分含有量が減少します。
構成に応じて、出口露点は通常 -40 度から -70 度の範囲になります。
低い水分レベルを維持することでモレキュラーシーブ材料が保護され、酸素生成性能が安定します。
酸素分離
PSA システムは、ゼオライト モレキュラー シーブ材料を使用して圧縮空気から酸素を分離します。圧縮空気は、モレキュラーシーブ媒体で満たされた吸着容器に入ります。
窒素分子は吸着剤の内部表面に付着しますが、酸素分子は吸着床を通過して酸素収集システムに入ります。
PSA ユニットは、吸着サイクルと再生サイクルを交互に繰り返します。
動作中:
自動切り替えバルブは、プログラムされたサイクル タイミングに従って容器の機能を反転します。
このプロセスにより、下流の処理操作を中断することなく連続的に酸素を生成できます。
一般的な酸素純度は 90% ~ 95% の範囲です。
システムコンポーネント
PSA酸素発生ユニット
酸素発生スキッドにはコア分離装置が含まれています。主なコンポーネントは次のとおりです。
吸着容器は耐圧炭素鋼で製造され、構造用鋼の支持フレームに取り付けられています。{0}
システムの処理能力は通常、処理プラントの要件に応じて 10 Nm3/h から 5,000 Nm3/h の範囲です。
酸素貯蔵タンク
生成された酸素は分配前にバッファー容器に入ります。貯蔵タンクはいくつかの機能を実行します。
一般的な保管圧力の範囲は 8 ~ 16 bar(g) です。
大規模な処理施設の場合は、追加の酸素貯蔵容器を分配システムに統合できます。
酸素供給ネットワーク
酸素分配システムは、酸素を発生装置から処理装置に移送します。ネットワークには通常、次のものが含まれます。
分配ヘッダーは酸素を複数の処理段階に同時に供給できます。
流量は治療ゾーンごとに個別に調整できます。
酸素移動技術
ファインバブル拡散システム
ファインバブルディフューザーは、膜曝気装置を通じて酸素を水中に移送します。一般的なディフューザー アセンブリは次のもので構成されます。
・EPDM膜 ・PVCサポートパイプ • ステンレススチール製の取り付け金具膜は小さな酸素の泡を放出し、気液接触面積を増やします。{0}気泡が水柱を通って上昇すると、酸素が溶液中に移動し、溶存酸素濃度が増加します。
ファインバブルシステムは生物処理槽や酸化槽に設置されることが一般的です。
ベンチュリ酸素注入
ベンチュリ システムは、加圧されたプロセス水パイプラインに酸素を直接注入します。ベンチュリ ノズルは、酸素を水流に引き込む低圧ゾーンを作成します。-
酸素-水混合物は、反応タンク、酸化容器、または分配システムに入ります。
ベンチュリ注入システムにより、一部の処理構成では大きな曝気槽が不要になります。
酸素コーンリアクター
酸素コーンリアクターは、高圧下で酸素を溶解します。リアクターは次のもので構成されます。
• 加圧容器 • 内部混合チャンバー • 酸素注入アセンブリ ・再循環配管水は圧力下でコーンに入り、酸素は内部循環ゾーンに注入されます。加圧環境により酸素の溶解が増加し、ガス損失が最小限に抑えられます。
酸素コーン システムは、大気飽和を大幅に超える溶存酸素レベルが必要な場合に一般的に使用されます。
酸性鉱山の排水処理
酸性鉱山排水(AMD)は、硫化物を含む鉱物が酸素および水と反応して形成され、溶解した金属を含む酸性の流出物を生成します。{0}} AMD 処理システムは、清澄化の前に酸化反応を促進するために酸素を頻繁に使用します。
治療プロセスは通常、次の手順に従います。
酸素発生装置は、溶解した第一鉄が第二鉄に変換される酸化反応器に酸素を継続的に供給します。
その後、第二鉄が沈殿し、下流の清澄装置に沈殿します。
生物学的処理の応用
採掘キャンプ、メンテナンスワークショップ、処理施設では、生物学的処理が必要な廃水が発生します。
好気性微生物は代謝活動を通じて汚染物質を消費し、機能するには溶存酸素を必要とします。
酸素発生器は、ディフューザー グリッドまたは酸素注入システムを通じて生物反応器に酸素を供給します。
一般的な溶存酸素目標は、治療設計に応じて 2 ~ 6 mg/L の範囲です。
酸素移送システムは、反応器の容積全体に酸素を分配し、生物学的酸化プロセスをサポートします。

メンテナンス要件
日常監視
オペレーターは以下を検査します。
- 酸素純度
- 酸素圧力
- 流量
- コンプレッサー温度
- アラームステータス
動作データは HMI インターフェイスを通じて表示され、PLC システムによって保存されます。
予防保守
計画されたメンテナンス活動には次のものが含まれます。
- フィルターエレメントの交換
- 空気圧バルブの検査
- コンプレッサーの整備
- 酸素分析計の校正
- 圧力伝送器の点検
メンテナンスの間隔は、稼働時間と現場の状況によって異なります。
モレキュラーシーブの耐用年数
モレキュラーシーブは酸素分離プロセスを実行します。
吸着剤の寿命を縮める要因には次のようなものがあります。
- 水質汚染
- オイルキャリーオーバー
- 過度の動作温度
- 不適切な圧力サイクル
適切に維持された動作条件下では、モレキュラーシーブの交換間隔は通常 8 ~ 12 年の範囲です。
技術仕様
| パラメータ | 代表的な範囲 |
|---|---|
| 酸素純度 | 90–95% |
| 酸素容量 | 10~5,000 Nm3/h |
| 酸素圧力 | 4~10バール(g) |
| 空気圧 | 7~10バール(g) |
| 露点 | -40度~-70度 |
| 周囲温度 | -20 度~+50 度 |
| 制御システム | PLC + HMI |
| 電源 | 380V–690V |
| 設置タイプ | スキッド-取り付けまたはコンテナ化 |
よくある質問
Q: 正しい酸素発生器の容量を選択するにはどうすればよいですか?
A: 能力は、水の流量、汚染物質の濃度、目標の溶存酸素 (DO) レベルによって決まります。 NEWTEK は、水の分析と処理プロセスのデータに基づいて必要な酸素要求量を計算できます。
Q: このシステムはどのような鉱山水処理プロセスをサポートできますか?
A: システムは次の目的で酸素を供給できます。
- 酸性鉱山排水(AMD)処理
- 鉄とマンガンの除去
- 硫化物の酸化
- 生物学的廃水処理
- 硝化システム
- プロセス水の再利用アプリケーション
Q: このシステムは既存の処理施設と統合できますか?
A: はい。酸素発生器は、酸化タンク、ベンチュリ インジェクター、酸素コーン リアクター、ディフューザー システム、および既存の処理パイプラインに接続できます。
Q: システムのサイジングにはどのような情報が必要ですか?
A: システムのサイズを正確に設定するには、通常、NEWTEK では次のものが必要です。
- 水流量(m3/h)
- 水質報告書
- 治療プロセスの説明
- 設置高度
- 利用可能な電源
Q: このシステムは遠隔地の採掘現場に適していますか?
A: はい。このシステムは大気から現場で酸素を生成するため、液体酸素の供給や極低温貯蔵タンクが不要になります。-
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