Mine Water and the Environment

, Volume 36, Issue 2, pp 193–198 | Cite as

Experimental Aspects of Scaling Control in Membrane Filtration of Mine Water

  • Hanna Kyllönen
  • Antti Grönroos
  • Eliisa Järvelä
  • Juha Heikkinen
  • Chuyang Tang
Technical Article
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Abstract

This study focused on membrane filtration of neutralized pond water, which may be necessary when good quality water is required for hydrometallurgical processes. Neutralized mine water can still have fairly high metal and sulphate levels, which can hinder discharge and reuse possibilities. Both nanofiltration and reverse osmosis are effective in removing metals and sulphate, but scaling can be a severe problem. Microfiltration as a pre-treatment method, although meant for particle removal, seemed to decrease the amount of scalants, thus delayed scaling on the membrane surface and increasing water recovery for both nanofiltration and reverse osmosis. It is possible that the presence of particles in the feed water promoted crystal growth in the turbulent flow and caused the removal of dissolved constituents. Alternatively, supersaturation could have occurred, allowing microfiltration to remove the scalants as particles. The Liqum sensor indicated that redox values started to increase again just before scaling began due to precipitation in the supersaturated membrane concentrate solution. Thus, the sensor seemed to provide real time, in-situ, early-stage scaling warning.

Keywords

Neutralizing pond water Microfiltration Nanofiltration Reverse osmosis Scaling Real-time measurements 

Zusammenfassung

Diese Studie untersucht die Membranfiltration von neutralisiertem Wasser, welche notwendig ist, um eine gute Wasserqualität für hydrometallurgische Prozesse zur Verfügung zu stellen. Auch neutralisiertes Grubenwasser kann hohe Metall- und Sulfatkonzentrationen enthalten, welche die Ausleitung und Wiederverwendungsmöglichkeiten einschränken. Sowohl die Nanofiltration als auch die Umkehrosmose sind effektive Verfahren zur Entfernung von Metallen und Sulfat. Aber die Krustenbildung stellt dabei ein ernstes Problem dar. Mikrofiltration als eine Vorreinigungsstufe, eigentlich zur Partikelentfernung gedacht, scheint die Menge der Krustenbildner zu verringern und somit die Krustenbildung an der Membranoberfläche, sowohl bei der Nanofiltration als auch beider Umkehrosmose, zu verzögern. Es ist möglich, dass das Vorhandensein von Partikeln im Zuflusswasser das Kristallwachstum in den turbulenten Strömen fördert und die Entfernung gelöster Bestandteile verursacht. Alternativ könnte bei der Mikrofiltration eine Übersättigung aufgetreten sein, welche die Entfernung von Krustenbildnern als Partikel zur Folge hat. Der Liqum Sensor zeigte an, dass kurz vor der Krustenbildung, die Redoxwerte durch die Ausfällung in der übersättigten Membranlösung stiegen. Somit scheint der Sensor eine in-situ-Echtzeitwarnung zu liefern.

Resumen

Este estudio se enfocó sobre la filtración por membrana de agua neutralizada que podría ser necesario cuando se requiere agua de buena calidad para procesos hidrometalúrgicos. El agua de mina neutralizada aún puede contener relativamente altos niveles de metales y sulfatos que pueden complicar su descarga y sus posibilidades de uso. La nanofiltración y la ósmosis inversa son efectivas en remover metales y sulfatos pero la precipitación de especies inorgánicas puede ser un serio problema. La microfiltración como un método de pretratamiento, aunque es válido para la remoción de partículas, parece disminuir la cantidad de incrustaciones, postergando así la precipitación de especies inorgánicas sobre la superficie de la membrana e incrementando la recuperación de agua tanto en nanofiltración como en ósmosis inversa. Es posible que la presencia de partículas en el agua de alimentación promueva el crecimiento de cristales en el flujo turbulento y cause la precipitación de los constituyentes disueltos. Alternativamente, podría haber ocurrido una supersaturación que remueva a los incrustantes como partículas. El sensor Liqum indicó que los valores redox comenzaban a crecer de nuevo justo antes que la incrustación comenzara debido a la precipitación en la solución supersaturada. Así, el sensor parece proveer una alarma temprana, in situ y en tiempo real, de generación de incrustaciones.

水泥窑粉尘去除酸性废水金属离子机理

Notes

Acknowledgments

The PuMi project studied purification and monitoring concepts for mine water treatment based on new water technologies was carried out as part of the Green Mining programme of the Finnish Funding Agency for Innovation (Tekes). Tekes, VTT Technical Research Centre of Finland Ltd, Outotec, Sofi Filtration, Pöyry, and Liqum are all acknowledged for their financial support of the project.

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Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2016

Authors and Affiliations

  1. 1.VTT Technical Research Centre of Finland Ltd.VTTFinland
  2. 2.Department of Civil EngineeringUniversity of Hong KongPokfulamHong Kong

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