選煤廠廢水的混凝沉淀及處理試驗(yàn)研究

侯引麗

（西山煤電西銘礦選煤廠，山西 太原 030052）

引言

選煤廠是對(duì)原煤進(jìn)行洗選的場(chǎng)所，一般的選煤工藝流程分為脫泥、有壓兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器、煤泥分選機(jī)對(duì)粗煤泥進(jìn)行分選，由浮選機(jī)對(duì)細(xì)煤泥進(jìn)行浮選，煤泥水為選煤工藝流程操作中不可避免的產(chǎn)物，煤泥水處理不當(dāng)極易對(duì)環(huán)境造成污染。為響應(yīng)當(dāng)前環(huán)境保護(hù)的號(hào)召，提高選煤廠對(duì)煤泥水的處理能力和效果是提升選煤廠競(jìng)爭(zhēng)力的主要因素[1]。本文將采用混凝沉淀物化法對(duì)選煤廠煤泥水進(jìn)行處理，解決選煤廠廢水處理難的問(wèn)題，并對(duì)提出了混凝沉淀法的處理效果進(jìn)行驗(yàn)證。

1 煤泥水水質(zhì)特性研究

通過(guò)調(diào)研可知，由于我國(guó)煤泥分選設(shè)備的性能不佳，加之濃縮沉淀設(shè)備的處理效果不好，導(dǎo)致煤泥水呈現(xiàn)為高懸浮物、高濃度的狀態(tài)，從而導(dǎo)致后續(xù)針對(duì)煤泥水處理的難度較大。而對(duì)于混凝沉淀處理工藝的應(yīng)用，需要合理確定混凝劑的型號(hào)和相關(guān)技術(shù)參數(shù)。而混凝沉淀工藝參數(shù)的確定必須得結(jié)合煤泥廢水的性質(zhì)和特性進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)[2]。本節(jié)將中重點(diǎn)對(duì)煤泥水水樣進(jìn)行測(cè)試。

取樣要求：未加入絮凝劑，且對(duì)選煤廠正常生產(chǎn)4 h 之內(nèi)，每次間隔相同的時(shí)間取等量煤泥水。具體間隔時(shí)間為60 min，每次取樣的量為20 kg。經(jīng)對(duì)所取得煤泥水的特征進(jìn)行檢測(cè)并取得平均值，如表1 所示。

表1 煤泥水水質(zhì)特征參數(shù)

如表1 所示，所研究煤泥水的SS 和COD 的濃度偏高；比重較小僅為1.21；煤泥水呈酸性；濁度較高，說(shuō)明該煤泥水不易沉淀。

而且，通過(guò)對(duì)煤泥水顆粒級(jí)配及灰分檢測(cè)可知，該煤泥水中煤泥顆粒的含量偏高。同時(shí)，煤泥水在自然沉淀的條件下，最大的顆粒的沉淀速度為0.228 cm/s，最小的沉淀速度為0.000 5 cm/s；也就是說(shuō)，單純依靠煤泥水的自然沉淀法去除其中的煤泥顆粒效率較低。對(duì)于煤泥水的自然沉淀階段了分為自由沉淀、絮凝沉淀、成層沉淀以及壓縮沉淀。結(jié)合實(shí)驗(yàn)條件得出，所研究煤泥水在自然沉淀壓縮點(diǎn)為40 min。

2 煤泥水混凝沉淀試驗(yàn)研究

通過(guò)對(duì)煤泥水特征和性質(zhì)檢測(cè)的基礎(chǔ)上，得出適用于該煤泥水最佳的混凝劑為PAM-1；而且該型煤泥不建議單獨(dú)采用無(wú)機(jī)混凝劑對(duì)其進(jìn)行處理。而且，對(duì)于PAM-1 型混凝劑而言，當(dāng)煤泥水的pH 為7～9時(shí)對(duì)應(yīng)的處理效果越好，越有利于煤泥顆粒的沉淀。綜上所述，煤泥水混凝沉淀處理應(yīng)將煤泥水pH 值調(diào)制為7～9，并采用PAM-1 型混凝劑對(duì)煤泥水進(jìn)行處理。而且，經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)表明，將PAM-1 型混凝劑的濃度控制在0.1%～0.15%時(shí)處理效果最佳[3]。

為驗(yàn)證不同混凝沉淀參數(shù)的具體數(shù)值，本節(jié)將具體對(duì)PAM-1 投藥量、GT 值等參數(shù)進(jìn)行合理確定。

2.1 PAM-1 投藥量對(duì)混凝沉淀試驗(yàn)研究

為了保證煤泥水處理后的出水濁度滿足《選煤廠煤泥水沉降試驗(yàn)方法》的相關(guān)要求，混凝劑的投放量對(duì)最終濁度的影響較大。因此，本節(jié)將通過(guò)對(duì)不同濃度煤泥水添加不同劑量的混凝劑后所得煤泥水處理后的濁度進(jìn)行對(duì)比，從而得出適用于不同濃度煤泥水處理的混凝劑量。

所研究煤泥水的質(zhì)量濃度為：38、48、58、68、80、100 g/L；所添加混凝劑的量為0.5、1、2、3、4 mL。具體試驗(yàn)結(jié)果如表2 所示。

表2 不同煤泥水質(zhì)量濃度對(duì)應(yīng)不同混凝劑添加量的濁度對(duì)比

如表2 所示，隨著混凝劑添加量的增加，對(duì)應(yīng)不同濃度煤泥水的出水濁度呈現(xiàn)先減小后增大的變化趨勢(shì)。其中，質(zhì)量濃度為38 g/L 煤泥水對(duì)應(yīng)的混凝劑的最佳添加量為3 mL；質(zhì)量濃度為48 g/L 煤泥水對(duì)應(yīng)的混凝劑的最佳添加量為3 mL；質(zhì)量濃度為58 g/L 煤泥水對(duì)應(yīng)的混凝劑的最佳添加量為2 mL；質(zhì)量濃度為68 g/L 煤泥水對(duì)應(yīng)的混凝劑的最佳添加量為2 mL；質(zhì)量濃度為80g/L 煤泥水對(duì)應(yīng)的混凝劑的最佳添加量為1 mL；質(zhì)量濃度為100 g/L 煤泥水對(duì)應(yīng)的混凝劑的最佳添加量為3 mL[4]。

因此，在實(shí)踐生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)所處理煤泥水的濃度具體確定所添加PAM-1 的量。

2.2 GT 值對(duì)混凝沉淀試驗(yàn)研究

通過(guò)相關(guān)研究可知，煤泥水的混凝沉淀過(guò)程施加一定強(qiáng)度的攪拌強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)最終的混凝效果也存在明顯的差異。所研究的GT 值即為對(duì)攪拌強(qiáng)度的一個(gè)反映。從理論上講，GT 值分為G 值和T 值。其中，G 值與混凝水樣的體積、黏度和攪拌及的功率相關(guān)，結(jié)合本文所研究煤泥水的性質(zhì)，其對(duì)應(yīng)的G 值如式（1）所示：

式中：n 為攪拌器的轉(zhuǎn)速。

根據(jù)本實(shí)驗(yàn)中所選的六聯(lián)攪拌器G 值為質(zhì)量41、88 和156 時(shí)對(duì)應(yīng)的最佳GT 值進(jìn)行確定。以煤泥水質(zhì)量濃度為38 g/L，當(dāng)G 值為41 時(shí)，隨著GT 值的增加對(duì)應(yīng)出水濁度呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢(shì)。綜合考慮攪拌機(jī)實(shí)際情況，最終確定煤泥水質(zhì)量濃度為38 g/L，G 值為41 時(shí)的最佳GT 值為1 000。同理得出，煤泥水質(zhì)量濃度為38 g/L，G 值為88 時(shí)對(duì)應(yīng)的最佳GT 值為800；煤泥水質(zhì)量濃度為38 g/L，G 值為156時(shí)對(duì)應(yīng)的最佳GT 值為1 600。則可以得出不同煤泥水濃度對(duì)應(yīng)的最佳GT值：

1）煤泥水質(zhì)量濃度為48 g/L 時(shí)，G 值為41 時(shí)的最佳GT 值為900；G 值為88 時(shí)的最佳GT 值為1 600；G 值為156 時(shí)的最佳GT 值為2 000。

2）煤泥水濃度為68 g/L 時(shí)，G 值為41 時(shí)的最佳GT 值為900；G 值為88 時(shí)的最佳GT 值為1 600；G值為156 時(shí)的最佳GT 值為1 500。

綜上所述，針對(duì)本文所研究煤泥水的性質(zhì)特征，對(duì)應(yīng)的最佳G 值范圍為41～88，最佳T 值范圍為15～30；則，GT 值的最佳范圍應(yīng)控制在900～2 000 之間，具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)煤泥水濃度等參數(shù)確定[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

煤泥水為選煤廠對(duì)原煤進(jìn)行分選后的產(chǎn)物，對(duì)煤泥水處理不當(dāng)極易對(duì)環(huán)境造成污染，而且會(huì)造成煤炭資源的浪費(fèi)。針對(duì)煤泥水可采用混凝沉淀的方式對(duì)其中的煤泥顆粒進(jìn)行沉淀并統(tǒng)一處理。但是，混凝沉淀效果與所添加的混凝劑的類型、劑量以及GT 值相關(guān)。本文重點(diǎn)對(duì)上述參數(shù)的優(yōu)化確定開展實(shí)驗(yàn)研究，并總結(jié)如下：

1）適用于本煤泥水的最佳混凝劑為PAM-1 型，而且應(yīng)將煤泥水pH 值控制在7～9 之間對(duì)應(yīng)的沉淀效果最佳。

2）煤泥水中所添加混凝劑的劑量應(yīng)根據(jù)煤泥水的濃度等參數(shù)進(jìn)行綜合確定。

3）適用于本煤泥水的最佳G 值范圍為41～88，最佳T 值范圍為15～30；則，GT 值的最佳范圍應(yīng)控制在900～2 000 之間，具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)煤泥水濃度等參數(shù)確定。