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结团絮凝工艺处理洗煤废水的研究

摘要:通过采用结团凝聚工艺对洗煤废水进行的实验研究,得出了凝聚剂PAC、助凝剂PAM、水流上升速度UW和强制搅拌转速n对结团凝聚工艺的影响规律,本实验条件下,PAC、PAM、UW和n适宜范围为:ρ(PAC)=1.78~3.00mg/L;ρ(PAM)=1.10~2.90mg/L;UW=30~50cm/min,n=40~80r/min。

关键词:洗煤废水 结团凝聚 有效密度 出水浊度

Study on the Pellet Coagulation Process in Treating Coal-Washing Wastewater

tract:ExPeriments were conducted to study pellet coagulation process in treating coal washing wastewater.The rules of the influences of flocculant PAC,promoter PAM,upflow rate Uw and compulsory stirring rotation speed n on the pellet coagulation process was found.Concluded from the experiments,applicable values for the above-mentioned substances and parameters are ρ(PAC)=1.78~3.00mg/L,ρ(PAM)=1.10~2.90mg/L,Uw=30~50cm/min,n=40~80r/min.

Key words:coal-washing wastewater;pellet coagulation;effective density;turbidity of treated water

  前言煤炭行业在煤的生产、运输、应用等过程中会产生大量的废水。例如选煤厂的洗煤废水(也称煤泥水)、燃煤厂输煤传递廊道地面的冲洗废水以及为了降低煤的灰分及硫化物等杂质含量、提高煤炭质量而对煤进行洗选、精选所产生的洗煤废水等。这些废水具有水量大、污染重、处理困难等特点。中国煤炭行业仅国家重点煤矿每年产生的洗煤废水就有2800×104t,煤泥流失20×104t,既污染了环境,又浪费了资源[1]。因此对洗煤废水进行有效处理是非常必要的。 1 洗煤废水的性质洗煤废水是由原生煤泥、次生煤泥和水混合组成的一种多项体系。洗煤废水中包含有煤泥颗粒(粗煤泥颗粒0.5~1mm,细煤泥颗粒0~0.5mm),矿物质,粘土颗粒等。洗煤废水一般具有SS、cr、BOD5浓度高、ζ电位极负的特点(见表1),因此,煤泥水不仅具有悬浊液的性质,还往往带有胶体的性质;细煤泥颗粒、粘土颗粒等粒度非常小,不易静沉,这些性质决定了该类废水污染重、处理难度大。

表1 部分煤矿洗煤废水水质[2-4]
洗煤废水来源 pH SS/(mg·L-1) cr/(mg·L-1) BOD5/(mg·L-1) ζ电位/mV
铁法矿洗煤水 9.16 36410 3378 1120 -11.5~-90
晓明矿洗煤水 8.14~8.46 70000~100000 25000~43000 -72~-75
小青矿洗煤水 8.63~9.17 75000~150000 28000~48000 -37~-55
灵石洗煤外排水 6.7 5151 1279 32

2 洗煤废水常规处理工艺过去选煤厂采用煤泥水直接排入煤泥中进行沉淀处理,澄清水循环使用或外排。由于洗煤废水中的细煤泥颗粒、粘土颗粒很难静沉,煤泥颗粒在循环过程中不断细化,造成循环水SS浓度提高,影响甚至破坏选煤工艺。这时就不得不外排一部分高浓度洗煤废水或加入大量的清水进行稀释,从而造成洗水不平衡,无法实现清洗水的闭路循环,既造成环境污染又导致煤泥流失、资源浪费。
2.1 重为浓缩沉淀法
重力浓缩沉淀法中,常选用、浓缩机等工艺。长治煤气化总公司选煤车间煤泥水处理工艺中,煤泥水通过捞坑进入浓缩机后,其溢流固体含量不超过10g/L[5]。南票矿务局水凌矿水采系统使用斜管,处理煤泥水流量为350m3/h,使用了3个29m2的方形池,表面负荷4m3/(m2·h),洗煤废水SS浓度26.67g/L。日本的赤平选煤厂,采用了2台深锥浓缩机,溢流水再由进一步处理。日本北海道的歌士内选煤厂,在耙式浓缩机中加入斜板,使溢流水中SS浓度从150g/L降至50g/L。由此可见,采用自然沉淀法处理洗煤废水,表面负荷低、占地面积大,废水处理后浓度依然较高,不能达到废水排放标准。
2.2 混凝沉淀法
混凝沉淀法是目前洗煤废水处理中广泛使用的方法。针对不同的洗煤废水性质,采用不同的絮凝剂进行处理[3,6]。表2给出了部分煤泥水混凝沉淀处理的情况。

表2 煤泥水的混凝沉淀处理效果
洗煤废水来源 进水SS浓度/(g·L-1) 投加絮凝剂种类 出水SS浓度/(g·L-1)
小青矿 75~150 PAM+石灰 0.087
鸡西城子河选煤厂 40 PHP 4~6
庞庄选煤厂 80~90 PAM(60~70mg/L)+硫酸铝(100~150mg/L) <0.35
大屯选煤厂 8~10 PAM(<5mg/L) 0.035

与重力浓缩沉淀法相比,混凝沉淀法处理洗煤废水具有处理效果好、SS去除率高的特点,可以有效保证洗水的闭路循环,即使废水外排也基本能达到排放标准。但是,一般来说,混凝沉淀法的絮凝剂用量较大,药剂费用较高,对设备有一定的腐蚀性,而且形成的絮体密实度不高,含水率较大,不利于过滤和压滤脱水。
以上两种沉淀法存在一定的缺陷。因此,有效的沉淀浓缩技术是洗煤废水处理和实现废水闭路循环的关键。