常規礦井水處理的混凝試驗研究

摘 要:用聚合氯化鋁作為混凝劑，采用混凝沉淀法對礦井水處理，通過正交試驗的綜合平衡分析法，得出最佳的運行參數為:混凝劑投加量為80mg/L，攪拌時間為2min，沉淀時間為15min效果最好。

關鍵詞:礦井水混凝正交試驗

中圖分類號:TU992文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(c)-0010-02

每年在煤炭開采過程中排放大約22億m3礦井水。礦井水的主要污染物有懸浮物、化學耗氧(COD)和石油類物質[1]。在很多礦區，把礦井水水一起排入河流，不僅降低了水體質量，而且影響了水體的使用價值和水生生物的生長，更造成水資源嚴重浪費。常規處理方法是混凝、沉淀、過濾等操作單元[3]，其中混凝是去除水中懸浮物雜質最關鍵的工藝，混凝劑的投加量以及反應的水力條件，直接影響著去除效果和運行成本，為此進行這方面的研究對指導設計和生產運行具有重要意義。

1 試驗方法及原水水質

1.1 試驗裝置及方法

混凝試驗裝置采用MY-6K智能型混凝試驗儀。取1000mL礦井水放入燒杯中，分別投加不同的凝聚劑，攪拌沉降一定時間，然后取上層清液測定其懸浮物和COD含量等水質指標。通過正交試驗確定混凝劑的種類、最佳投藥量、反應時間等對去除懸浮物和COD的影響。

1.2 原水水質

試驗期間其水質如表1所示。

2 正交試驗設計

影響礦井水處理混凝效果的因素很多，并且每個因素的水平也有較大的變化范圍。為了減少試驗次數，同時獲得正確可信的試驗結果，分清各因素在試驗中的主次作用并確定最佳的運行方案，本研究采用正交試驗的方法進行分析研究，以確定其最佳運行的參數。

2.1 正交試驗因素水平表的確定

依據混凝的試驗步驟，確定其影響因素為:混凝劑種類、混凝劑投加量、攪拌時間T1和沉降時間T2[2]。確定每個因素選擇三個水平見表2。

2.2 評價指標的確定

本試驗以出水SS、COD為評價指標，分析不同運行條件對混凝處理效果的影響，并通過多指標正交試驗的綜合平衡分析法確定最佳的運行參數。根據表2選定的因素和各因素的水平數，確定選用L9(34)正交表進行試驗。

3結果與分析

3.1 不同運行參數對出水SS的影響

根據正交試驗的設計方案進行試驗，各組試驗的出水SS如圖1所示。

由圖1可知，第2、3、8、9組的出水SS較低，說明聚合氯化鋁和三氯化鐵對懸浮物的混凝效果好，利于懸浮物的去除，其中聚合氯化鋁的混凝效果要好于三氯化鐵。3組隨著混凝劑投加量的增加出水SS反而增加，這是因為聚合氯化鋁投加過量，懸浮物被過多高分子鏈包圍，失去了同其他微粒架橋結合的可能性，從而造成了出水SS的增加。

3.2 不同運行參數對出水有機物的影響

圖2反映了不同的運行參數對出水有機物的影響。

從圖2可以看出，第2、5、9組的出水有機物較低，說明三種混凝劑對COD都有較好的去除效果，2組所采用的聚合氯化鋁對有機物的去除效果最好。有機物的去除主要是通過對懸浮物的去除來實現的，聚合氯化鋁是高分子混凝劑，它具有較好的架橋和網捕作用，可彌補普通無機混凝劑對礦井水懸浮物的親和力差的特點，能顯著提高對懸浮物的混凝效果，從而達到對有機物的有效去除。

3.3 多指標試驗結果的直觀分析

將正交試驗各種條件的試驗結果列入表3，并對其進行極差分析。

由極差分析可知，各因素對出水SS影響大小為:混凝劑投加量>攪拌時間>混凝劑種類>沉降時間;對出水COD影響大小為:混凝劑投加量>沉降時間>攪拌時間>混凝劑種類。通過多指標正交試驗的綜合平衡分析法，得出最佳的運行參數為:采用聚合氯化鋁混凝劑，投加量為80mg/L，攪拌時間為2min，沉淀時間為15min。

4 結論

本試驗以出水SS、COD為評價指標，分析不同運行條件對混凝處理效果的影響，并通過多指標正交試驗的綜合平衡分析法確定最佳的運行參數。

試驗結果表明，混凝劑投加量和攪拌時間對出水SS和COD含量影響較大;通過多指標正交試驗的綜合平衡分析法，得出最佳的運行參數為:采用聚合氯化鋁混凝劑，投加量為80mg/L，攪拌時間為2min，沉淀時間為15min。

參考文獻

[1] 薛軍.煤礦礦井水處理方法的研究[J]. 環境保護科學，2005，31(127):30-32.

[2] 崔俊華，李福勤，華玉芝.常規礦井水混凝最優GT值研究[J].煤礦環境保護，2000，14(3):33-34.

[3]王小文，張雁秋.礦業水污染及其防治[M].北京:煤炭工業出版社，2002.