煤泥水處理新技術及發展趨勢

摘要：現有煤泥水處理技術還存在著一定的局限性，不能徹底滿足選煤廠洗水閉路循環的工藝要求，煤泥水的澄清處理問題亟需解決。綜述了目前煤泥水處理技術領域的研究進展，包括藥劑配制，生物絮凝技術、電絮凝技術、磁絮凝技術方面的新思路，同時指明了其相關的工作機理，并展望未來煤泥水處理新技術的發展趨勢。

Abstract： The existing slurry water treatment technology still has some limitations， which can not completely meet the technological requirements of closed-circuit circulation of washing water in coal preparation plant， and the problem of clarification and treatment of slurry water needs to be solved urgently. The research progress of slurry water treatment technology was summarized， including new ideas of pharmaceutical preparation， bioflocculation technology， electroflocculation technology and magnetic flocculation technology. The related working mechanism was pointed out， and the development trend of new technology of slurry water treatment in the future was prospected.

關鍵詞：煤泥水處理技術;生物絮凝技術;發展趨勢

Key words： slime water treatment technology;bioflocculation technology;development trend

中圖分類號：X752 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）15-0194-02

0 ?引言

煤泥水是選煤廠濕法分選過程中所產生的工業廢水，其中含有大量小于0.5mm的煤粉和泥沙，如不經過嚴格的處理后排放不僅造成大量煤泥流失，精煤產率降低，經濟效益下降，而且會對周圍環境造成嚴重污染;加上煤泥水性質穩定，懸浮液濃度和COD濃度都比較高，表面帶有較強的負電性，沉降困難，對后續煤泥水的脫水、洗水廠內的水循環等處理環節將會造成嚴重的影響。

在煤泥水的處理過程中，通常會選擇添加絮凝劑來加速煤泥的絮凝-沉降過程，這也是目前使用最廣泛且十分有效的方法。但絮凝劑的種類繁多，功能不一，其成本和處理效果直接決定了選煤廠的經濟利益，因此選擇合適的絮凝劑對于選煤廠來說顯得尤為重要。

對絮凝劑的選擇問題一直都是煤泥水沉降的研究熱點。岳雙凌[1]著手從絮凝劑離子類型對煤泥水沉降的影響方面進行了研究，研究發現，陰離子型高分子絮凝劑對煤泥水的沉降速度和沉降后上清液濁度的作用效果最佳，非離子型和陽離子型高分子絮凝劑效果較差。澳大利亞 Ofori[2]等采用絮凝-過濾法對煤泥水進行處理。絮團尺寸越大，濾餅的滲透率越大;陰離子絮凝劑能夠產生大絮團，陽離子絮凝劑產生的絮團小而弱。安徽理工大學劉春福等[3]對季銨鹽與絮凝劑復配處理煤泥水進行了研究，結果同樣表明復配藥劑處理煤泥水的沉降效果和藥劑用量均優于單一藥劑處理的效果，并且得出絮凝劑和季銨鹽復配時，可大大減少藥劑用量和改善沉降效果的結論。

1 ?生物絮凝

微生物絮凝劑是絮凝微生物在生長過程中代謝產生的一類具有絮凝活性的高分子化合物，具有安全、無污染、用途廣泛、能夠自然降解等特點，主要是由陰離子聚合物組成，它的絮凝機理也是非常復雜的，綜合了吸附電中性、壓縮雙電層、吸附架橋和網捕等作用，并且微生物絮凝劑的種類、用量、水質等變化也會對絮凝效果有很大的影響。

對此，國內外學者也做了大量的研究：國外Butterfield等[4]人就從污泥中分離出了能夠產生絮凝能力的細菌;接著國外的很多學者也開始投身于這方面的研究，J.nakmura等人從眾多的菌株中篩選出來具有19種絮凝能力的微生物;Suh.H.等[5]人首次發現了桿狀細菌也能產生生物絮凝劑。

安徽理工大學張東晨等[6]人以淮南八公山新莊孜選煤廠浮選尾煤為研究對象，通過微生物絮凝高分子的吸附架橋和網捕對煤泥水產生絮凝沉降作用，考察了黃孢原毛平革菌產生的酸性多糖對煤泥水的絮凝作用。正交實驗顯示：當培養時間為2d，助凝劑量為2ml，菌液量為2ml，溶液pH值為6時，微生物絮凝破碎液處理的煤泥水上清液透光率最大，煤泥水絮凝沉淀效果最好。

2 ?電絮凝

隨著對煤泥水絮凝技術的深入研究，為了解決傳統的絮凝劑難降解且具有一定毒性的不足，廣大學者開創了電化學預處理與絮凝劑法相結合的方法，使煤泥水的沉降問題進一步得到了改善。

王雷[7]從影響電絮凝處理技術的溶液性質方面著手，研究了溶液的pH值、電導率、溫度、陰離子濃度和水流動狀態對電絮凝的影響，研究發現：pH=4～9條件下Al3+可形成多種配位化合物從而發揮吸附和網捕作用;添加NaCl不僅可以提高溶液的電導率，而且可消除SO42-、CO32-與水中的Ca2+、Mg2+反應沉積在陰極表面，減少電絮凝過程中的不利影響;溶液溫度升高到30℃左右可促進水與鋁的化學作用速度，使電流效率增加;SO42-、Cl-和HCO3-等陰離子能促使電極板的陽極處于活化狀態并溶解，增大電流效率，其中Cl-含量對電絮凝反應的影響較大;液體的流速對電解的金屬離子絮體的形成與充分吸附及快速擴散有著決定性的影響，通常為了使電解的金屬離子絮體很好的形成與吸附并快速擴散，會將液體流速設置為Re>4400。

3 ?磁絮凝

煤泥水磁絮凝處理技術是在傳統絮凝沉淀的基礎上，向煤漿中投加磁性介質和施加外部輔助磁場，在高梯度磁場力的作用下實現快速沉降。在整個處理過程中主要是通過增加吸附作用、產生“磁核”作用、加大絮凝劑與煤泥顆粒的碰撞機會，改變顆粒之間的ζ電位來增強煤泥水的絮凝效果。近期國內一些學者在煤泥水磁絮凝方面也做了突破性進展：

安徽理工大學李建軍等[8]通過溶脹-原位共沉淀的方法制備了含鐵聚丙烯酰胺高分子復合絮凝劑，通過研究發現，該磁性絮凝劑不僅具有穩定的強磁特性，而且還保持著較好的絮凝特性，這有利于外磁場對煤泥水礦物實現高效分離和沉降。其還對自然沉降、絮凝沉降、混凝沉降和預磁化—絮凝沉降的沉降特性進行了研究，研究發現，磁場輔助絮凝的沉降速度和顆粒表面電荷均優于其他，并且尾泥高度減少了25%，煤泥水透光率達到82.2%，沉降效果顯著。

4 ?結語

為解決難沉降煤泥水沉降絮凝難題，疏水聚團沉降、絮凝藥劑研發、微生物絮凝沉降、外電場輔助沉降、絮凝裝置設計、超聲電化學沉降及磁絮凝沉降等技術得到了新的發展。但由于高泥化微細粒顆粒界面性質及溶液化學性質的復雜性，煤泥水處理技術研究還需要不斷的發展。

參考文獻：

[1]岳雙凌.高灰細泥型煤泥水絮凝沉降特性研究[J].煤炭技術，2018，37（04）：320-322.

[2]Ofori P， Nguyen A V， Firth B， et al. The role of surface interaction forces and mixing in enhanced dewatering of coal preparation tailings[J]. Fuel， 2012，97（none）：262-268.

[3]劉春福，閔凡飛，陳軍，陳帥.季銨鹽與混凝劑復配處理高泥化煤泥水的試驗研究[J].中國煤炭，2014，40（12）：81-86.

[4]Ellis B D， Butterfield P， Jones W L， et al. Effects of Carbon Source， Carbon Concentration， and Chlorination on Growth Related Parameters of Heterotrophic Biofilm Bacteria[J]. Microbial Ecology， 1999，38（4）：330-347.

[5]Suh，H-h.Characterization of bioflocculant produced by Bacillus SP.P15[J].Journal of Fermentation and Bioengineering，1997，184（2）：108-112.

[6]張東晨，戴雯，冀敏敏.不同變質程度煤的微生物絮凝優化試驗研究[J].安徽理工大學學報（自然科學版），2016，36（06）：6-11.

[7]王雷.豬場沼液化學絮凝/電絮凝—納濾膜濃縮工藝研究[D].浙江大學，2016.

[8]李建軍，朱金波，李蒙蒙，閔凡飛，張靖，郝維昌.磁性絮凝劑的原位共沉淀合成及其在煤泥水處理中的應用[J].北京工業大學學報，2014，40（11）：1712-1716.

作者簡介：國偉（1992-），男，河南濮陽人，助理工程師，學士，研究方向為煤泥水處理、礦物加工選煤。