選煤廠廢水處理的研究

梁 浩

（山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)蒲縣能源有限公司，山西 臨汾 041204）

煤炭洗選為對原煤進(jìn)行再加工的場所，其主要將原煤中的矸石等雜質(zhì)去除，以獲取價格更高的精煤，對煤炭資源的充分利用和企業(yè)的利潤意義重大。目前，我國主要以重介質(zhì)浮選工藝為主對原煤進(jìn)行洗選，該種工藝勢必會產(chǎn)生廢水。對選煤廠廢水的處理不當(dāng)不僅會對當(dāng)?shù)厮Y源造成污染影響人們生活，而且廢水的直接排放還會對水資源造成浪費(fèi)[1]。但是，目前對選煤廠廢水的處理效果不佳，主要表現(xiàn)為成本高、處理效率低等問題。本文將對選煤廠廢水的處理展開試驗(yàn)研究，以獲得最佳廢水處理工藝或方案。

1 選煤廠廢水性質(zhì)及研究方案

1.1 選煤廠廢水性質(zhì)

我國選煤廠廢水主要表現(xiàn)為高濃度廢水，目前主要采用混凝-沉淀的二級處理工藝對其進(jìn)行處理。但是，在實(shí)際操作過程中由于凝聚劑的選擇不合理或者相關(guān)工藝參數(shù)設(shè)計不合理導(dǎo)致廢水處理效率偏低，成本偏高[2]。本文將對典型高濃度選煤廢水的處理開展試驗(yàn)研究。選煤廢水的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)如表1 所示。

表1 選煤廠廢水的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)

分析表1 可知，待處理廢水呈堿性，黏度高于普通水4 倍；而且，廢水的污泥比阻較大，說明該廢水的脫水性能較差。綜合上述參數(shù)可知，該選煤廠廢水的處理難度較大。而且，廢水中煤泥顆粒約60%的直徑均小于0.075 mm，10%左右的煤泥顆粒的直徑大于0.25 mm。從理論上講，當(dāng)煤泥顆粒直徑小于0.075 mm時，對應(yīng)的廢水的沉淀、精選等操作較為困難。

1.2 研究方案

本文重點(diǎn)對兩種廢水處理方式的處理效果進(jìn)行對比。在對兩種廢水處理方式對比前需根據(jù)廢水的形式選擇合適的凝聚劑和絮凝劑。本次試驗(yàn)涉及到的關(guān)鍵儀器包括有六聯(lián)攪拌器、烘干箱、分析天平以及pH復(fù)配電極等。

綜合對比石灰石、CaCl2、聚合氯化鋁以及聚合氯化鐵4 種聚合劑對應(yīng)的沉降試驗(yàn)結(jié)果可知，聚合氯化鋁和聚合氯化鐵作為凝聚劑時對煤泥水的沉淀混凝效果一般，所得上清液較為渾濁，而采用氯化鈣和石灰石作為凝聚時對煤泥水的沉淀混凝效果較好，所得上清液較為清澈[3]。因此，本次試驗(yàn)分別對氯化鈣和石灰水兩種凝聚劑的處理效果進(jìn)行對比。

同理，分別對陽離子型PAM 溶液、陰離子型PAM溶液和非離子型PAM 溶液的沉降試驗(yàn)結(jié)果分析，并綜合考慮成本因素。最終確定選用的絮凝劑為非離子型PAM 溶液。

本次試驗(yàn)中，石灰-PAM 廢水處理法中石灰水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%；CaCl2-PAM 廢水處理法中CaCl2溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%；PAM 溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%。

2 石灰-PAM 廢水處理試驗(yàn)分析

本小節(jié)分別對基于石灰-PAM 法處理煤泥廢水時，石灰的投加量、PAM 溶液的投加量以及二者的投加順序?qū)?yīng)的處理效果進(jìn)行對比研究。

2.1 石灰投加量廢水處理效果的影響

將待處理的100 mL 廢水平均分成7 等份，對石灰投加量分別為0.8、1.6、2.0、2.4、3.2、4.0、4.8 g/L 對應(yīng)廢水的清水分離率、SS 質(zhì)量濃度、COD 值以及沉降速度進(jìn)行對比，對比結(jié)果如下頁表2 所示。

如表2 所示，隨著石灰投加量的增加對應(yīng)廢水的清水分離率先增大后減小，拐點(diǎn)為3.2 g/L；對應(yīng)SS 質(zhì)量濃度先減小后增，拐點(diǎn)同樣為3.2 g/L；COD 值先減小后增大，拐點(diǎn)同樣為3.2 g/L；沉降速度先增大后減小，拐點(diǎn)為4 g/L，但當(dāng)投加量在3.2 g/L 和4 g/L 對應(yīng)的沉降速度相差較小。

表2 不同石灰投加量對廢水的處理效果對比

綜上所述，對于該廢水而言，當(dāng)采用石灰-PAM法處理時對應(yīng)的最佳石灰投加量為3.2 g/L。

2.2 PAM 投加量對廢水處理效果的影響

將待處理的100 mL 廢水平均分成4 等份，對PAM 投加量分別為10、20、30、40 mg/L 對應(yīng)廢水的清水分離率和沉降速度進(jìn)行對比，對比結(jié)果如表3 所示。

表3 不同PAM 溶液投加量對廢水的處理效果對比

如表3 所示，隨著PAM 溶液投加量的增加，廢水處理后清水分離率以及處理過程中的沉降速度均呈現(xiàn)不同程度增加。但是，當(dāng)PAM 溶液的投加量增加至30 mg/L 后繼續(xù)增加的話，清水分離率和沉降速度的增加速度減緩[4]。

綜上所述，對于該廢水而言，當(dāng)采用石灰-PAM法處理時對應(yīng)的最佳PAM 溶液投加量為30 mg/L。

2.3 石灰和PAM 投加順序?qū)U水處理效果的影響

在上述研究基礎(chǔ)上，確定石灰投加量為3.2 g/L，PAM 溶液投加量為30 mg/L，分別對先投石灰后投PAM和先投PAM 后投石灰兩種情況對應(yīng)所得處理效果進(jìn)行對比，對比的項(xiàng)目包括清水分離率、SS 質(zhì)量濃度和沉降速度，對比結(jié)果如表4 所示。

表4 石灰-PAM 處理法不同投加順序的處理效果

如表4 所示，先投PAM 后投石灰對廢水的處理效果在各項(xiàng)指標(biāo)上均優(yōu)于先投石灰后PAM 的處理效果。

綜上所述，最終確定采用先投PAM 后投石灰的加藥順序?qū)U水進(jìn)行處理[5]。

針對CaCl2-PAM 廢水處理法同樣采用上述研究方法確定CaCl2的投加量、PAM 溶液的投加量以及CaCl2溶液PAM 溶液的加藥順序。經(jīng)過試驗(yàn)研究得出，確定CaCl2的最佳投加量為1.6 g/L，PAM 的最佳投加量為30 mg/L；最佳加藥順序?yàn)橄韧禤AM 后投CaCl2溶液。

3 結(jié)論

煤炭洗選為對綜采工作面運(yùn)輸出出來的原煤進(jìn)行加工的場所，原煤經(jīng)過洗選后可很大程度上提升煤炭的質(zhì)量，從而提高煤炭的銷售價格。但是，在煤炭洗選過程中當(dāng)前所采用的浮選工藝勢必會產(chǎn)生大量的選煤廢水。選煤廢水的處理不當(dāng)不僅會加劇對周邊環(huán)境、地下水的污染，而且還會造成水資源的浪費(fèi)。本文重點(diǎn)研究石灰-PAM 和CaCl2-PAM 兩方法對廢水的處理效果，最終確定最佳處理工藝參數(shù)，并總結(jié)如下

1）對于石灰-PAM 處理法而言，最佳石灰投加量為3.2 g/L，PAM 溶液投加量為30 mg/L，且最佳加藥順序?yàn)橄韧禤AM 后投石灰。

2）對于CaCl2-PAM 廢水處理法而言，確定CaCl2的最佳投加量為1.6 g/L，PAM 的最佳投加量為30 mg/L；最佳加藥順序?yàn)橄韧禤AM 后投CaCl2溶液。