煤矿矿井废水混凝试验研究

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1、矿井污水混凝试验研究引言　　我国尤其是北方煤矿区用水极为紧张，矿区能源开发与水资源紧张的矛盾已严重制约了煤矿工业的发展，解决水资源问题的有效途径之一是废水资源化与回用。　　全国煤矿每年外排矿井水约22×108m3，利用率却不到20％。2005年预计矿井水外排总量将达到23.5×108m3，综合利用率23％。地面水源受到广泛污染，处理成本日益提高，而矿井水来源于地下水，矿井水污染程度轻，处理容易，成本低，是宝贵的水资源。　　本文以阜新矿区矿井水为例，探讨矿井水的处理与回用。1阜新矿区矿井水概况　　井下涌出的矿井水主要来源于地下水，矿井水的特性取决于成煤的地质环境

2、和煤系地层矿物化学成分。阜新矿区28对矿井总涌水量为每日8X104m3，远景总涌水量为14x104m3。阜新矿区矿井水受矿区地质环境影响，一般属碳酸钙镁型水，pH值在7.0～8.25，偏碱性。水质分析化验表明，矿井水的水质较好，在36项指标中，大部分均满足生活饮用水标准，只有表1所示的几项成份超标，这给矿井水的净化和处理提供了有利的先决条件。2混凝试验研究　　以表1所列的水为研究对象。表1　五龙矿3个井超标项目水质指标水类别总硬度浊度色度总溶解性固体硫酸盐氟化物细菌总数大肠菌群矿井水740.1100351364274.01.6552160饮用水标准450315

3、1000250.01.01003　　该矿井水的特点是：水中的颗粒物主要由煤粉组成，悬浮物粒度小，比重轻，一般是1.4g／cm3左右，大约是泥沙密度的1／2；煤粉与一般无机混凝剂的亲和能力稍弱，有些颗粒细小的煤粉难以为药剂所凝聚。选择聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）、聚丙烯酸胺（PAM），进行单独投加混凝剂以及混凝剂配合投加的一系列混凝试验，最后确定最佳混凝剂及其最佳投加量、最佳PH值。2.1单一混凝剂混凝效果的研究2.1.1最佳混凝剂的确定　　在表1所示的矿井水中分别加人聚合氯化铝（PAC），聚合硫酸铁（PFS），聚丙烯酸胺（PAM）。经快速、慢速搅

4、拌后，静置20min，测上清液浊度。试验结果见表2、表3。　　由表2、表3的数据可知，PAC的混凝作用最好，最佳投药量为10mg／L。2.1.2PAC的最佳使用pH值确定　　在PAC投加量为10mg／L的条件下，试验了PH对混凝效果的影响，试验结果见表4。　　由表4可得出，PAC混凝的最佳pH值为7。表2　PAC和PFS混凝实验结果混凝剂聚合氯化铝（PAC）（浓度：1%）聚合硫酸铁（PFS）（浓度：2%）投加量/(mg·L-1)151015202521020304050上清液浊度/NTU30158.08.59.514352012141619表3　PAM混凝试验

5、结果PAM　浓度1%　投加量0.050.10.20.30.40.5上清液浊度/NTU392515.51514.514.5表4　PAC的最佳使用pH值试验结果试验项目不同pH值时的混凝效果PH456789投加量/(mg·L-1)101010101010上清液浊度/NTU352010810122.2复合混凝剂混凝效果的研究　　根据上面所得试验结果以及矿井水水质特征，为了进一步降低浊度，可以在采用高分子无机混凝剂PAC的情况下，再投入少量有机高分子絮凝剂来起助凝作用。因为有机高分子絮凝剂表面有大量的疏水性基团，比较容易接近和吸附带有疏水性基团的煤粒子，使之吸附在其表

6、面，通过联结架桥作用，形成大而密实的矾花，试验时，定量加入PAC或PFS混凝剂，快搅（300r／min）lmin，再快搅（100r／min）lmin后加入PAM溶液，随后缓慢搅拌（50r／min）10min，静置沉淀20min后取上清液测定浊度。2.2.1复合混凝剂最佳投药量确定　　试验结果见表5。表5　复合混凝剂混凝实验结果混凝剂PAC＋PAM试验结果PFS＋PAM试验结果水样编号123456123456投加量／（mg·L-1）5+0.055+0.15+0.25+0.35+0.45+0.510+0.0510+0.110+0.210+0.310+0.410+0

7、.5上清液浊度/NTU863.53.33.33.31285.85.55.55.6　　由表5数据可知，当PAC投药量为5mg／L时，投加0.2mg／L的PAM，混凝效果最好，浊度由100度降低到3.5度。当PES投药量为10mg／L，投加0.2mg／L的PAM，浊度由100度降低到5.8度。比较两者，PAC与PAM配合投加混凝效果更好，而且投加量少，PAC价格低，大大降低运行成本。2.2.2PAC与PAM配合最佳使用PH值确定　　试验结果见表6。　　由表6可得PAC和PAM最佳配合投加时，最佳混凝pH值为7。表6　PAC+PAM最佳使用PH值试验结果测试项目不同

8、pH值下的试验结果PH456789上清