工業(yè)廢水之洗煤廢水處理方法和國內(nèi)外現(xiàn)狀

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作為廢水主要來源的工業(yè)廢水，相比生活污水來說，污水處理難度大，污水處理工藝復(fù)雜，從而造成嚴重的水污染。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，廢水的種類和數(shù)量迅猛增加，對水體的污染也日趨廣泛和嚴重，威脅人類的健康和安全。本文將詳解工業(yè)廢水之一的洗煤廢水的處理的處理方法和原則，以供大家借鑒。

 

一洗煤廢水的產(chǎn)生  

濕法選煤需要大量的水，以跳汰洗煤為例，每入選1t原煤約需3-5m3循環(huán)水，還需補加部分清水。而這些水經(jīng)過洗選過程后就含有了大量的細小顆粒，通常把這種含有粒徑小于1mm的懸浮粒子的洗煤水叫煤泥水，也叫洗煤廢水。  

洗煤廢水可以分為兩類，一類是煤質(zhì)較好的原煤洗選時所產(chǎn)生的洗煤廢水，另一類是地質(zhì)年代較短，灰分和雜質(zhì)含量較高的原煤洗選時所產(chǎn)生的洗煤廢水。前一類廢水所含的顆粒粒度較大，濃度較低，處理相對比較容易。這種洗煤廢水采用濃縮沉淀的物理法就會得到有效處理，分離的清水可以回用洗煤。后一種洗煤廢水中含有大量的煤泥顆粒，不僅粒度小，濃度高，而且顆粒表面帶有較強的負電荷，是一種穩(wěn)定的膠體體系。因此，該種洗煤廢水久置不沉，難于處理。這種洗煤廢水的處理目前一般采用混凝沉淀的方法。  

 

二洗煤廢水的主要污染物  

 

煤泥廢水中的主要污染物為：懸浮物、油類物質(zhì)和有機藥劑幾種。  

懸浮物  

選煤廢水中含有大量的懸浮物，它是一種主要的污染物，該種選煤廢水污染物是由高嶺土、煤粉等細微的礦物顆粒組成。由于煤炭中的有機物以黑色為主，且擁有特殊變色性，造成水質(zhì)顏色發(fā)生變化，且透光性差。  

油類物質(zhì)  

輕柴油和煤油等浮選藥劑的大量使用，以及設(shè)備漏油、清洗等原因殘留在煤炭，而在煤炭清洗過程中致使洗煤水含有各種數(shù)量不等的油類物質(zhì)。  

有機藥劑  

通常在煤炭洗選過程中，會經(jīng)過過濾、脫水、濃縮和浮選等煤泥水的閉路循環(huán)處理，該環(huán)節(jié)中會添加抑制劑、絮凝劑、起泡劑等各種藥劑，并在清洗過程中殘留到洗煤廢水中，造成水質(zhì)污染。  

針對上述煤泥水污染物，可以選取洗煤廢水中的懸浮物、pH等作為主要的污染物和相應(yīng)的控制指標加以處理。在洗煤水中可能會含有錳、鐵等，因此，我國將這兩種洗煤水污染物一并納入限值指標之中。  

三國內(nèi)外洗煤廠廢水處理現(xiàn)狀  

洗煤廢水處理的目標就是泥水分離，即不僅要得到清潔、適合洗煤標準的用水，做到洗煤水的閉路循環(huán)，而且還要得到含水率低、易于脫水的煤泥。隨著近幾年環(huán)保意識的增強和環(huán)保要求的提高，各級部門及選煤企業(yè)更要求洗煤廢水必須達到閉路循環(huán)。但由于洗煤廢水處理難度較大，多年來，世界各國能源化工專家、環(huán)保專家始終將洗煤廢水的處理與回用做為工業(yè)廢水處理的一個重點內(nèi)容進行專項研究。  

國外洗煤廢水處理現(xiàn)狀  

目前，世界上一些產(chǎn)煤大國如俄羅斯、美國、德國、英國、澳大利亞、烏克蘭、南非、波蘭等基本上實現(xiàn)了洗煤廢水的零排放，分離出來的煤泥也得到了有效的利用。其原因是這些國家煤泥分選設(shè)備性能優(yōu)良，入選原煤的煤質(zhì)總體較好，所產(chǎn)生的洗煤廢水的濃度較低，且灰分含量少，所以處理效果較好，基本實現(xiàn)了閉路循環(huán)。但是這些國家對高濃度洗煤廢水的處理技術(shù)研究卻較少，也沒有非常成熟的經(jīng)驗，且在洗煤廢水處理所用的凝聚藥劑比較單一，主要是有機高分子絮凝劑，而由于該絮凝劑的價格較高，單獨投加其處理的成本也較大。因此，國內(nèi)洗煤廢水的處理不能照搬國外的經(jīng)驗，應(yīng)結(jié)合我國的實際情況，研制開發(fā)出高效低耗的處理技術(shù)，以滿足當前蓬勃發(fā)展的煤化工生產(chǎn)需求。  

國內(nèi)洗煤廢水處理現(xiàn)狀  

我國近幾年雖然對選煤廠的洗煤廢水處理系統(tǒng)進行了改造，但由于我國原煤入選量較大、選煤處理工藝不完善等因素的影響，洗煤廢水的處理還存在許多問題。目前，投加混凝劑和絮凝劑處理洗煤廢水是我國常用的一種處理方法，所采用的藥劑主要有：無機鹽類混凝劑、有機高分子絮凝劑、無機高分子絮凝劑。常用的無機鹽類混凝劑主要有鋁鹽、鐵鹽等。單獨投加無機鹽類混凝劑一般情況下難以保證洗煤廢水的處理效果。常用的有機高分子絮凝劑主要是聚丙烯酰胺或其衍生物的高聚物或共聚物。實際工程中常常是將無機鹽類混凝劑和有機高分子絮凝劑配合使用或者采用聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁、聚硅硫酸鹽、聚合氯化鋁鐵等無機高分子絮凝劑處理洗煤廢水。  

李瑞琴為了考察石灰、堿式氯化鋁和聚合氯化鋁鐵3種不同凝聚劑對選煤廠煤泥水的沉降作用,對相同用量的3種藥劑做了煤泥水沉降對比試驗。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在相同條件下,加人聚合氯化鋁鐵(PAFC)的煤泥水沉降速度最快,其上清液濃度最低。  

白青子利用以硫酸亞鐵為原料,通過固相化學(xué)反應(yīng)的方法研制而成的新型鐵系無機高分子凈水劑聚氧硫酸根合高鐵與聚丙烯酰胺(PAM)聯(lián)合使用處理洗煤廢水后，顆粒凝聚效果好，沉降迅速，處理后水質(zhì)較清，透光率為83%，可循環(huán)使用;副產(chǎn)品煤泥，還可用于生產(chǎn)型煤，節(jié)省粘接劑和添加劑。  

李亞峰等人開展了電石渣—聚丙烯酰胺(PAM)處理洗煤廢水實驗研究。實驗研究結(jié)果以及實際工程應(yīng)用效果表明，電石渣與聚丙烯酰胺配合使用,對洗煤廢水具有較好的混凝效果。當聚丙烯酰胺的投加量達到20mL時,清水分離率達到40%,污泥比阻值降到1.8×1010m/kg，且處理后煤泥水的各項指標均能達到國家排放標準,且能滿足洗煤工藝的用水要求。實驗中還發(fā)現(xiàn)，單獨使用聚丙烯酰胺時對洗煤廢水沒有絮凝作用，而與電石渣一起使用卻發(fā)揮了絮凝作用，這說明電石渣在洗煤廢水的混凝中起著非常重要的作用。  

李春曉等人研究了一種以植物木粉為原料，通過與醚化劑接枝共聚制得的易降解且不產(chǎn)生二次污染的天然改性植物陽離子絮凝劑處理洗煤廢水。研究表明，常溫下，當pH=6-8，該絮凝劑和聚鋁的投入量分別為10mg/L和5mg/L時，洗煤廢水的濁度、CODCr、固體懸浮物的去除率分別可達到96.8%、69.3%、97.9%。  

劉科峰等人利用自行開發(fā)的新型混凝劑BH-1、BH-2對洗煤廢水進行處理。新型混凝劑BH-1的成分主要由有機高分子絮凝劑組成，BH-2主要由無機混凝劑組成。實驗結(jié)果表明，新型復(fù)合混凝劑是有機與無機的復(fù)合物，對洗煤廢水具有良好的處理效果，與其他混凝劑相比，絮凝速度快，形成礬花大，BH-1以19.3mg/L的量投加，BH-1與BH-2按照約1:6的比例進行配比，其混凝效果達到最佳狀態(tài);使用新型混凝劑進行混凝試驗時，沉淀時間短，15min時效果就很明顯，濁度去除率可達到96.50%以上，且新型混凝劑處理洗煤廢水時與同類型的混凝劑相比價格便宜，約0.19元/m3，經(jīng)濟效益較高，適于大規(guī)模的生產(chǎn)使用。 

符建中等人研制開發(fā)的無機高分子鐵鈣鋁混凝劑(PFCA)對洗煤廢水的處理具有理想的效果，并且節(jié)省PAM的用量。  

由此可知，洗煤廢水處理目前面臨的最大問題是如何選擇合適的處理藥劑，使其不僅能得到循環(huán)利用的洗煤用水，更得到燃值很高的煤泥。  

 

四常規(guī)洗煤廢水處理方法  

在六七十年代，很多選煤廠都將煤泥水直接排入煤泥沉淀池，有的外排流掉。有的為了回收煤泥，在進行簡單的沉淀處理，澄清后的水便循環(huán)利用或外排。廢水中細小的煤泥顆粒、粘土顆粒等，很難靜沉。為此，煤泥顆粒在循環(huán)的過程中不斷細化，就會造成循環(huán)水SS濃度的提高，嚴重影響甚至破壞正常的選煤工藝，此時就不得不外排一部分高濃度洗煤廢水，或者加入大量的清水進行稀釋。這樣也造成了洗水的不平衡，無法實現(xiàn)清洗水的團路循環(huán)，既造成了環(huán)境的污染，又導(dǎo)致了煤泥的流失，形成資源浪費。  

混凝沉淀法  

目前洗煤廢水處理應(yīng)用的混凝沉淀法最多，是一種廣泛使用的方法。它在具體的處理過程中，應(yīng)針對不同的洗煤廢水性質(zhì)，而采用不同的絮凝劑?；炷恋矸ㄌ幚硐疵簭U水具有很好的處理效果，SS去除率高。與重力濃縮沉淀法相比，能有效保證洗水的閉路循環(huán)，即使廢水外排也基本能達到排放標準，優(yōu)點較多。但是，一般混凝沉淀法的絮凝荊用量較大，藥劑費用也較高，對水處理設(shè)各有一定的腐蝕性。所形成的絮體密實度不高，其含水率較大，也不利于過濾和壓濾脫水工藝的進行。  

煤泥水的主要特點是濃度高粒度細灰分高、顆粒表面多數(shù)帶負電荷。同性電荷間的斥力使得這些顆粒在水中保持膠體的分散狀態(tài)，它們在水中不僅受重力的作用，還要受到布朗運動的影響。此外，由于煤泥水中固體顆粒界面之間的相互作用，使得煤泥水性質(zhì)復(fù)雜化，它不僅具有懸浮液的特點，還具有膠體的某些性質(zhì)。正因為這些膠體粒子帶有電荷，阻止了煤泥顆粒間的相互凝聚，并使得洗煤廢水不能發(fā)生自然凝聚。因此，為了達到洗煤廢水泥水分離的目的，必須投加合適的混凝劑破壞膠體的穩(wěn)定性，降低ζ電位。  

混凝沉淀法是在混凝劑的作用下，使廢水中的膠體和細微懸浮物凝聚成絮凝體，然后予以分離除去的水處理法?；炷吻宸ㄔ谒幚碇械膽?yīng)用是非常廣泛的，它既可以降低原水的濁度、色度等水質(zhì)的感觀指標，又可以去除多種有毒有害污染物。  

重力濃縮沉淀法  

在重力濃縮沉淀法的水處理中，一般常選用沉淀池、濃縮機等工藝。在淮北礦業(yè)集團公司的某些選煤廠煤泥水處理工藝中，煤泥水有的通過撈坑進入濃縮機后，其溢流固體含量不超過10g/L;有的系統(tǒng)采用斜管沉淀池，處理后煤泥水流量為350m3/h，使用了3個30m2的方形池;表面負荷竟達4m3/(m2?h)，洗煤廢水SS濃度為26.67g/L。在日本，個別選煤廠采用2臺深錐濃縮機，溢流水再由沉淀池進一步處理;有的在耙式濃縮機中加入斜板，使溢流水中SS濃度從150g/L降至50g/L。可見采用自然沉淀法處理洗煤廢水時，表面負荷低、占地面積大，廢水處理后懸浮物濃度依然較高，而達不到廢水排放的濃度標準。  

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