常规矿井水处理的试验研究

2011-12-19李志辉吴海军

邯郸职业技术学院学报 2011年1期

关键词：氯化铝混凝剂悬浮物

李志辉吴海军

(1北京兴电国际工程管理公司,北京 100048;2邯郸市市政污水处理有限责任公司,河北邯郸 056002)

常规矿井水处理的试验研究

李志辉1吴海军2

(1北京兴电国际工程管理公司,北京 100048;2邯郸市市政污水处理有限责任公司,河北邯郸 056002)

针对常规矿井水的特点,采用混凝沉淀法对矿井水处理,通过多指标正交试验的综合平衡分析法,得出最佳的运行参数为:采用聚合氯化铝混凝剂,投加量为 80mg/L,搅拌时间为2min,沉淀时间为 15min。

矿井水;混凝;正交试验

煤炭开采过程中要排放大量的废水,我国每年的矿井水排放量达 22×108m3。一般矿井水的主要污染物有悬浮物、化学耗氧(COD)和石油类物质[1]。大部分矿区中污染物与水一起排入河流,不但降低了水体质量,影响了水体的使用价值和水生生物的生长,而且也造成水资源严重浪费。常规处理方法是混凝、沉淀、过滤等操作单元[2],其中混凝是去除水中悬浮物杂质最关键的工艺,混凝剂的投加量以及反应的水力条件,直接影响着去除效果和运行成本,为此进行这方面的研究对指导设计和生产运行具有重要意义。

1 试验方法及原水水质

1.1 试验装置及方法

混凝试验装置采用MY-6K智能型混凝试验仪。取 1000mL矿井水放入烧杯中,分别投加不同的凝聚剂,搅拌沉降一定时间,然后取上层清液测定其悬浮物和 COD含量等水质指标。通过正交试验确定混凝剂的种类、最佳投药量、反应时间等对去除悬浮物和 COD的影响。

1.2 原水水质

试验期间其水质如表 1所示。

表1 试验期间原水水质

2 正交试验设计

影响矿井水处理混凝效果的因素很多,并且每个因素的水平也有较大的变化范围。为了减少试验次数,同时获得正确可信的试验结果,分清各因素在试验中的主次作用并确定最佳的运行方案,本研究采用正交试验的方法进行分析研究,以确定其最佳运行的参数。

2.1 正交试验因素水平表的确定

依据混凝的试验步骤,确定其影响因素为:混凝剂种类、混凝剂投加量、搅拌时间 T1和沉降时间T2

[3]。确定每个因素选择三个水平,具体数值见表 2。

表2 正交试验因素水平表

2.2 评价指标的确定

本试验以出水 SS、COD为评价指标,分析不同运行条件对混凝处理效果的影响,并通过多指标正交试验的综合平衡分析法确定最佳的运行参数。根据选定的因素和各因素的水平数,确定选用 L9(34)正交表,具体试验方案设计见表 2。

3 结果与分析

3.1 不同运行参数对出水 SS的影响

根据正交试验的设计方案进行试验,各组试验的出水 SS如图 1所示。

由图 1可知,第 2、3、8、9组的出水 SS较低,说明聚合氯化铝和三氯化铁对悬浮物的混凝效果好,利于悬浮物的去除,其中聚合氯化铝的混凝效果要好于三氯化铁。3组随着混凝剂投加量的增加出水 SS反而增加,这是因为聚合氯化铝投加过量,悬浮物被过多高分子链包围,失去了同其他微粒架桥结合的可能性,从而造成了出水 SS的增加。

3.2 不同运行参数对出水有机物的影响

图 2反映了不同的运行参数对出水有机物的影响。

从图 2可以看出,第 2、5、9组的出水有机物较低,说明三种混凝剂对 COD都有较好的去除效果,2组所采用的聚合氯化铝对有机物的去除效果最好。有机物的去除主要是通过对悬浮物的去除来实现的,聚合氯化铝是高分子混凝剂,它具有较好的架桥和网捕作用,可弥补普通无机混凝剂对矿井水悬浮物的亲和力差的特点,能显著提高对悬浮物的混凝效果,从而达到对有机物的有效去除。

3.3 多指标试验结果的直观分析

将正交试验各种条件的试验结果列入表 3,并对其进行极差分析。

表3 正交试验结果与极差分析

由极差分析可知,各因素对出水 SS影响大小为:混凝剂投加量 >搅拌时间 >混凝剂种类 >沉降时间;对出水 COD影响大小为:混凝剂投加量 >沉降时间 >搅拌时间 >混凝剂种类。通过多指标正交试验的综合平衡分析法,得出最佳的运行参数为:采用聚合氯化铝混凝剂,投加量为 80mg/L,搅拌时间为2min,沉淀时间为 15min。