改性脱硫灰处理煤矿矿井水试验研究

裘余丹

（煤科集团杭州环保研究院有限公司 浙江杭州 311201）

引言

脱硫灰是一种硅铝酸盐物质，由火电厂产生的烟气经过脱硫而得，为电厂脱硫产生的灰渣废弃资源，其主要成分为氧化铝和二氧化硅[1,2]。经过硫酸改性后，脱硫灰可形成一种结构及成份较复杂的复合体，由于该改性脱硫灰在水中可以降低悬浮颗粒的表面电位，从而减弱荷电颗粒间的同性相斥力，通过凝聚作用促使颗粒在碰撞过程中聚集，形成矾花，进而使水中颗粒物沉降，因此改性脱硫灰可以用作混凝剂处理废水中的颗粒物。

本研究以电厂脱硫灰为原料，使用硫酸对其进行改性处理，并通过试验测定了改性脱硫灰对去除矿井废水浊度的能力。

1 试验材料，方法，设备

1.1 试验用材料

（1）试验用脱硫灰/改性脱硫灰

取自电厂的脱硫灰，其化学组成见下表1。

表1 脱硫灰化学组成（%）

脱硫灰改性用试剂为硫酸，1mol/L。本研究分别将100g粒状脱硫灰磨细至200目后加入到500mL酸溶液中，然后在室温下以200r/min的转速搅拌30min，将过滤后的改性脱硫灰烘干作为水处理药剂。

（2）试验用矿井废水参数

试验用水样取自某矿矿井原水，原水水质参数如表2所示。

表2 矿井废水原水水质

1.2 试验方法

本研究采用烧杯法进行试验，试验采用六联定时变速搅拌机（DBJ-621型），模拟国内净化处理常采用的混合、凝聚反应及沉淀（澄清）的工艺过程，成组同步（在相同水力条件下）对比试验。试验过程为：在7个1000ml烧杯中分别加入800ml的试验水样，并分别加入不同药剂量的改性脱硫灰，随后对7个试样快速搅拌1 min（转速每分钟300转左右），使药剂与水样快速混合均匀。在凝聚阶段，为使反应完全，促使矾花长大，采用慢速搅拌反应10 min，转速每分钟60转。最后静置30 min，并取烧杯中的上清液进行分析和测定。

2 矿井废水处理试验结果

2.1 投加改性脱硫灰去除废水浊度试验结果

投加硫酸改性脱硫灰作混凝剂后，将混凝剂与矿井水进行混合、反应及沉淀处理。7个试样的试验结果如下表3和图1所示。

表3 硫酸改性脱硫灰去除矿井废水浊度试验结果

图1 硫酸改性脱硫灰处理矿井废水试验

从上表、图中试验结果可见，该混凝剂（硫酸改性脱硫灰）对矿井水水质中的浊度具有一定去除效果。当投加量为80mg/L时，出水浊度为21 NTU（原水为105 NTU），浊度去除率达到80%。当投加量大于80mg/L时，随着投加量的增大，出水浊度进一步降低，但提高幅度不明显。因此，考虑到药剂成本及水处理成本，混凝剂投放量定在80mg/L为宜。

结语

本研究使用硫酸对脱硫灰进行改性处理，并通过试验验证了改性脱硫灰对矿井废水的浊度去除效果。试验结果表明，硫酸改性后的脱硫灰对煤矿矿井水中浊度有一定的去除效果，对矿井废水单独投加80mg/L改性脱硫灰，可使得浊度的去除率达到80%。由于本研究中使用的改性脱硫灰混凝剂成本较低，去除浊度效果良好。本研究对于电厂脱硫灰渣资源的综合利用及煤矿矿井废水处理工程应用具有实际意义。