选煤厂废水的混凝沉淀及处理试验研究

侯引丽

（西山煤电西铭矿选煤厂，山西 太原 030052）

引言

选煤厂是对原煤进行洗选的场所，一般的选煤工艺流程分为脱泥、有压两产品重介质旋流器、煤泥分选机对粗煤泥进行分选，由浮选机对细煤泥进行浮选，煤泥水为选煤工艺流程操作中不可避免的产物，煤泥水处理不当极易对环境造成污染。为响应当前环境保护的号召，提高选煤厂对煤泥水的处理能力和效果是提升选煤厂竞争力的主要因素[1]。本文将采用混凝沉淀物化法对选煤厂煤泥水进行处理，解决选煤厂废水处理难的问题，并对提出了混凝沉淀法的处理效果进行验证。

1 煤泥水水质特性研究

通过调研可知，由于我国煤泥分选设备的性能不佳，加之浓缩沉淀设备的处理效果不好，导致煤泥水呈现为高悬浮物、高浓度的状态，从而导致后续针对煤泥水处理的难度较大。而对于混凝沉淀处理工艺的应用，需要合理确定混凝剂的型号和相关技术参数。而混凝沉淀工艺参数的确定必须得结合煤泥废水的性质和特性进行针对性设计[2]。本节将中重点对煤泥水水样进行测试。

取样要求：未加入絮凝剂，且对选煤厂正常生产4 h 之内，每次间隔相同的时间取等量煤泥水。具体间隔时间为60 min，每次取样的量为20 kg。经对所取得煤泥水的特征进行检测并取得平均值，如表1 所示。

表1 煤泥水水质特征参数

如表1 所示，所研究煤泥水的SS 和COD 的浓度偏高；比重较小仅为1.21；煤泥水呈酸性；浊度较高，说明该煤泥水不易沉淀。

而且，通过对煤泥水颗粒级配及灰分检测可知，该煤泥水中煤泥颗粒的含量偏高。同时，煤泥水在自然沉淀的条件下，最大的颗粒的沉淀速度为0.228 cm/s，最小的沉淀速度为0.000 5 cm/s；也就是说，单纯依靠煤泥水的自然沉淀法去除其中的煤泥颗粒效率较低。对于煤泥水的自然沉淀阶段了分为自由沉淀、絮凝沉淀、成层沉淀以及压缩沉淀。结合实验条件得出，所研究煤泥水在自然沉淀压缩点为40 min。

2 煤泥水混凝沉淀试验研究

通过对煤泥水特征和性质检测的基础上，得出适用于该煤泥水最佳的混凝剂为PAM-1；而且该型煤泥不建议单独采用无机混凝剂对其进行处理。而且，对于PAM-1 型混凝剂而言，当煤泥水的pH 为7～9时对应的处理效果越好，越有利于煤泥颗粒的沉淀。综上所述，煤泥水混凝沉淀处理应将煤泥水pH 值调制为7～9，并采用PAM-1 型混凝剂对煤泥水进行处理。而且，经过大量的试验表明，将PAM-1 型混凝剂的浓度控制在0.1%～0.15%时处理效果最佳[3]。

为验证不同混凝沉淀参数的具体数值，本节将具体对PAM-1 投药量、GT 值等参数进行合理确定。

2.1 PAM-1 投药量对混凝沉淀试验研究

为了保证煤泥水处理后的出水浊度满足《选煤厂煤泥水沉降试验方法》的相关要求，混凝剂的投放量对最终浊度的影响较大。因此，本节将通过对不同浓度煤泥水添加不同剂量的混凝剂后所得煤泥水处理后的浊度进行对比，从而得出适用于不同浓度煤泥水处理的混凝剂量。

所研究煤泥水的质量浓度为：38、48、58、68、80、100 g/L；所添加混凝剂的量为0.5、1、2、3、4 mL。具体试验结果如表2 所示。

表2 不同煤泥水质量浓度对应不同混凝剂添加量的浊度对比

如表2 所示，随着混凝剂添加量的增加，对应不同浓度煤泥水的出水浊度呈现先减小后增大的变化趋势。其中，质量浓度为38 g/L 煤泥水对应的混凝剂的最佳添加量为3 mL；质量浓度为48 g/L 煤泥水对应的混凝剂的最佳添加量为3 mL；质量浓度为58 g/L 煤泥水对应的混凝剂的最佳添加量为2 mL；质量浓度为68 g/L 煤泥水对应的混凝剂的最佳添加量为2 mL；质量浓度为80g/L 煤泥水对应的混凝剂的最佳添加量为1 mL；质量浓度为100 g/L 煤泥水对应的混凝剂的最佳添加量为3 mL[4]。

因此，在实践生产中应根据所处理煤泥水的浓度具体确定所添加PAM-1 的量。

2.2 GT 值对混凝沉淀试验研究

通过相关研究可知，煤泥水的混凝沉淀过程施加一定强度的搅拌强度，对应最终的混凝效果也存在明显的差异。所研究的GT 值即为对搅拌强度的一个反映。从理论上讲，GT 值分为G 值和T 值。其中，G 值与混凝水样的体积、黏度和搅拌及的功率相关，结合本文所研究煤泥水的性质，其对应的G 值如式（1）所示：

式中：n 为搅拌器的转速。

根据本实验中所选的六联搅拌器G 值为质量41、88 和156 时对应的最佳GT 值进行确定。以煤泥水质量浓度为38 g/L，当G 值为41 时，随着GT 值的增加对应出水浊度呈现先增大后减小的变化趋势。综合考虑搅拌机实际情况，最终确定煤泥水质量浓度为38 g/L，G 值为41 时的最佳GT 值为1 000。同理得出，煤泥水质量浓度为38 g/L，G 值为88 时对应的最佳GT 值为800；煤泥水质量浓度为38 g/L，G 值为156时对应的最佳GT 值为1 600。则可以得出不同煤泥水浓度对应的最佳GT值：

1）煤泥水质量浓度为48 g/L 时，G 值为41 时的最佳GT 值为900；G 值为88 时的最佳GT 值为1 600；G 值为156 时的最佳GT 值为2 000。

2）煤泥水浓度为68 g/L 时，G 值为41 时的最佳GT 值为900；G 值为88 时的最佳GT 值为1 600；G值为156 时的最佳GT 值为1 500。

综上所述，针对本文所研究煤泥水的性质特征，对应的最佳G 值范围为41～88，最佳T 值范围为15～30；则，GT 值的最佳范围应控制在900～2 000 之间，具体数值应根据煤泥水浓度等参数确定[5]。

3 结语

煤泥水为选煤厂对原煤进行分选后的产物，对煤泥水处理不当极易对环境造成污染，而且会造成煤炭资源的浪费。针对煤泥水可采用混凝沉淀的方式对其中的煤泥颗粒进行沉淀并统一处理。但是，混凝沉淀效果与所添加的混凝剂的类型、剂量以及GT 值相关。本文重点对上述参数的优化确定开展实验研究，并总结如下：

1）适用于本煤泥水的最佳混凝剂为PAM-1 型，而且应将煤泥水pH 值控制在7～9 之间对应的沉淀效果最佳。

2）煤泥水中所添加混凝剂的剂量应根据煤泥水的浓度等参数进行综合确定。

3）适用于本煤泥水的最佳G 值范围为41～88，最佳T 值范围为15～30；则，GT 值的最佳范围应控制在900～2 000 之间，具体数值应根据煤泥水浓度等参数确定。