二次混凝+沉淀工藝處理礦井水巖粉工藝研究

二次混凝+沉淀工藝處理礦井水巖粉工藝研究

0次混凝+沉淀工藝井水是煤炭開采過程中產生的特殊廢水。它的水質與普通地表水和地下水的水質顯著不同，具有明顯的煤炭特點。通常采用混凝沉淀+過濾工藝去除礦井水中懸浮物，能夠達到回用的水質要求。但是，不同煤礦的礦井水水質有很大差異，某些高懸浮物或高巖粉礦井水常規(guī)處理效果較差，或需要大量的混凝藥劑，為此針對具體礦井水進行混凝試驗確定最佳混凝劑、助凝劑和投加方式，具有一定實用價值二次混凝+沉淀工藝是基于接觸絮凝、絮體的破碎與再生的理論產生的。其機理是在第一次混凝時，水中一部分膠體顆粒脫穩(wěn)凝聚到一起形成絮體，當第二次混凝時，這些微小絮體就能進一步吸附、接觸碰撞、接觸絮凝原水中剩余的細小顆粒，加強了懸浮物的去除本文針對河北某礦高巖粉礦井水進行混凝沉淀試驗，考察混凝劑與助凝劑種類、投加方式與投加量對處理效果的影響，為實際工程提供技術支撐。1材料和方法1.1地質及檢測元素組合試驗水樣取自河北某礦井，水質指標為:濁度320～360NTU，懸浮物含量為380～410mg/L，其中巖粉含量較高，預沉后水質發(fā)白，經檢測元素組合為O-Si-Al-K，初步判斷為伊利石。1.2試驗儀器及儀器試驗選用混凝劑為聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鐵(PFS)、聚合氯化鋁鐵(PAFC)、硫酸鋁(Al試驗儀器:ZR4-6混凝試驗攪拌機(深圳中潤);HACH2100AN型臺式濁度儀。1.3混凝劑和助凝劑的篩選采用燒杯攪拌靜態(tài)單因素試驗。將采取的礦井水樣搖勻，分別取1000mL水樣于6個1000mL燒杯中，將燒杯放置在六聯(lián)混凝試驗攪拌機上，水力條件及加藥方式:一次加藥，快速攪拌1min，轉速120r/min;慢速攪拌10min，轉速60r/min;靜置沉淀10min。靜置沉淀后用移液槍于液面下1～2cm處吸取上清液進行濁度測定，篩選出最佳的混凝劑與助凝劑。使用最佳的混凝劑與助凝劑通過單因素法控制不同的投加方式、投加量進行二次混凝+沉淀試驗，水力條件及加藥方式為:一次加藥，快速攪拌1min，轉速120r/min;慢速攪拌10min，轉速60r/min;靜置沉淀10min;二次加藥，快速攪拌1min，轉速120r/min;慢速攪拌10min，轉速60r/min;靜置沉淀10min。篩選出最佳試驗條件。2結果與討論2.1混凝劑投加量對濁度去除率的影響5種混凝劑對礦井水濁度去除率的影響如圖1所示。圖1表明，隨著投加量的增大，5種混凝劑的濁度去除率均呈增長的趨勢。其中PAC和PAFC對濁度的去除效果接近，優(yōu)于其他3種混凝劑，綜合考慮經濟性，確定最佳混凝劑為PAC，最佳投加量為170mg/L。2.2助凝劑的選擇以最佳PAC投加量為基礎，分別測試陽離子型PAM、陰離子型PAM投加量對礦井水濁度去除率的影響，結果如圖2所示。由圖2可知，在投加量為0.4～0.6mg/L之間時，兩種類型的PAM濁度去除率均呈上升的趨勢，在0.6mg/L之后開始下降?？傮w來說，陰離子型PAM的濁度去除率高于陽離子型PAM。因此，最佳助凝劑為陰離子型PAM。當PAC投加量為170mg/L，陰離子型PAM投加量為0.6mg/L時，礦井水出水濁度為4.6NTU，濁度去除率為98.7%。以上混凝劑投加量明顯高于常規(guī)礦井水混凝加藥量，為了減少藥劑投加量，采用二次混凝+沉淀工藝進行試驗。2.3不同投加方式對礦井水濁度去除率的影響使用PAC與陰離子型PAM進行二次混凝+沉淀試驗，根據常規(guī)礦井水處理PAC投加量一般在50～100mg/L，為此，在PAC投加量為100mg/L、PAM投加量為0.6mg/L的基礎上，分別考察第一組:一次投加50mg/LPAC、二次投加50mg/LPAC+0.6mg/LPAM;第二組:一次投加40mg/LPAC、二次投加60mg/LPAC+0.6mg/LPAM;第三組:一次投加60mg/LPAC、二次投加40mg/LPAC+0.6mg/LPAM;第四組:一次投加80mg/LPAC、二次投加20mg/LPAC+0.6mg/LPAM;第五組:一次投加20mg/LPAC、二次投加80mg/LPAC+0.6mg/LPAM;5種投加方式對礦井水濁度去除率的影響，結果如圖3所示。由圖3可知，一次投加80mg/LPAC、二次投加20mg/LPAC+0.6mg/LPAM效果最好。2.4次投加pam、二次混凝時投加方式對原廢水去除率的影響在PAC一次投加80mg/L、二次投加20mg/L的基礎上，考察助凝劑陰離子型PAM投加量為0.6mg/L的分配方式。第一組:一次投加0.2mg/LPAM、二次投加0.4mg/LPAM;第二組:一次投加0.4mg/LPAM、二次投加0.2mg/LPAM;第三組:一次投加0.3mg/LPAM、二次投加0.3mg/LPAM;第四組:一次不投加PAM、二次投加0.6mg/LPAM四種投加方式對礦井水濁度去除率的影響，結果如圖4所示。由圖4可知，只在二次混凝時投加PAM的方式對原水濁度的去除率高于在一、二次混凝時均投加PAM的方式。原因是在一次混凝時，PAC水解后的產物能通過壓縮雙電層、電性中和的作用使膠體脫穩(wěn)而聚集，此時投加一定量的PAM雖然能促進混凝效果，但是當第二次混凝時，這些絮凝體又會因為攪拌強度過大而破碎。因此，在控制PAM投加量不變的情況下，只在二次混凝時投加的方式對原水濁度的去除效率更高。2.5混凝劑最佳投加量確定在二次混凝投加20mg/LPAC+0.6mg/LPAM基礎上，考察一次混凝PAC投加量對礦井水出水濁度及濁度去除率的影響，結果如圖5所示。由圖5可知，隨著一次混凝時PAC投加量的增加，出水濁度不斷降低，濁度去除率不斷提高，當投加量超過100mg/L時，濁度去除率的增長速率逐漸緩慢。因此，確定一次混凝PAC最佳投加量為100mg/L。此時，出水濁度降為4.6NTU，濁度去除率高達98.7%，與一次混凝沉淀相同處理效果比較，PAC投加量減少了50mg/L(29.4%)。2.6pam投加量試驗在一次混凝投加100mg/LPAC、二次混凝投加20mg/LPAC的基礎上，考察陰離子型PAM的投加量對礦井水出水濁度及濁度去除率的影響，結果如圖6所示。由圖6可知，當陰離子型PAM投加量在0.4～0.6mg/L之間時，礦井水出水濁度持續(xù)下降，濁度去除率不斷升高。當投加量超過0.6mg/L時，出水濁度呈緩慢上升的趨勢，濁度去除率呈緩慢下降的趨勢。原因是PAM作為一種有機高分子聚合物質，具有較大的分子鏈結構，其分子鏈上有能強烈吸附懸浮物的官能團，從而起到吸附架橋的作用。但當PAM投加量過多時，膠體顆粒間就會就會被其水解產生的高分子鏈覆蓋，從而產生“膠體保護現象”，使膠體顆粒無法脫穩(wěn)。因此，確定陰離子型PAM最佳投加量為0.6mg/L。3次混凝+沉淀工藝投加量結果采用燒杯攪拌靜態(tài)單因素試驗對河北某礦高巖粉礦井水(原水濁度為340NTU)進行試驗研究。得出結論如下:(2)最佳投加方式和最佳投加量為:一次投加PAC100mg/L、二次投加PAC20mg/L+陰離子