洗煤廢水是由原生煤泥、次生煤泥和水混合組成的一種多項體系。洗煤廢水中包含有煤泥顆粒（粗煤泥顆粒0.5～1mm，細煤泥顆粒0～0.5mm），礦物質(zhì)，粘土顆粒等。洗煤廢水一般具有SS、CODcr、BOD5濃度高、ζ電位極負的特點(diǎn)，因此，煤泥水不僅具有懸濁液的性質(zhì)，還往往帶有膠體的性質(zhì)；細煤泥顆粒、粘土顆粒等粒度非常小，不易靜沉，這些性質(zhì)決定了該類(lèi)廢水污染重、處理難度大。
過(guò)去選煤廠(chǎng)采用煤泥水直接排入煤泥沉淀池中進(jìn)行沉淀處理，澄清水循環(huán)使用或外排。由于洗煤廢水中的細煤泥顆粒、粘土顆粒很難靜沉，煤泥顆粒在循環(huán)過(guò)程中不斷細化，造成循環(huán)水SS濃度提高，影響甚至破壞選煤工藝。這時(shí)就不得不外排一部分高濃度洗煤廢水或加入大量的清水進(jìn)行稀釋?zhuān)瑥亩斐上此黄胶�，無(wú)法實(shí)現清洗水的閉路循環(huán)，既造成環(huán)境污染又導致煤泥流失、資源浪費。
結團凝聚機理及原水水質(zhì)
結團絮凝作為一種新型水處理技術(shù)，主要是通過(guò)提高絮凝體的密度實(shí)現固液的高速分離。結團凝聚工藝是以絮凝動(dòng)力學(xué)為原理的一種水處理技術(shù)，此工藝通過(guò)控制物理化學(xué)條件、動(dòng)力平衡條件使洗煤廢水中的煤泥顆粒在實(shí)驗裝置中或在實(shí)際工藝的設備中形成結構緊密的結團絮體（Pellet Floc），從而達到高效去除懸浮物的目的。此工藝可省去預處理構筑物，處理后的水質(zhì)可達到澄清要求，水力停留時(shí)間短，表面負荷高，處理效果好。
實(shí)驗水樣采用西安霸橋電廠(chǎng)從燃煤輸送帶飛落在通道地面的煤粉，經(jīng)篩分，取400μm以下的細煤粒，用自來(lái)水充分浸泡，配制的濃度為10g/L，洗煤廢水的pH值為8.86，ζ電位為-32.8mV，且煤泥顆粒粒度細�。�30μm以下的煤粉占52%），無(wú)機碳含量大（占總碳量的90%）。
實(shí)驗結果及分析
結團工藝有兩個(gè)控制過(guò)程，一是理想的初始粒子的形成階段，二是結團體的形成階段，每一個(gè)階段又由物理化學(xué)條件和動(dòng)力學(xué)條件來(lái)控制。實(shí)驗中通過(guò)控制PAC、PAM的投量，以及水流上升速度UW和攪拌轉速n，得出結團凝聚發(fā)生的最佳條件。
�、貾AC的作用是通過(guò)壓縮雙電層使水中顆粒脫穩后發(fā)生凝聚，PAC投量要以滿(mǎn)足形成理想的初始粒子的要求為前提，在實(shí)驗條件為ρ(PAM)=1.1mg/L，ω=38r/min，UW=18.6cm/min的情況下，改變PAC投量、結團體的有效密度ρe、粒徑dp、出水濁度SS的實(shí)驗結果見(jiàn)表1。實(shí)驗中得出PAC的適宜投量范圍為1.78～3.00mg/L。
|
表1PAC投量對結團凝聚的影響 |
|
PAC投量/
(mg·L-1) |
ρe/
(kg·m-3) |
dp/
mm |
SSt/
NTU |
|
0.57 |
85.40 |
0.544 |
54.8 |
|
1.84 |
69.75 |
0.672 |
24.3 |
|
2.60 |
50.00 |
0.839 |
18.5 |
|
3.30 |
49.05 |
0.956 |
16.6 |
|
4.02 |
40.12 |
1.136 |
16.5 |
|
4.78 |
34.42 |
1.266 |
16.3 | |
②PAM的主要作用是靠高分子的強烈作用，實(shí)現架橋凝聚，增大結團體的內部結合力，使之致密化，這樣可以實(shí)現初始粒子在核絮體表面的逐個(gè)附著(zhù)，在ρ(PAM)=2.6mg/L，N＝38r/min，UW=18.6cm/min的條件下，結團體的ρe、和的SSt隨PAM投量變化的實(shí)驗結果見(jiàn)表2。本實(shí)驗條件下PAM適宜的投量為1.10～2.90mg/L。
|
表2PAM投量對結團凝聚的影響 |
|
PAM投量/
(mg·L-1) |
ρe/
(kg·m-3) |
dp/
mm |
SSt/
NTU |
|
0.84 |
40.32 |
0.890 |
52.0 |
|
1.10 |
42.86 |
1.046 |
27.1 |
|
1.78 |
48.25 |
1.175 |
26.4 |
|
2.39 |
53.14 |
1.139 |
22.5 |
|
2.90 |
62.74 |
1.034 |
20.6 |
|
.41 |
84.50 |
0.900 |
20.1 | |
�、墼龃笊仙魉賃W，即增大水力負荷，提高了懸浮顆粒的去除效率，但增大上升流速UW，結團流化床中懸浮層體積濃度會(huì )降低，從而削弱了煤泥結團體的致密作用，使顆粒有效密度ρe降低。實(shí)際工程中，既要得到最大程度的上升流速，又要使結團體致密、有效密度大、出水濁度低，得出適宜的上升流速范圍。在實(shí)驗為ρ(PAM)=1.1mg/L，ρ(PAC)=2.6mg/L，ω=38r/min的條件下，改變上升流速UW，分析指標ρe、dp、SSt的實(shí)驗數據見(jiàn)表。本實(shí)驗條件下，上升流速UW=50cm/min為宜。
|
表3 UW對結團凝聚的影響 |
|
UW/
(cm·min-1) |
ρe/
(kg·m-3) |
dp/
mm |
SSt/
NTU |
|
19.1 |
74.87 |
0.742 |
22.1 |
|
29.4 |
69.34 |
0.803 |
26.2 |
|
40.7 |
46.78 |
0.887 |
29.5 |
|
49.2 |
37.83 |
1.043 |
31.6 |
|
59.7 |
36.50 |
1.104 |
43.3 | |
�、軘嚢柁D速的作用是為結團體的致密提供動(dòng)力，同時(shí)保證流化床中結團體成長(cháng)粒度及布水的均勻性，使系統持續穩定運行。轉速n的提高，致使剪切作用發(fā)生變化，結團體致密作用增強，但強烈的剪湖作用會(huì )使dp減小，在實(shí)際工程中，為降低能耗，也要選擇適宜的轉速值。攪拌轉速對結團凝聚的影響較實(shí)驗的結果見(jiàn)表。在實(shí)驗條件為ρ(PAM)=1.1mg/L，ρ(PAC)=2.6mg/L，UW=22cm/min時(shí)，適宜的轉速值n為40～80r/min。
|
表4 轉速對結團凝聚的影響 |
|
轉速/
(r·min-1) |
ρe/
(kg·m-3) |
dp/
mm |
SSt/
NTU |
|
20 |
40.46 |
1.301 |
50.2 |
|
40 |
41.71 |
1.264 |
41.3 |
|
60 |
53.53 |
1.123 |
30.2 |
|
80 |
73.29 |
0.978 |
22.4 |
|
100 |
83.01 |
0.882 |
21.5 |
|
120 |
108.34 |
0.702 |
20.3 | |
針對不同的水質(zhì)條件，通過(guò)改變PAC、PAM的投量以及UW、n的值，可對該工藝操作條件進(jìn)行優(yōu)化。實(shí)驗結果證明，該工藝與傳統工藝相比，水處理表面負荷提高5～10倍，懸浮物去除率高達99%以上。
