凝剂在煤泥水处理中的应用现状

凝剂在煤泥水处理中的应用现状煤泥水是煤矿湿法洗煤加工工艺的工业尾水，其中含有大量的煤泥和泥砂，给矿区附近的环境造成严重的污染。煤泥水是一种颗粒表面带负电荷的胶体体系，投加絮凝剂进行混凝是一种非常有效的处理方法。本文介绍已在煤泥水处理中使用的絮凝剂种类、性能及应用情况。1无机低分子絮凝剂目前，国内处理煤泥水采用的混凝剂主要是铝盐，铁盐和含Ca2+的无机盐与聚丙烯酸胺（PAM）联合使用。当把含铝，铁，钙离子的无机盐加人到带负电荷的煤泥水胶态中时，根据DLVO理论，溶液中正离子浓度增加，扩散层中反离子浓度增加，在反离子静电斥力作用下，迫使扩散层中正离子挤进吸附层里去，于是是负电位被消除，胶体电荷被中和，胶体周围水化膜被减弱。从而，促进颗粒凝聚。PAM的架桥作用是多个颗粒联合起来形成絮团而沉降。此方法在国内多个选煤水已有应用。1．1铝盐如庞在选煤厂，采用硫酸铝与PAM配合使用，使尾煤浓缩机溢流水浓度从80～90g／L降至0．35g／L。在八一选矿厂，投加氯化铝12g／L、PAM1．6g／L，外排水浓度可达0．724g／L。考虑到处理效果及Cl-对管道有腐蚀性，我们认为铝盐类采用硫酸铝为宜。1．2铁盐柳迎红等采用投加FeSO4·H2O和PAM两种絮凝剂，三点加药方式，即先投加PAM，再投加FeSO4·7H2O，最后投加PAM，使阜新清河门矿煤泥水从10g／L降至0．268g／L，实现洗水闭路循环。1．3含Ca2+絮凝剂铁法地区成煤时间短，煤质松软，成分复杂。李亚峰等发现Ca2+能使这种特殊煤泥水是负电位降低，提出用石灰＋PAM，CaCl2＋PAM，电石渣十PAM处理这种高浓度废水，效果良好，处理效果如表1所示。表1含Ca2+絮凝剂处理煤泥水的效果┌──────┬────────┬───────┬─────┐│处理方法│SS│沉速│实际清水│││／（mg·L-1）│／（mm·g－1）│分离率／％│├──────┼────────┼───────┼─────┤│石灰＋PAM│87│0．263│37．5││电石渣＋PAM│91│0．298│36．0││CaCl2＋PAM│73│0．224│46．3│└──────┴────────┴───────┴─────┘2无机高分子絮凝剂2．1聚合硫酸铁聚铁是硫酸铁水解产物，产品中含有各种核羟基络合物，如Fe2（OH）34+，Fe3（OH）45+，Fe4（OH）66+，这些多核络合物，在吸附煤泥水颗粒同时，中和颗粒表面负电荷，压缩颗粒双电层，降低e电位，破坏煤泥水胶体稳定性，促进颗粒絮凝沉淀。沫江洗煤厂用聚铁处理煤泥水，取得良好的处理效果，废水浓度从14．0669g／L降至0．119g／L，如果和PAM联用效果更好。2．2聚硅硫酸盐聚硅金属盐混凝剂是一种无机高分子混凝剂。它是由活性硅酸和金属盐复合而成。因此，它既有硅酸分子量高，吸附架桥能力强的特点，又具有金属较强电中和能力。宋永会等用聚硅硫酸铁（PFSS）处理肥城矿务局杨庄煤矿废水，除浊效果好，只需加入20mg／L，就可使煤泥水浊度从580度降至10度以下。含铝离子的聚硅酸复合混凝剂（APSA）对煤泥水同样有良好处理效果，当投加量为8mg／L时，浊度从24度降至5．8度。再投加PAM可使矾花大而紧密，沉降速度加快。2．3聚合氯化铝铁聚合氯化铝铁絮凝剂（PAFC）是一种新型无机高分子絮凝剂。该絮凝剂即具有聚合铝盐碱基度高，对原水适应性强的特点，又具有聚合铁分子量大，絮体沉降快的优点。当煤泥水中加入PAFC絮凝剂后，PAFC中高电荷的铝铁多孩络合物充分发挥电中和作用，是带负电荷的煤泥胶体相互凝结成更大的胶团。由于PFAC分子量高，该絮凝剂的水解产物对脱稳的煤泥胶团和氢氧化铁微絮体具有良好的粘接架桥和网铺卷扫作用。对沙曲选煤厂煤泥水进行处理，当投加PAFC29g／m3，PAM3g／d时，浓缩机溢流浓度从120g／L降至1g/L，证明此工艺效果显著。2．4聚氧硫酸根合高铁聚氧硫酸根会高铁是以硫酸亚铁为原料，通过固相化学反应方法研制而成的新型铁系无机高分子净水剂。它溶于水后，生成聚铁阳离子，阳离子带有正电荷，能有效降低煤泥水颗粒表面的ε电位，同时吸附带负电的泥质颗粒，破坏悬浮液稳定性。它和PAM联合使用，使颗粒凝聚，沉降迅速。处理后水质较清，透光率83％。2．5710净水剂710净水剂是一种无机高分子铝铁复合液态絮凝剂。该絮凝剂既具有铝盐混凝效果好特点，又具有铁盐絮体大，沉降速度快的优点。它与PAM配合使用，处理效果好，清水浊度为130×１０-6，沉降速度达6．0cm／s，同时减少设备腐蚀，创造了显著经济效益。2．6无机高分子铁钙铝混凝剂无机高分子铁钙铝混凝剂（PFCA）是在聚铁液体产品基础之上，通过概率等离子部分取代其中的Fe3+离子，制备出的新型无机高分子混凝剂。PFCA秉承了聚铁电中和能力强，分子量较大的优点。同时，由于Al3+的加入使它具有了铝盐的特点，Ca2+的加入增加了PFCA的电中和能力，又增加了溶液的硬度，而提高水质硬度，可改善煤泥水特性，提高煤泥水处理效果。透射电镜分析表明，PFCA比PFS具有更大更致密的网状空间结构，说明它具有更大的分子量，具有卷扫网捕的作用。用PFCA处理煤泥水效果好，节省PAM用量，具有其它无机混凝剂无法比拟的混凝效果。2．7其他结团絮凝工艺是日本一些水处理专家借鉴直接由是浊液创造颗粒物的技术而提出的一种新的水处理技术。此工艺通过控制PAC，PAM投量，水流上升速度，搅拌转速，使煤泥水中的煤泥颗粒在设备中形成结构紧密的结团絮体，从而达到高效去除悬浮物的目的。当PAC＝2．6mg/l，PAM＝1．1mg/L，上升流速U＝50CM／min，转速n＝38r／min时，该工艺水力负荷高，处理效果好。3有机高分子絮凝剂3.1阳离子聚季胺盐丙烯酰胺接枝共聚物阳离子聚季铰盐丙烯酰胺接枝共聚物（PQAAM）是一种高分子聚电解质。叩AAM在水中以离子存在，它含有季俊离子，对胶体表面负电荷中和能力强。另外，絮凝剂分子量大，酰胺基与煤粒表面H·O形成氢键，增加了吸附架桥作用，有利于絮凝沉降。PQAAM与PAM联用处理庞庄煤泥水，当PQAAM与PAM联合用量为6mg/L时沉降速度为0．743cm／s，透光率为87％。3．2MN－5絮凝剂MN－5絮凝剂是以多胺类阳离子絮凝剂为主体的复配药剂。MN－5药剂不仅凭借其阳离子性中和煤泥表面负电荷，压缩煤泥表面双电层起素凝作用。同时，多胺大分子链上的亚氨基（－NH－）与煤泥表面发生较强的氢键吸附而起架桥作用。MN－5与PAM联合使用处理淮北石台选煤厂煤泥水，浓缩机溢流浓度从60g／L降至0．3g／L，达到了洗水一级闭路标准。3．3PAMAM树形分子PAMAM树形分子是一种内部具有树枝状结构的球形分子，表面有很多一NH2基团。伯胺基在酸性条件下带正电，能与煤泥水中带负电胶粒中和，压缩双电层，降低ε电位，破坏胶体稳定性。－NH2基团有很强的配位络合作用，可与胶粒表面芳香基团络合，生成电中性物质，加速胶体凝聚。此外，树形分子具有大量空腔，在一系列次价键力作用下，与煤泥水胶粒发生吸附作用，提高处理效果。在对铁法小青矿煤泥水处理实验中效果优于传统方法，上清液分离率为53．6％，浊度降至4．43度。4讨论与建议综上所述，混凝法是煤泥水处理的有效方法，絮凝剂是混凝法处理效果好坏的关键。因此，絮凝剂的选择十分重要。必须根据不同水质，反复试验，优选最好的絮凝剂，才能达到理想处理效果。但是，目前仍存在一些问题。（1）实际清水分离率低。特别对于高浓度煤泥水，细颗粒含量高，ε－电位极低，沉降困难，实际清水分离率不到30％。（2）药剂商品化进程慢。目前国内应用最多的是无机低分子混凝剂，而效果较好的高分子混凝剂仍然处于实验室阶段或距商品化仍有一段距离。即使有商品化的，因其价格昂贵，限制了它的工程应用。因此，今后应该加快高分子絮凝剂的商品化进程，致力于开发高效絮凝剂，提高实际清水分离率。同时，国家应组织科技攻关，改变洗煤方法，由现在的湿式洗煤改为干式洗煤，这是从根本上解决煤泥水问题的唯一出路。