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1.3 阴离子聚丙烯酰胺洗煤水的难处理及其原因

    由其特点可知,洗煤废水久置不沉,难于处理的最根本原因是悬浮颗粒带有较强的负电荷,使洗煤废水呈胶体分散体系,并且主要体现在胶体的ζ-电位上。因为:

    ①带有较强负电荷的胶粒之间产生较强的静电斥力,而且ζ-电位愈高,胶粒间的静电斥力愈大,胶粒愈稳定;

    ②胶粒的布朗运动因胶粒间的静电斥力而使胶体具有稳定性;

    ③胶粒带电能将极性水分子吸引到它的周围形成一层水化膜,从而阻止胶粒间的相互接触。水化膜厚度决定于扩散层厚度,而扩散层厚度又影响ζ-电位。如果胶粒ζ-电位消除或减弱,水化膜也随之消失或减弱。因此,处理洗煤废水,首先要降低ζ-电位,破坏胶体稳定性,然后再采取其它措施,强化凝聚效果。

1.4 阴离子聚丙烯酰胺洗煤水的污染性

       煤泥水是原煤洗选加工过程中产生的废水，其主要污染物是煤和泥岩粉末及其水解后形成的悬浮物，以及少量的金属离子和有机药剂等。

煤泥水的污染主要表现在以下几个方面：

    （1）煤泥水中悬浮物浓度较高，一般达9000—40000mg/L，超过国家规定的排放标准的20—130倍，使其被污染的水体呈黑色，降低水的透明度，影响水生动植物光合作用，同时造成水域的景观污染。

    （2）煤泥水中溶解了大量的金属离子，对地表水和地下水造成污染。

    （3）当煤泥水中含油量增加，水表面油膜厚度达到10000cm时，就影响水的再次充氧，同时对水生动植物产生不利影响。

（4）浮选法选煤过程中添加的各种选矿药剂，有些具有一定毒性，煤泥水中残余的浮选药剂将给环境带来危害。

2 阴离子聚丙烯酰胺洗煤水处理现状

2.1 洗煤水现有处理工艺及优缺点

    目前，在实际的洗煤厂对于煤泥水的处理主要采用的是洗煤废水闭路循环法，在减排和回水利用上具有强大的优势。同时近年来研究人员也尝试着用其它方法来处理煤泥水，大大改进了闭路循环法，使处理效果更好，工艺更简洁。

煤炭洗选在洁净煤筛选技术中是一项重要的洁净煤技术，属优先考虑采用的技术，适合我国国情。在洗选过程中，由于煤泥逐步进入洗水中，使洗水浓度越来越高，不但影响洗选效果，严重时还会导致停产。选煤厂往往由于煤泥回收设备不完善，煤泥水难以管理等问题，使煤泥水不能闭路外排，从而造成资源流失，浪费清水，污染环境。因此，实现洗煤水闭路循环具有特殊的战略意义。

    目前，选煤厂对煤泥水的处理采用“旋流器-浓缩机-压滤机（煤泥沉淀池）”处理工艺。“旋流器-浓缩机-压滤机”处理工艺与“旋流器-浓缩机-煤泥沉淀池”处理工艺相当，后者处理成本低，但要求有足够容量和个数的煤泥沉淀池，且存在占地面积大、冬季结冰等问题。

    粗煤泥洗选设备 中煤筛下水 矸石筛下水 精煤筛下水 旋流器 循环水池 高频筛 浓缩机 压滤机 细煤泥 溢流溢流

图4.1 见附件 煤泥水处理流程

    在煤泥水处理流程中，重要的设备有：煤泥浓缩机、旋流器和压滤机。其中设备的处理能力是保证洗煤水闭路循环的关键。煤泥浓缩机是回收煤泥的主要设备。旋流器主要用于煤泥回收筛入料浓度控制。压滤机用于进一步回收细煤泥。煤泥沉淀池也可用于处理旋流浓缩和煤泥回收筛的筛下水。

    若按是否预浓缩来分,目前, 煤泥水处理方法主要有3 种: 预浓缩煤泥水处理流程、无预浓缩煤泥水处理流程和部分预浓缩煤泥水处理流程。

（一）阴离子聚丙烯酰胺预浓缩煤泥水处理方法

    这是目前大多数选煤厂采用的煤泥水处理方法。其特点是全部煤泥水(包括捞坑溢流、角锥池和旋流器溢流、煤泥回收筛下水等) 都进入大面积浓缩机浓缩, 溢流作为循环水, 底流经稀释后浮选, 浮选尾矿或排出厂外处置, 或混凝沉淀处理。

    其中，化学絮凝沉淀是其最基本的方法，我国用于煤泥水处理的絮凝剂可分为两大类：一是无机盐类絮凝剂，二是有机高分子絮凝剂。无机盐类絮凝剂的作用机理是无机盐在水中解离成离子，与煤泥微粒或煤泥胶体接触作用，中和了煤泥表面的电性，降低表面能，使煤泥微粒凝聚沉淀。有机高分子絮凝剂的絮凝机理是：大分子链在煤泥微粒之间搭桥，把若干个颗粒连接起来，凝聚成团沉淀下去。实际应用中常将无机盐类絮凝剂与有机高分子絮凝剂联合使用，絮凝沉淀效果更好。

    有机高分子絮凝剂最常用的是聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺的分子量一般在100—800万之间，不同粒度组成的煤泥水要选用不同分子量的絮凝剂。聚丙烯酰胺又可分为阳离子型，非离子型和阴离子型三种，使用时要与煤泥水的pH值相吻合，阴离子型的适于偏碱性煤泥水，阳离子型的适于偏酸性煤泥水，阴离子型和阳离子型聚丙烯酰胺混合使用，煤泥水絮凝沉淀效果更好。

    聚合硫酸铁是一种无机高分子絮凝剂，70年代由日本研制成功，80年代初得到广泛使用，我国1985年以后开始大量生产和使用，我国1985年以后开始大量生产和使用，聚合硫酸铁的主要成分是FeSO4，带有多个羟基，有较好的电中和性和絮凝架桥性能，它比较稳定，不受温度影响，对可溶性离子和pH值适应性强。聚合硫酸铁价格便宜，无毒无害，作为煤泥水的絮凝剂有较好的应用前景。

    硫酸铝属于无机盐类絮凝剂，溶于水后分解成带正电荷的三价铝离子，能吸附煤泥水中带负电荷的悬浮微粒，中和其表面电荷，形成煤泥絮团，凝聚沉淀。硫酸铝与聚丙烯酰胺配合使用，可弥补单用聚丙烯酰胺不能絮凝粘土质和有机质微粒的缺陷。

    但是，它存在如下问题:

    a) 该方法只能去除其中大部分煤泥, 其余细粒煤泥则留在溢流中, 并在系统中反复循环逐步积累, 导致循环水浓度增高与浓缩效率降低的相互影响恶性循环, 煤泥可浮性差。

    b) 洗水平衡难以控制, 闭路循环无法实现。

    c) 煤泥水达到一定浓度, 为保证循环水浓度势必排放而导致煤泥流失。

    d) 浓缩设备庞大, 繁多。

（二）阴离子聚丙烯酰胺无预浓缩煤泥水处理方法

      也称为煤泥水直接浮选法。即煤泥水不经浓缩机澄清浓缩, 而全部通过浮选处理, 浮选尾矿经混凝澄清后即得循环水。其中，以加压溶气浮选法为主，它的基本原理是：煤泥水中加入絮凝剂后，按一定比例溶入空气，然后送入上浮槽中，溶解的空气析出，产生微气泡，微气泡附着于絮团或絮团表面，从而形成固、液、气三相絮团，借助于絮团中众多微气泡使絮团上升，固液得以分离。

      阴离子聚丙烯酰胺煤泥水气浮处理效果的好坏取决于下列因素：

    （1） 溶气质量 研究表明，微气泡尺寸在50μm以下，气浮效果最佳，超过100μm，气泡和絮团粘附率较差。可采用气水分割混合、反转混合、经向混合、雾状接触及幕状接触等形式，使水气广泛接触和溶解，达到高速高效溶气的目的。

    （2） 煤泥水的性质 气浮法对微细粒煤泥去除效果较好；入料浓度高时固体去除率高，但出水水质较差，入料浓度低时，固体去除率虽低些，但出水水质好，且药剂用量省。

    （3） 气浮药剂 气浮的絮凝剂常用聚合铝和聚丙烯酰胺，烷苯基磺化醚类作表面活性剂。药剂的用量与入料浓度及出水浓度要求有关。中性时絮凝剂混凝效果较好。

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