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工业废水之洗煤废水处理方法和国内外现状

2018-10-08 14:45:58来源:56选煤服务中心微信浏览:评论:0

  作为废水主要来源的工业废水,相比生活污水来说,污水处理难度大,污水处理工艺复杂,从而造成严重的水污染。随着工业的迅速发展,废水的种类和数量迅猛增加,对水体的污染也日趋广泛和严重,威胁人类的健康和安全。本文将详解工业废水之一的洗煤废水的处理的处理方法和原则,以供大家借鉴。

  一 洗煤废水的产生

  湿法选煤需要大量的水,以跳汰洗煤为例,每入选1t原煤约需3-5m3循环水,还需补加部分清水。而这些水经过洗选过程后就含有了大量的细小颗粒,通常把这种含有粒径小于1mm的悬浮粒子的洗煤水叫煤泥水,也叫洗煤废水。

  洗煤废水可以分为两类,一类是煤质较好的原煤洗选时所产生的洗煤废水,另一类是地质年代较短,灰分和杂质含量较高的原煤洗选时所产生的洗煤废水。前一类废水所含的颗粒粒度较大,浓度较低,处理相对比较容易。这种洗煤废水采用浓缩沉淀的物理法就会得到有效处理,分离的清水可以回用洗煤。后一种洗煤废水中含有大量的煤泥颗粒,不仅粒度小,浓度高,而且颗粒表面带有较强的负电荷,是一种稳定的胶体体系。因此,该种洗煤废水久置不沉,难于处理。这种洗煤废水的处理目前一般采用混凝沉淀的方法。

  二 洗煤废水的主要污染物

  煤泥废水中的主要污染物为:悬浮物、油类物质和有机药剂几种。

  1、悬浮物

  选煤废水中含有大量的悬浮物,它是一种主要的污染物,该种选煤废水污染物是由高岭土、煤粉等细微的矿物颗粒组成。由于煤炭中的有机物以黑色为主,且拥有特殊变色性,造成水质颜色发生变化,且透光性差。

  2、油类物质

  轻柴油和煤油等浮选药剂的大量使用,以及设备漏油、清洗等原因残留在煤炭,而在煤炭清洗过程中致使洗煤水含有各种数量不等的油类物质。

  3、有机药剂

  通常在煤炭洗选过程中,会经过过滤、脱水、浓缩和浮选等煤泥水的闭路循环处理,该环节中会添加抑制剂、絮凝剂、起泡剂等各种药剂,并在清洗过程中残留到洗煤废水中,造成水质污染。

  针对上述煤泥水污染物,可以选取洗煤废水中的悬浮物、pH等作为主要的污染物和相应的控制指标加以处理。在洗煤水中可能会含有锰、铁等,因此,我国将这两种洗煤水污染物一并纳入限值指标之中。

  三 国内外洗煤厂废水处理现状

  洗煤废水处理的目标就是泥水分离,即不仅要得到清洁、适合洗煤标准的用水,做到洗煤水的闭路循环,而且还要得到含水率低、易于脱水的煤泥。随着近几年环保意识的增强和环保要求的提高,各级部门及选煤企业更要求洗煤废水必须达到闭路循环。但由于洗煤废水处理难度较大,多年来,世界各国能源化工专家、环保专家始终将洗煤废水的处理与回用做为工业废水处理的一个重点内容进行专项研究。

  1、国外洗煤废水处理现状

  目前,世界上一些产煤大国如俄罗斯、美国、德国、英国、澳大利亚、乌克兰、南非、波兰等基本上实现了洗煤废水的零排放,分离出来的煤泥也得到了有效的利用。其原因是这些国家煤泥分选设备性能优良,入选原煤的煤质总体较好,所产生的洗煤废水的浓度较低,且灰分含量少,所以处理效果较好,基本实现了闭路循环。但是这些国家对高浓度洗煤废水的处理技术研究却较少,也没有非常成熟的经验,且在洗煤废水处理所用的凝聚药剂比较单一,主要是有机高分子絮凝剂,而由于该絮凝剂的价格较高,单独投加其处理的成本也较大。因此,国内洗煤废水的处理不能照搬国外的经验,应结合我国的实际情况,研制开发出高效低耗的处理技术,以满足当前蓬勃发展的煤化工生产需求。

  2、国内洗煤废水处理现状

  我国近几年虽然对选煤厂的洗煤废水处理系统进行了改造,但由于我国原煤入选量较大、选煤处理工艺不完善等因素的影响,洗煤废水的处理还存在许多问题。目前,投加混凝剂和絮凝剂处理洗煤废水是我国常用的一种处理方法,所采用的药剂主要有:无机盐类混凝剂、有机高分子絮凝剂、无机高分子絮凝剂。常用的无机盐类混凝剂主要有铝盐、铁盐等。单独投加无机盐类混凝剂一般情况下难以保证洗煤废水的处理效果。常用的有机高分子絮凝剂主要是聚丙烯酰胺或其衍生物的高聚物或共聚物。实际工程中常常是将无机盐类混凝剂和有机高分子絮凝剂配合使用或者采用聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚硅硫酸盐、聚合氯化铝铁等无机高分子絮凝剂处理洗煤废水。

  李瑞琴为了考察石灰、碱式氯化铝和聚合氯化铝铁3种不同凝聚剂对选煤厂煤泥水的沉降作用,对相同用量的3种药剂做了煤泥水沉降对比试验。实验结果发现,在相同条件下,加人聚合氯化铝铁(PAFC)的煤泥水沉降速度最快,其上清液浓度最低。

  白青子利用以硫酸亚铁为原料,通过固相化学反应的方法研制而成的新型铁系无机高分子净水剂聚氧硫酸根合高铁与聚丙烯酰胺(PAM)联合使用处理洗煤废水后,颗粒凝聚效果好,沉降迅速,处理后水质较清,透光率为83%,可循环使用;副产品煤泥,还可用于生产型煤,节省粘接剂和添加剂。

  李亚峰等人开展了电石渣—聚丙烯酰胺(PAM)处理洗煤废水实验研究。实验研究结果以及实际工程应用效果表明,电石渣与聚丙烯酰胺配合使用,对洗煤废水具有较好的混凝效果。当聚丙烯酰胺的投加量达到20mL时,清水分离率达到40%,污泥比阻值降到1.8×1010m/kg,且处理后煤泥水的各项指标均能达到国家排放标准,且能满足洗煤工艺的用水要求。实验中还发现,单独使用聚丙烯酰胺时对洗煤废水没有絮凝作用,而与电石渣一起使用却发挥了絮凝作用,这说明电石渣在洗煤废水的混凝中起着非常重要的作用。

  李春晓等人研究了一种以植物木粉为原料,通过与醚化剂接枝共聚制得的易降解且不产生二次污染的天然改性植物阳离子絮凝剂处理洗煤废水。研究表明,常温下,当pH=6-8,该絮凝剂和聚铝的投入量分别为10mg/L和5mg/L时,洗煤废水的浊度、CODCr、固体悬浮物的去除率分别可达到96.8%、69.3%、97.9%。

  刘科峰等人利用自行开发的新型混凝剂BH-1、BH-2对洗煤废水进行处理。新型混凝剂BH-1的成分主要由有机高分子絮凝剂组成,BH-2主要由无机混凝剂组成。实验结果表明,新型复合混凝剂是有机与无机的复合物,对洗煤废水具有良好的处理效果,与其他混凝剂相比,絮凝速度快,形成矾花大,BH-1以19.3mg/L的量投加,BH-1与BH-2按照约1:6的比例进行配比,其混凝效果达到最佳状态;使用新型混凝剂进行混凝试验时,沉淀时间短,15min时效果就很明显,浊度去除率可达到96.50%以上,且新型混凝剂处理洗煤废水时与同类型的混凝剂相比价格便宜,约0.19元/m3,经济效益较高,适于大规模的生产使用。

  符建中等人研制开发的无机高分子铁钙铝混凝剂(PFCA)对洗煤废水的处理具有理想的效果,并且节省PAM的用量。

  由此可知,洗煤废水处理目前面临的最大问题是如何选择合适的处理药剂,使其不仅能得到循环利用的洗煤用水,更得到燃值很高的煤泥。

  四 常规洗煤废水处理方法

  在六七十年代,很多选煤厂都将煤泥水直接排入煤泥沉淀池,有的外排流掉。有的为了回收煤泥,在进行简单的沉淀处理,澄清后的水便循环利用或外排。废水中细小的煤泥颗粒、粘土颗粒等,很难静沉。为此,煤泥颗粒在循环的过程中不断细化,就会造成循环水SS浓度的提高,严重影响甚至破坏正常的选煤工艺,此时就不得不外排一部分高浓度洗煤废水,或者加入大量的清水进行稀释。这样也造成了洗水的不平衡,无法实现清洗水的团路循环,既造成了环境的污染,又导致了煤泥的流失,形成资源浪费。

  1、混凝沉淀法

  目前洗煤废水处理应用的混凝沉淀法最多,是一种广泛使用的方法。它在具体的处理过程中,应针对不同的洗煤废水性质,而采用不同的絮凝剂。混凝沉淀法处理洗煤废水具有很好的处理效果,SS去除率高。与重力浓缩沉淀法相比,能有效保证洗水的闭路循环,即使废水外排也基本能达到排放标准,优点较多。但是,一般混凝沉淀法的絮凝荆用量较大,药剂费用也较高,对水处理设各有一定的腐蚀性。所形成的絮体密实度不高,其含水率较大,也不利于过滤和压滤脱水工艺的进行。

  煤泥水的主要特点是浓度高粒度细灰分高、颗粒表面多数带负电荷。同性电荷间的斥力使得这些颗粒在水中保持胶体的分散状态,它们在水中不仅受重力的作用,还要受到布朗运动的影响。此外,由于煤泥水中固体颗粒界面之间的相互作用,使得煤泥水性质复杂化,它不仅具有悬浮液的特点,还具有胶体的某些性质。正因为这些胶体粒子带有电荷,阻止了煤泥颗粒间的相互凝聚,并使得洗煤废水不能发生自然凝聚。因此,为了达到洗煤废水泥水分离的目的,必须投加合适的混凝剂破坏胶体的稳定性,降低ζ电位。

  混凝沉淀法是在混凝剂的作用下,使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体,然后予以分离除去的水处理法。混凝澄清法在水处理中的应用是非常广泛的,它既可以降低原水的浊度、色度等水质的感观指标,又可以去除多种有毒有害污染物。

  2、重力浓缩沉淀法

  在重力浓缩沉淀法的水处理中,一般常选用沉淀池、浓缩机等工艺。在淮北矿业集团公司的某些选煤厂煤泥水处理工艺中,煤泥水有的通过捞坑进入浓缩机后,其溢流固体含量不超过10g/L;有的系统采用斜管沉淀池,处理后煤泥水流量为350m3/h,使用了3个30m2的方形池;表面负荷竟达4m3/(m2˙h),洗煤废水SS浓度为26.67g/L。在日本,个别选煤厂采用2台深锥浓缩机,溢流水再由沉淀池进一步处理;有的在耙式浓缩机中加入斜板,使溢流水中SS浓度从150g/L降至50g/L。可见采用自然沉淀法处理洗煤废水时,表面负荷低、占地面积大,废水处理后悬浮物浓度依然较高,而达不到废水排放的浓度标准。

  但是,混凝沉淀法与重力浓缩沉淀法也存在一定的缺陷,所以选择有效的沉淀浓缩技术,也是处理好洗煤废水和实现废水闭路循环的关键问题。

 

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