CN103936172A - 一种煤炭生物与非生物絮凝剂复配净化煤泥水的方法 - Google Patents

一种煤炭生物与非生物絮凝剂复配净化煤泥水的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种煤炭生物与非生物絮凝剂复配净化煤泥水的方法，此种方法是将体积比1:X的聚丙烯酰胺(PAM)和黄孢原毛平革菌作为复配絮凝剂，在一定的煤泥水浓度下加入助凝剂质量分数为2%的CaCl2的量1-4ml，调制煤泥水的PH至4-8等外界条件下，通过一系列的生物与非生物作用对煤泥水进行絮凝沉降。这种方法在不影响选煤厂煤泥水絮凝效果的同时，能减少煤炭非生物絮凝剂的使用量，降低各种因素对絮凝效果的限制，扩大复配絮凝剂的适用范围，而且能够缓解无机盐和有机物絮凝剂对环境造成的污染和毒害作用。

Description

一种煤炭生物与非生物絮凝剂复配净化煤泥水的方法
技术领域
本发明涉及一种煤炭生物与非生物絮凝剂复配的应用方法。
背景技术
煤泥水处理是选煤厂中的一个重要的环节。因为煤泥水集中了原煤中最细、最难处理的微细颗粒，由于这些颗粒粒度细、灰分高、粘性大、难以沉降，因而极难用常规的沉淀、回收和脱水设备处理。为了有效地实现煤泥水的闭路循环，对煤泥水采用絮凝剂处理，能够取得很好的处理效果。
现有技术中煤泥水处理使用的絮凝剂主要有以铝盐、铁盐及其水解聚合物为代表的无机絮凝剂和以聚丙烯酰胺及其衍生物为代表的有机高分子絮凝剂。因为无机和有机絮凝剂有着良好的絮凝效果和较低的成本，它们得以广泛的应用，但是它们在使用过程中带来的污染问题也是非常突出的。以无机盐絮凝剂为代表的铝盐使用后残留有毒性，且容易对环境造成二次污染，更为严重的是它能造成老年痴呆。聚丙烯酰胺（PAM）是有机絮凝剂中最具有代表性的，絮凝效果好且价格低廉，但是它的残体在自然环境中难以降解，易造成二次污染，且其合成单体具有强烈的神经毒性和“三致”（致畸、致突变、致癌）效应。由于这些絮凝剂存在的利弊，促使研究人员投身于新型絮凝剂研究。在20世纪80年代科研人员又研制出了第三代絮凝剂—微生物絮凝剂，这种絮凝剂是通过微生物培养而获得的微生物本身和分泌的高分子物质。微生物絮凝剂具有絮凝性好、可降解、无二次污染、安全无害等特性，但是微生物絮凝剂易受到有毒物质的干扰，在实验室有着良好的絮凝效果，但还不能实现大规模的使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种煤炭生物和非生物絮凝剂复配应用净化煤泥水的方法，其优点在于：在不影响煤泥水絮凝效果的同时可以降低各种因素对絮凝效果的限制，并能减少了聚丙烯酰胺的使用量，扩大这种复配絮凝剂的使用范围。
本发明中所用生物材料来源如下：黄孢原毛平革菌(Phanerochaetechrysosporium简称P.C.)，编号：BKMF-1767,购自广东省微生物研究所菌种保藏中心。
本发明的煤炭生物絮凝剂，其中黄孢原毛平革菌的培养条件为：在160rpm，30℃的培养基条件下培养2-4d。
3、一种煤炭生物与非生物絮凝剂复配净化煤泥水的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）在煤泥水中加入助凝剂，搅拌均匀，其中：助凝剂为质量分数为2%的CaCl2水溶液，煤泥水与助凝剂的体积比为90:（1-4）；
2）加入煤炭生物絮凝剂，调节煤泥水的pH值至5-8，搅拌均匀，其中步骤1中的煤泥水与煤炭生物絮凝剂的体积比为90:（1-4）；
3)加入煤炭非生物絮凝剂，搅拌均匀，其中：煤炭非生物絮凝剂为质量分数0.1%的聚丙烯酰胺，煤泥水与煤炭非生物絮凝剂的体积比为90：（0.05-0.2）；
4、根据权利要求3所述的一种煤炭生物与非生物絮凝剂复配净化煤泥水的方法，其特征在于：所述煤泥水与煤炭生物絮凝剂的体积比为90:（1-3）。
5、根据权利要求3或4所述的一种煤炭生物与非生物絮凝剂复配净化煤泥水的方法，其特征在于：所述煤泥水与煤炭非生物絮凝剂的体积比为90:（0.05-0.2）。
6、根据权利要求3所述的一种煤炭生物与非生物絮凝剂复配净化煤泥水的方法，其特征在于：所述调节煤泥水的pH值至5-7。
本发明不同于现有技术之处在于：现在选煤厂煤泥水絮凝作用中用到的絮凝剂主要有有机高分子型的聚丙烯酰胺和无机盐型，还有应用不太成熟的微生物絮凝剂，但目前还未见将生物絮凝剂和非生物絮凝剂复配应用于煤泥水絮凝作用；煤炭生物与非生物絮凝剂的复配应用在不影响絮凝效果的情况下，可以有效地减少了聚丙烯酰胺的使用量，降低对环境的二次污染及其合成单体的神经毒性和“三致”效应；通过两者的共同作用，降低了煤炭生物絮凝剂在净化煤泥水时的条件限制，扩大复配絮凝剂的使用范围；为以后更成熟的方法奠定基础。下面结合附图对本发明做进一步说明。
附图说明
图1煤炭生物和非生物絮凝剂的复配与单一生物絮凝剂净化煤泥水时的絮凝率对比。其中◆表示煤炭生物与非生物絮凝剂复配；表示煤炭生物絮凝剂，横坐标表示应用实例，纵坐标表示絮凝率（%）。
具体实施方式
煤炭生物絮凝剂净化煤泥水时的絮凝效果以絮凝率来衡量，絮凝率越高，絮凝效果越好。絮凝率的计算公式为：
式中：Ao—未加入絮凝剂时的上清液OD660值；
Ai—加入絮凝剂絮凝之后上清液OD660值。
为了保证煤泥颗粒絮凝的绝对量具有可比性，以下实例中将各反应体系总体积保持在固定量。
以下实例中所用煤泥水是贫煤（原煤）于山西长治2012年12月20号取样经-0.5mm标准筛筛下物作为本次试验煤样。贫煤煤泥水相关性质如表2：
表2
煤泥的粒度组成及其灰分分析如表3：
表3
实例1
1）取90mL搅拌均匀的煤泥水，再加入质量分数为2%CaCl2助凝剂3mL，用磁力慢速搅拌器搅拌1min；
2）加入煤炭生物絮凝剂2mL，补加煤泥水至100mL，用笔型pH计调节煤泥水的pH值至5，再用磁力搅拌器慢速搅拌5min，加入非生物絮凝剂聚丙烯酰胺0.05mL，搅拌均匀。
3）静置30min吸取上清液，用UV-5100紫外分光光度计于660nm处测上清液的吸光度值，得到絮凝率为93.57%。在其他条件不变的情况下，只加入煤炭生物絮凝剂黄孢原毛平革菌2mL，得到的絮凝率为56.65%。
实例2
1）取90mL搅拌均匀的煤泥水，再加入质量分数为2%CaCl2助凝剂2mL，用磁力慢速搅拌器搅拌1min；
2）加入煤炭生物絮凝剂1mL，补加煤泥水至100mL，用笔型pH计调节煤泥水的pH值至7，再用磁力搅拌器慢速搅拌5min，加入非生物絮凝剂聚丙烯酰胺0.05mL，搅拌均匀。
3）静置30min吸取上清液，用UV-5100紫外分光光度计于660nm处测上清液的吸光度值，得到絮凝率为93.23%。在其他条件不变的情况下，只加入煤炭生物絮凝剂黄孢原毛平革菌1mL，得到的絮凝率为61.09%。
实例3
1）取90mL搅拌均匀的煤泥水，再加入质量分数为2%CaCl2助凝剂1mL，用磁力慢速搅拌器搅拌1min；
2）加入煤炭生物絮凝剂3mL，补加煤泥水至100mL，用笔型pH计调节煤泥水的pH值至6，再用磁力搅拌器慢速搅拌5min，加入非生物絮凝剂聚丙烯酰胺0.05mL，搅拌均匀。
3）静置30min吸取上清液，用UV-5100紫外分光光度计于660nm处测上清液的吸光度值，得到絮凝率为85.81%。在其他条件不变的情况下，只加入煤炭生物絮凝剂黄孢原毛平革菌3mL，得到的絮凝率为65.63%。
实例4
1）取90mL搅拌均匀的煤泥水，再加入质量分数为2%CaCl2助凝剂2mL，用磁力慢速搅拌器搅拌1min；
2）加入煤炭生物絮凝剂2mL，补加煤泥水至100mL，用笔型pH计调节煤泥水的pH值至6，再用磁力搅拌器慢速搅拌5min，加入非生物絮凝剂聚丙烯酰胺0.1mL，搅拌均匀。
3）静置30min吸取上清液，用UV-5100紫外分光光度计于660nm处测上清液的吸光度值，得到絮凝率为91.90%。在其他条件不变的情况下，只加入煤炭生物絮凝剂黄孢原毛平革菌2mL，得到的絮凝率为51.99%。
实例5
1）取90mL搅拌均匀的煤泥水，再加入质量分数为2%CaCl2助凝剂1mL，用磁力慢速搅拌器搅拌1min；
2）加入煤炭生物絮凝剂1mL，补加煤泥水至100mL，用笔型pH计调节煤泥水的pH值至5，再用磁力搅拌器慢速搅拌5min，加入非生物絮凝剂聚丙烯酰胺0.1mL，搅拌均匀。
3）静置30min吸取上清液，用UV-5100紫外分光光度计于660nm处测上清液的吸光度值，得到絮凝率为92.57%。在其他条件不变的情况下，只加入煤炭生物絮凝剂黄孢原毛平革菌1mL，得到的絮凝率为56.09%。
实例6
1）取90mL搅拌均匀的煤泥水，再加入质量分数为2%CaCl2助凝剂3mL，用磁力慢速搅拌器搅拌1min；
2）加入煤炭生物絮凝剂3mL，补加煤泥水至100mL，用笔型pH计调节煤泥水的pH值至7，再用磁力搅拌器慢速搅拌5min，加入非生物絮凝剂聚丙烯酰胺0.1mL，搅拌均匀。
3）静置30min吸取上清液，用UV-5100紫外分光光度计于660nm处测上清液的吸光度值，得到絮凝率为90.46%。在其他条件不变的情况下，只加入煤炭生物絮凝剂黄孢原毛平革菌3mL，得到的絮凝率为59.42%。
实例7
1）取90mL搅拌均匀的煤泥水，再加入质量分数为2%CaCl2助凝剂1mL，用磁力慢速搅拌器搅拌1min；
2）加入煤炭生物絮凝剂2mL，补加煤泥水至100mL，用笔型pH计调节煤泥水的pH值至7，再用磁力搅拌器慢速搅拌5min，加入非生物絮凝剂聚丙烯酰胺0.2mL，搅拌均匀。
3）静置30min吸取上清液，用UV-5100紫外分光光度计于660nm处测上清液的吸光度值，得到絮凝率为88.14%。在其他条件不变的情况下，只加入煤炭生物絮凝剂黄孢原毛平革菌2mL，得到的絮凝率为39.68%。
实例8
1）取90mL搅拌均匀的煤泥水，再加入质量分数为2%CaCl2助凝剂3mL，用磁力慢速搅拌器搅拌1min；
2）加入煤炭生物絮凝剂1mL，补加煤泥水至100mL，用笔型pH计调节煤泥水的pH值至6，再用磁力搅拌器慢速搅拌5min，加入非生物絮凝剂聚丙烯酰胺0.2mL，搅拌均匀。
3）静置30min吸取上清液，用UV-5100紫外分光光度计于660nm处测上清液的吸光度值，得到絮凝率为95.12%。在其他条件不变的情况下，只加入煤炭生物絮凝剂黄孢原毛平革菌1mL，得到的絮凝率为30.26%。
实例9
1）取90mL搅拌均匀的煤泥水，再加入质量分数为2%CaCl2助凝剂2mL，用磁力慢速搅拌器搅拌1min；
2）加入煤炭生物絮凝剂3mL，补加煤泥水至100mL，用笔型pH计调节煤泥水的pH值至5，再用磁力搅拌器慢速搅拌5min，加入非生物絮凝剂聚丙烯酰胺0.2mL，搅拌均匀。
3）静置30min吸取上清液，用UV-5100紫外分光光度计于660nm处测上清液的吸光度值，得到絮凝率为88.25%。在其他条件不变的情况下，只加入煤炭生物絮凝剂黄孢原毛平革菌3mL，得到的絮凝率为42.90%。
本发明煤炭生物与非生物絮凝剂的复配应用，是采用将聚丙烯酰胺（PAM）和黄孢原毛平革菌按1:x的体积比混合，并对煤泥水进行了絮凝活性试验，从上述实施例可以看出，复配絮凝剂的絮凝效果要明显优于煤炭微生物絮凝剂的絮凝效果。从实例1-9来看，复配絮凝剂净化煤泥水，絮凝率在90%以上的有6组，平均絮凝率为92.81%；以煤炭微生物絮凝剂处理煤泥水时，平均絮凝率为51.52%。煤炭生物和非生物絮凝剂的复配作用与单一的煤炭生物絮凝剂的比较明显地提高了絮凝率，降低了其它因素对絮凝效果的限制，使其适用范围更广。这种发明可以有效地减少无机盐絮凝剂和高分子有机物絮凝剂的使用量，降低絮凝剂的生产成本，同时缓解非生物絮凝剂使用后带来的环境污染和毒性作用。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种煤炭生物与非生物絮凝剂复配净化煤泥水的方法，其特征在于将体积比1:X的聚丙烯酰胺(PAM)和黄孢原毛平革菌作为复配絮凝剂，在一定的煤泥水浓度下加入助凝剂质量分数为2%的CaCl2的量在1-4ml，调制煤泥水的PH至4-8等外界条件下，通过一定的生物与非生物作用对煤泥水进行絮凝沉降。 
2.根据权利要求1所述的一种煤炭生物与非生物絮凝剂复配净化煤泥水的方法，其特征在于：黄孢原毛平革菌培养的条件为：在160rpm，30℃的培养基的条件下培养2-4d。 
3.一种煤炭生物与非生物絮凝剂复配净化煤泥水的方法，其特征在于包括以下步骤： 
1）在煤泥水中加入助凝剂，搅拌均匀，其中：助凝剂为质量分数为2%的CaCl2水溶液，煤泥水与助凝剂的体积比为90:（1-4）； 
2）加入煤炭生物絮凝剂，调节煤泥水的pH值至5-8，搅拌均匀，其中步骤1中的煤泥水与煤炭生物絮凝剂的体积比为90:（1-4）； 
3)加入煤炭非生物絮凝剂，搅拌均匀，其中：煤炭非生物絮凝剂为质量分数0.1%的聚丙烯酰胺，煤泥水与煤炭非生物絮凝剂的体积比为90：（0.05-0.2）。 
4.根据权利要求3所述的一种煤炭生物与非生物絮凝剂复配净化煤泥水的方法，其特征在于：所述煤泥水与煤炭生物絮凝剂的体积比为90:（1-3）。 
5.根据权利要求3或4所述的一种煤炭生物与非生物絮凝剂复配净化煤泥水的方法，其特征在于：所述煤泥水与煤炭非生物絮凝剂的体积比为90:（0.05-0.2）。 
6.根据权利要求3所述的一种煤炭生物与非生物絮凝剂复配净化煤泥水的方法，其特征在于：所述调节煤泥水的pH值至5-7。 
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