CN110194515A - 一种处理煤泥水的混凝剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种处理煤泥水用的混凝剂，所述混凝剂的原料包括：硫酸亚铁、生石灰、偏磷酸钠。按重量份的原料将硫酸亚铁和偏磷酸钠加入水中溶解再加入重量份的生石灰，将pH值控制在7‑8，最终即得处理煤泥水用的混凝剂。本发明原料简单，制备过程简单、易操作，无苛刻的反应条件。且使用本发明的混凝剂处理煤泥污水，固液分离速度快，且处理效果好。

Description

一种处理煤泥水的混凝剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，涉及一种处理煤泥水的混凝剂及其制备方法和应用。

背景技术

我国煤炭资源十分丰富，且煤种齐全，己查明储量1.3万亿吨，预测总量5.57万亿吨。然而，历年来我国煤炭产量和消费量逐年増长，是世界上煤炭最大生产国和消费国。根据《中国统计年鉴2016》数据显示，我国2014年煤炭基础储量为2440.1亿吨，占化石能源基础储量的99.86％。同时，在中国一次能源生产和消费结构中，煤炭始终占主体部分，这就决定了中国在今后较长时期内以煤为主的能源结构难以改变。

湿法选煤，通常情况每洗选1T原煤需用3～5m³水，进而导致洗选过程会伴随大量煤泥水的产生，所产生的煤泥水中含有大量的高煤泥颗粒，是煤矿的重要污染源之一，其中泥化程度高，高灰细泥含量高，所以悬浮物浓度较高，而且颗粒表面带有较强的负电荷，久置不沉，难于处理。多年来，选煤工作者始终将煤泥水的处理与回收利用作为矿山废水处理的一个重点内容进行专项研究，目前我国的选煤技术水平完全能够为各种类型的选煤厂提供成熟可靠的煤泥水处理全套技术和装备，实现煤泥水闭路循环使用。但是在实际生产中，煤泥水处理系统投资和生产费用较大，而且煤和矸石泥化后产生的细泥使煤泥水粘度增大，不易絮凝沉淀，导致煤泥水浓度较高，影响整个系统的运作，不仅造成了资源的浪费，而且也给企业带来沉重的负担，处理不达标，也严重影响环境。所以对洗煤废水的环保处理，越来越受到人们的重视，目前的处理方法是通过压滤方法将煤泥水进行液固分离脱水回收，实现回收利用。要想实现液固分离，需要经过加药、搅拌、进料及压滤等一系列过程，其加药一般均含有混凝剂，因此混凝剂的效果情况直接影响最终的煤泥处理效果。目前行业中对于煤泥水的处理一直效果不是很理想，归根到底，还是药剂的配制及选择的问题。

目前现有的煤泥水沉降澄清技术包括混凝沉降技术、电处理沉降技术、微生物絮凝沉降技术。混凝沉降是传统的煤泥水沉降澄清技术之一，简单方便，但沉降效果不甚理想。电处理沉降技术一般广泛应用于工业废水的处理领域，虽然聚铝、聚铁具有较好的絮凝效果，但其带来的的金属残留、污泥量大等等诸多问题己引起国内外的普遍重视，且絮体较脆弱，在水中受到搅动时容易破碎，并且沉降速度较小。80年代，日本这类絮凝剂的年产量已达2400吨。但是，近年来人们发现，无机絮凝剂用量较大易产生二次污染，更为严重的是，经常饮用以铝盐为絮凝剂的水会引起老年性痴呆症。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高效处理煤泥水用的混凝剂，及其制备方法和应用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1.一种处理煤泥水用的混凝剂，所述混凝剂的原料包括：硫酸亚铁、生石灰、偏磷酸钠。

进一步，原料按重量份数计，包括：硫酸亚铁30～40份、生石灰4～10份、偏磷酸钠1～3份。

进一步，原料按重量份数计，包括：硫酸亚铁40份、生石灰5～8份、偏磷酸钠2～3份。

进一步，按重量份数计，硫酸亚铁、生石灰、偏磷酸钠溶于100-150份水中。

进一步，按重量份数计，硫酸亚铁、生石灰、偏磷酸钠溶于100份水中。

2.一种处理煤泥水用的混凝剂的制备方法，将硫酸亚铁和偏磷酸钠加入水中溶解后，再加入生石灰，调节pH值为7-8。

3.一种混凝剂在处理废水中的应用。

进一步，所述废水为洗煤水、煤泥水或矿井污水。

本发明的有益效果在于：一种处理煤泥水用的混凝剂，原料成分简单，制备过程简单、易操作。且使用量小即可使煤泥水中固体沉淀快，固液分离效果好，可高效去除污水中的悬浮物、有机物、磷、COD、BOD、SS和各类重金属，降浊、脱色、清澈水质，整个制备过程与使用时的污水处理过程不会产生二次污染，可用来处理洗煤水、煤泥水与矿井污水等煤矿废水。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为煤泥水不加混凝剂自然沉降状态；

图2为添加本发明混凝剂后煤泥水中悬浮物快速沉降状态；

图3为加传统混凝剂加药效果；

图4为添加本发明混凝剂加药效果。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。

实施例1

一种处理煤泥水用的混凝剂，原料按重量份数计，包括：硫酸亚铁80份、生石灰10-15份、偏磷酸钠5份、清水200份。

按重量份数计，取20～50℃的清水200份加入到搅拌桶，加入硫酸亚铁80份及偏磷酸钠5份，再加入生石灰10-15份进行搅拌后，使pH值控制在7-8，最终即得混凝剂。

本发明的混凝剂主要增加了煤泥水中固体表面的疏水性，使得煤泥水浆体中的固体与液体快速分离。进一步搭配絮凝剂的使用，减少絮凝剂使用量，固液分离效果更快更好。偏磷酸钠稳定了硫酸亚铁聚凝的效果，使絮凝物不易离析，絮体较稳定，在水中受到搅动时也不容易破碎。且减少硫酸亚铁用量，搭配生石灰进一步改善煤泥水中的疏水效果，且调整整个混凝剂的pH值。对于三者组分的配比，发明人前期做了大量筛选，在此不再赘述，只比较常规混凝剂聚合硅酸铝。图1为煤泥水不加混凝剂自然沉降状态；图2为添加本发明混凝剂后煤泥水中悬浮物快速沉降状态；由图2可知，煤泥水中的悬浮物基本聚集在一起，形成疏水性大聚团物快速下沉。

实施例2

一种处理煤泥水用的混凝剂，原料按重量份数计，包括：硫酸亚铁60份、生石灰10-15份、偏磷酸钠3份、清水150份。

制备方法同实施例1，生石灰加入量以调节至pH7-8为准。

实施例3

一种处理煤泥水用的混凝剂，原料按重量份数计，包括：硫酸亚铁90份、生石灰10-15份、偏磷酸钠6份、清水300份。

制备方法同实施例1，生石灰加入量以调节至pH7-8为准。

混凝剂使用时，可先做小试进行确定最佳的使用量，小试方法如实施例4所示，可由固体沉降时间及清浊分层尺度比较来确定。混凝剂在使用临界值以下时，效果很差；过量使用除了增加使用成本，对分离效果的提高并不明显。

实施例4

实验室药剂对比试验

本试验用1000ml实验用玻璃量筒，量筒刻度0-100，将煤泥水配置成45％含固率浆体。混凝剂按所述(实施例1)配方，同时对比常规的混凝剂聚合硅酸铝。实验使用煤泥为贵州盘江精煤金佳矿提供，试验常温。

表1混凝剂沉淀试验数据

由试验和表1可知，同常规的混凝剂相比使用本发明的混凝剂，在加入量比较少的条件下，煤泥水中固液分离效果好，固体沉淀速度快。图3为加传统混凝剂加药效果；图4为添加本发明混凝剂加药效果。如图3所示，常规混凝剂不仅添加的量大，而且分层速度慢，分层后，清水层还很浑浊，分层界面不明显；如图4所示，添加本发明混凝剂，煤泥水中悬浮物沉降速度较快，清水层不仅量多，而且明显清澈很多；上下层界限分明，说明煤泥水中的悬浮物基本聚集在一起，形成疏水性大聚团物，有利促进极细颗粒煤泥的沉降。

实施例6

现场应用常规聚合硅酸铝混凝剂和本发明的混凝剂进行对比试验：

将贵州金佳矿、贵州火铺矿、富源后所煤矿和涟源金竹山矿的煤泥水，分别按每Kg干煤泥加入聚合硅酸铝60g或本发明的混凝剂25g，再使用UHP-1330-8M超高压压滤机进行压滤，其试验数据如表2所示。其中各个矿煤泥水浓度40-45％，含灰分43-55，PH值6-7。

表2混凝剂压滤试验数据

实施例7

三种煤泥水处理方法对比，煤泥水采用实验使用煤泥为贵州盘江精煤金佳矿提供，试验常温。

1、一种煤泥水处理方法，包括如下步骤：

S1.向第一搅拌桶加入适量煤泥水和混凝剂，搅拌混合均匀后加入第一料浆池存储反应，得到一号浆体；混凝剂由下述重量份的组分制成：硫酸亚铁80份、生石灰10-15份、偏磷酸钠5份、清水200份，pH7.5。加入量按每kg干煤泥加25g干粉混凝剂计算(即溶解前不包括水的重量，以下同)。

S2.将一号浆体及适量絮凝剂加入第二搅拌桶，搅拌混合均匀后加入第二料浆池存储反应，得到二号浆体；步骤S2中所述絮凝剂由下述重量份的组分制成：聚丙烯酰胺6份、二甲基二烯丙基氯化铵2份、聚乙烯醇1份和藻朊酸钠1份，清水1990份。加入量按每kg干煤泥加0.5g干粉絮凝剂计算(即溶解前不包括水的重量，以下同)。

S3.将二号浆体输送至压滤机内进行压榨，压榨出的液体部分形成滤液，滤液被闭合状态的滤液翻板装置收集并排除，余下的固体部分形成滤饼；

S4.滤液翻板装置打开，压滤机卸下滤饼，滤饼穿过滤液翻板装置落入移动式滤饼破碎机；

S5.移动式滤饼破碎机对滤饼进行破碎得到小块物料并漏出，出料输送机承接小块物料并将其送出。

2、对比煤泥水处理方法，包括如下步骤：

S1.向第一搅拌桶加入适量煤泥水和混凝剂，搅拌混合均匀后加入第一料浆池存储反应，得到一号浆体；混凝剂由下述重量份的组分制成：硫酸亚铁80份、生石灰10-15份、清水200份，pH7.5。加入量按每kg干煤泥加25g干粉混凝剂计算。

S2.将一号浆体及适量絮凝剂加入第二搅拌桶，搅拌混合均匀后加入第二料浆池存储反应，得到二号浆体；步骤S2中所述絮凝剂由下述重量份的组分制成：聚丙烯酰胺6份、二甲基二烯丙基氯化铵2份、聚乙烯醇1份和藻朊酸钠1份，清水1990份。加入量按每kg干煤泥加0.5g干粉絮凝剂计算。

S3.将二号浆体输送至压滤机内进行压榨，压榨出的液体部分形成滤液，滤液被闭合状态的滤液翻板装置收集并排除，余下的固体部分形成滤饼；

S4.滤液翻板装置打开，压滤机卸下滤饼，滤饼穿过滤液翻板装置落入移动式滤饼破碎机；

S5.移动式滤饼破碎机对滤饼进行破碎得到小块物料并漏出，出料输送机承接小块物料并将其送出。

3、对比煤泥水处理方法，包括如下步骤：

S1.向第一搅拌桶加入适量煤泥水和混凝剂，搅拌混合均匀后加入第一料浆池存储反应，得到一号浆体；混凝剂由下述重量份的组分制成：硫酸亚铁80份、生石灰10-15份、偏磷酸钠5份、清水200份，pH7.5。加入量按每kg干煤泥加25g干粉混凝剂计算。

S2.将浆体输送至压滤机内进行压榨，压榨出的液体部分形成滤液，滤液被闭合状态的滤液翻板装置收集并排除，余下的固体部分形成滤饼；

S3.滤液翻板装置打开，压滤机卸下滤饼，滤饼穿过滤液翻板装置落入移动式滤饼破碎机；

S4.移动式滤饼破碎机对滤饼进行破碎得到小块物料并漏出，出料输送机承接小块物料并将其送出。

3种不同处理方法结果对比如下：

表3不同处理方法对比

方法	滤饼含水率	滤液悬浮物浓度
			1	14.30％	3.2mg/L
2	18.74％	7.3mg/L
			3	17.95％	7.7mg/L

实施例8

比较各混凝剂加入量

一种煤泥水处理方法，包括如下步骤：

S1.向第一搅拌桶加入适量煤泥水和混凝剂，搅拌混合均匀后加入第一料浆池存储反应，得到一号浆体；混凝剂由下述重量份的组分制成：硫酸亚铁80份、生石灰10-15份、偏磷酸钠5份、清水200份，pH7.5。加入量分别按每kg干煤泥加20g、25g、30g干粉混凝剂计算处理，其余步骤相同。

S2.将一号浆体及适量絮凝剂加入第二搅拌桶，搅拌混合均匀后加入第二料浆池存储反应，得到二号浆体；步骤S2中所述絮凝剂由下述重量份的组分制成：聚丙烯酰胺6份、二甲基二烯丙基氯化铵2份、聚乙烯醇1份和藻朊酸钠1份，清水1990份。加入量按每kg干煤泥加0.5g干粉絮凝剂计算(即溶解前不包括水的重量，以下同)。

S3.将二号浆体输送至压滤机内进行压榨，压榨出的液体部分形成滤液，滤液被闭合状态的滤液翻板装置收集并排除，余下的固体部分形成滤饼；

S4.滤液翻板装置打开，压滤机卸下滤饼，滤饼穿过滤液翻板装置落入移动式滤饼破碎机；

S5.移动式滤饼破碎机对滤饼进行破碎得到小块物料并漏出，出料输送机承接小块物料并将其送出。

不同混凝剂加入量对比结果如表4所示：

表4添加不同量混凝剂对比

本发明的混凝剂能根据不同煤泥水的过滤特性，结合絮凝剂进行分段加药，调整改善浆体过滤性，提高煤泥水处理的效率，提高压滤机压榨时的脱水效果，提升煤泥水处理效果；最后压榨分离的滤饼水分小于15％，滤液中悬浮物ss值低于5mg/L，远高于现在的处理要求和标准，满足绿色环保的要求；且煤泥水经本发明的混凝剂处理后，滤液可直接在洗煤厂进行循环利用且对后续工业化生产毫无影响反而有利，分离出的固体部分生产成水分小于15％干煤泥，可直接作为燃料使用，且便于运输到不同地方再利用，煤泥水变废为宝，使煤泥水得到极大程度的完全利用。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种处理煤泥水用的混凝剂，其特征在于，所述混凝剂的原料包括：硫酸亚铁、生石灰、偏磷酸钠。

2.根据权利要求1所述的混凝剂，其特征在于，原料按重量份数计，包括：硫酸亚铁30～40份、生石灰4～10份、偏磷酸钠1～3份。

3.根据权利要求2所述的混凝剂，其特征在于，原料按重量份数计，包括：硫酸亚铁40份、生石灰5～8份、偏磷酸钠2～3份。

4.根据权利要求1-3任一项所述的混凝剂，其特征在于，按重量份数计，硫酸亚铁、生石灰、偏磷酸钠溶于100-150份水中。

5.根据权利要求4所述的混凝剂，其特征在于，按重量份数计，硫酸亚铁、生石灰、偏磷酸钠溶于100份水中。

6.权利要求4-5任一项所述混凝剂的制备方法，其特征在于，将硫酸亚铁和偏磷酸钠加入水中溶解后，再加入生石灰，调节pH值为7-8。

7.权利要求1-4任一项所述混凝剂在处理废水中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述废水为洗煤水、煤泥水或矿井污水。