CN112047446B - 洗煤废水处理用固体沉降剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种洗煤废水处理用固体沉降剂，主要由腈纶水解溶液与固化剂、铝盐构成，具有对洗煤废水快速沉降和有效净化的优势，且使用便捷，可省去常规处理中繁琐的溶药、加药操作，还可保障废水净化结果的持久稳定，具有显著的经济和环保价值。本发明还公开了固体沉降剂的制备方法，是将腈纶水解溶液与固化剂通过搅拌形成固体颗粒物，再与固体铝盐混合制得，该方法利于获得更易存储、使用的固体沉降剂产品。

Description

洗煤废水处理用固体沉降剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及环保技术领域，尤其涉及一种洗煤废水处理用固体沉降剂，以及该固体沉降剂的制备方法。

背景技术

洗煤废水是湿法洗煤加工工艺排出的废水，主要包含粒径小于50μm的微煤粉、砂、粘土、页粉岩等悬浮物，其浊度高、固体物粒度细，因固体颗粒表面多带负电荷，同性电荷间的斥力使这些微粒在水中保持稳定的分散状态，加之受重力和布朗运动的影响，以及固体颗粒界面之间的如吸附、溶解、化合等相互作用，使这类废水水质特别稳定，自然静置很难沉降，处理非常困难，成为煤炭工业的主要污染源之一。

煤矿行业一般采用絮凝剂结合多级沉降的方法对洗煤废水进行处理，由于这类废水的难处理性，单一絮凝剂无法达到处理要求，往往需要加入硫酸铝结合聚丙烯酰胺等多种絮凝剂，而絮凝剂的溶解和投加是决定水处理效果的关健。常用的溶药方式是将絮凝剂干粉输送到溶解罐，与一次水混合进行搅拌溶解，然后用泵输送到各加药点使用，操作强度大同时还经常伴随设备因素导致溶药罐浓度不稳定，严重影响洗煤废水的处理效果。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种洗煤废水处理用固体沉降剂，该沉降剂不需溶解，可直接以固体形式加入到洗煤废水中，对洗煤废水具有沉降速度快，净化效果好的显著优势。

为实现上述目的，本发明提供的洗煤废水处理用固体沉降剂，包括以下质量份原料组分：

由腈纶在碱液中水解得到的粘度8～15万mpas、pH11～13的溶液10～20份，固化剂1～2份，铝盐20～70份；

所述碱液的质量浓度为30～32％；

所述固化剂选用活性炭、煤粉、硬脂酸中的至少一种；

所述铝盐选用硫酸铝、氯化铝、聚合氯化铝中的至少一种。

本发明的固体沉降剂，选择以腈纶水解得到的具有特定粘度和pH的溶液为原料，附着在固化剂表面，构成沉降剂主体；该腈纶水解产物实质是丙烯酰胺与丙烯酸盐的无规共聚物，利用这种无规共聚物中多种基团的协同复合，借助固化剂作为絮团母核，发挥对洗煤废水中悬浮物的密实团聚与沉降作用，同时再配合铝盐的絮凝，增大絮团体积，增强絮团密实度，从而表现出对洗煤废水的快速沉降与有效净化，较常规使用聚丙烯酰胺与硫酸铝对洗煤废水的絮凝沉降处理，在沉降速率和沉降后废水浊度方面有极其显著的提升，且本发明的固体沉降剂使用便捷，不需提前溶解成溶液，直接将固体料投入废水中即可，省去常规溶解絮凝剂和多点投加不同药剂的繁琐操作，省时省工，并能保障废水净化结果的持久稳定，具有显著的经济和环保价值。

作为对上述技术方案的限定，所述碱液选用氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的至少一种。

作为对上述技术方案的限定，所述固化剂的粒径在40～60目。

作为对上述技术方案的限定，所述腈纶水解溶液与固化剂在搅拌状态下混合，形成固体颗粒物后，再与固体铝盐混合得到固体沉降剂。

作为对上述技术方案的限定，所述固体沉降剂为颗粒或片剂。

作为对上述技术方案的限定，所述固体沉降剂的含水率≤3.5％。

进一步限定用作絮凝母核的固化剂粒度，腈纶水解液与固化剂、铝盐的混合顺序，以及固体沉降剂的物化性状，以得到具有稳定、高效水处理效果的沉降剂，便于煤矿行业的广泛应用。

同时，本发明还提供了如上所述洗煤废水处理用固体沉降剂的制备方法，包括以下步骤：

a、将腈纶浸泡在碱液中，不断搅拌至全部溶解，控制溶液粘度及pH值，待粘度达到8～15万mpas时为反应终点，形成原料溶液；

b、在搅拌状态下向原料溶液投加固化剂，继续不断搅拌形成固体颗粒物；

c、将步骤b得到的固体颗粒物与固体铝盐混合均匀，然后造粒或压片得到含水率≤3.5％，有效成分≥70％的固体沉降剂。

在固体沉降剂的制备过程，利用搅拌离心和剪切力作用，使腈纶水解溶液附着在固化剂表面，便于丙烯酰胺、丙烯酸根等基团在废水中能够迅速发挥团聚作用，与固化剂的沉降相结合；由固化剂附着水解产物得到的固体颗粒物再与固体铝盐混合后通过造粒或压片，制得便于存储、使用的沉降剂产品。

作为对上述技术方案的限定，步骤a所述腈纶与碱液的用量配比为(3.0～5.0):10。

作为对上述技术方案的限定，步骤b所述固体颗粒物与固体铝盐的质量配比为1:(2.0～3.0)。

作为对上述技术方案的限定，步骤b所述搅拌速度控制在60～80r/min。

综上所述，采用本发明的固体沉降剂处理洗煤废水，具有快速沉降和有效净化的优势，且使用非常便捷，可省去以前的繁琐溶药、加药操作，还可保障废水净化结果的持久稳定。本发明的固化沉降剂，选择以腈纶水解得到的特定溶液为原料，利用无规聚合物的特殊性发挥对洗煤废水中多类污染物的全面团聚净化作用，结合固化剂的核心吸附与铝盐的絮凝沉降，从而极大提升对洗煤废水的处理效果。

附图说明

下面结合附图及具体实施例方式对本发明做更进一步详细说明：

图1为洗煤废水原水及常规沉降处理的实验照片。

图2为洗煤废水经本发明固体沉降剂处理的实验照片

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例涉及洗煤废水处理用固体沉降剂及其制备。

准备原料：

腈纶，市售原料；

碱液，可选用片状或颗粒形态氢氧化钠，溶解成质量浓度30～32％的溶液；或直接使用质量浓度30～32％的工业液碱；也可使用质量浓度30～32％的氢氧化钾溶液；

固化剂，可选用活性炭、煤粉、硬脂酸，其中活性炭、煤粉目数要求在40～60目左右，硬脂酸采用工业级硬脂酸1840、1850型合格品；

铝盐，可选用硫酸铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铝铁固体；

固体沉降剂的制备按以下操作进行：

a、将腈纶浸泡在碱液中，不断搅拌至全部溶解，控制溶液粘度及pH值，在pH 11～13、待粘度达到8～15万mpas时为反应终点，形成原料溶液；

b、搅拌状态下向原料溶液一次性投加固化剂，在离心和剪切力作用下形成固体颗粒物；

c、将步骤b得到的固体颗粒物与固体铝盐混合均匀，然后造粒或压片得到含水率≤3.5％，有效成分含量≥70％的固体沉降剂。

不同实施例对应的原料组成、制备条件及获得的固体沉降剂性状见下表1。

实施例二

本实施例涉及实施例一制得的固体沉降剂在矿山采矿厂洗煤废水处理上的应用效果。

洗煤废水经检测，固含量10～15g/L，灰分42～58％。

使用过程：固体沉降剂加药点设在洗煤废水的进水管道上，固体沉降剂直接加入到洗煤废水中，利用管道流速进行混合反应，然后流入沉淀池沉降分离，处理过程及沉降结果见下表2。

由上表数据和附图可见，本发明的固体沉降剂对于洗煤废水，具有沉降速度快、出水浊度低、净化效果好的显著优势。

对比例1

本对比例为矿山采煤厂在使用本发明的固体沉降剂前对洗煤废水(该洗煤废水固含量10～12g/L，灰分45～50％的处理，方法如下：

(1)首先将固体聚丙烯酰胺溶解成质量浓度0.5％的粘稠状溶液；

(2)将硫酸铝溶解成质量浓度30％的硫酸铝溶液；

(3)两种药剂的加药点均设在洗煤废水进水管道上，聚丙烯酰胺溶液的加药量为30ppm，硫酸铝溶液的加药量为1200ppm，溶解后的药剂加入到洗煤水中，利用管道流速进行混合反应，然后流入沉淀池沉降分离。

待处理洗煤废水原水及处理后水质见图1，对洗煤废水的处理结果为：进水浊度1200NTU，出水浊度500-600NTU，去除率50-58％，形成密实的絮团。

对比例2

本对比例以聚丙烯酰胺、石灰、活性炭、铝盐为原料，制备固体沉降剂，用于对洗煤废水的处理，固体沉降剂的制备可采用两种方法，步骤如下：

(1)首先将固体聚丙烯酰胺溶解成质量浓度1％的粘稠状溶液；

(2-1)将石灰、活性炭、Al₂(SO4)₃、聚合氯化铝按照1:1:1:1的比例混合均匀，然后与聚丙烯酰胺溶液按照(3～10):1质量比混合搅拌，均匀后烘干得到含水率≤4％固体沉降剂；

(2-2)或以生石灰和活性炭为载体，将聚丙烯酰胺溶液均匀喷洒在载体表面，形成潮湿状固体颗粒，然后将得到的固体颗粒再与Al₂(SO4)₃、聚合氯化铝混合，其中各原料用量同2-1，烘干得到含水率≤5％的固体沉降剂。

固体沉降剂的加药点设在洗煤废水进水管道上，固体沉降剂直接加入到洗煤废水中，利用管道流速进行混合反应，然后流入沉淀池沉降分离。

按2-1方法得到的固体沉降剂，加药量为10～30ppm，对洗煤废水的处理结果为：进水浊度1000NTU，出水浊度300～400NTU，去除率60～70％，形成密实的絮团。

按2-2方法得到的固体沉降剂，加药量为10～20ppm，对洗煤废水的处理结果为：进水浊度1000NTU，出水浊度250～300NTU，去除率70～75％，形成密实的絮团。

对比例3

本对比例以聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、石灰、活性炭、铝盐为原料，制备固体沉降剂，用于对洗煤废水的处理，固体沉降剂的制备步骤为：

(1)首先将固体聚丙烯酰胺与聚丙烯酸钠按质量比1:1混合均匀，溶解成质量浓度1％的粘稠状溶液；

(2)以生石灰和活性炭为载体，将步骤(1)制得的粘稠溶液喷洒在载体表面，粘稠溶液与生石灰、活性炭均匀接触，形成潮湿状固体颗粒，然后将得到的固体颗粒与Al₂(SO4)₃、聚合氯化铝混合，烘干得到含水率≤5％的固体沉降剂；其中石灰、活性炭、铝盐按照质量1:1:(1～3)配比，石灰、活性炭、铝盐混合物与聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠溶液按照质量(3～10):1配比。

固体沉降剂的加药点设在洗煤废水进水管道上，固体沉降剂直接加入到洗煤废水中，利用管道流速进行混合反应，然后流入沉淀池沉降分离。

该固体沉降剂加药量为10～20ppm，对洗煤废水的处理结果为：进水浊度1000NTU，出水浊度200～250NTU，去除率75～80％，形成密实的絮团。

对比实施例一与对比例1-4的结果，可见本发明的固体沉降剂，具有对洗煤废水快速沉降和有效净化的优势，且使用便捷，可省去常规处理中繁琐的溶药、加药操作，还可保障废水净化结果的持久稳定，具有显著的经济和环保价值。通过本发明的制备方法，利于获得更易存储、使用的固体沉降剂产品。

Claims (9)

1.一种洗煤废水处理用固体沉降剂，其特征在于，包括以下质量份原料组分：

由腈纶在碱液中水解得到的粘度8~15万mpas、pH11~13的溶液10~20份，固化剂1~2份，铝盐20~70份；

所述碱液的质量浓度为30~32%；

所述固化剂选用活性炭、煤粉、硬脂酸中的至少一种；

所述铝盐选用硫酸铝、氯化铝、聚合氯化铝中的至少一种；

固体沉降剂经由以下制备方法获得：

a、将腈纶浸泡在碱液中，不断搅拌至全部溶解，控制溶液粘度及pH值，待粘度达到8~15万mpas时为反应终点，形成原料溶液；

b、在搅拌状态下向原料溶液投加固化剂，继续不断搅拌形成固体颗粒物；

c、将步骤b得到的固体颗粒物与固体铝盐混合均匀，然后造粒或压片得到固体沉降剂。

2.根据权利要求1所述的洗煤废水处理用固体沉降剂，其特征在于：所述碱液选用氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的洗煤废水处理用固体沉降剂，其特征在于：所述固化剂的粒径在40~60目。

4.根据权利要求1所述的洗煤废水处理用固体沉降剂，其特征在于：所述固体沉降剂为颗粒或片剂。

5.根据权利要求1所述的洗煤废水处理用固体沉降剂，其特征在于：所述固体沉降剂的含水率≤3.5%。

6.一种如权利要求1~5中任一项所述的洗煤废水处理用固体沉降剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

a、将腈纶浸泡在碱液中，不断搅拌至全部溶解，控制溶液粘度及pH值，待粘度达到8~15万mpas时为反应终点，形成原料溶液；

b、在搅拌状态下向原料溶液投加固化剂，继续不断搅拌形成固体颗粒物；

c、将步骤b得到的固体颗粒物与固体铝盐混合均匀，然后造粒或压片得到含水率≤3.5%，有效成分≥70%的固体沉降剂。

7.根据权利要求6所述的洗煤废水处理用固体沉降剂的制备方法，其特征在于：步骤a所述腈纶与碱液的用量配比为（3.0~5.0）:10。

8.根据权利要求6所述的洗煤废水处理用固体沉降剂的制备方法，其特征在于：步骤b所述固体颗粒物与固体铝盐的质量配比为1:（2.0~3.0）。

9.根据权利要求6所述的洗煤废水处理用固体沉降剂的制备方法，其特征在于：步骤b所述搅拌速度控制在60~80r/min。

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