CN113262754A - 一种大型煤电基地矿井水及粉煤灰综合利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于煤电基地废物利用技术领域，公开了一种大型煤电基地矿井水及粉煤灰综合利用方法，大型煤电基地矿井水及粉煤灰综合利用方法包括：将粉煤灰进行处理、烧制，得到环保水处理材料；将得到的环保水处理材料对矿井水进行吸附、过滤处理，得到处理后的矿井水；将处理后的矿井水进行降尘、绿化应用。本发明利用粉煤灰的高比表面积的特性可以通过烧制，制作成吸附颗粒，或者滤池填料等环保水处理材料；将此加工用品用于矿井水的水处理工艺，能吸附重金属、过滤悬浮颗粒(SS)，处理后的矿井水可以用工矿企业的井下降尘、冷却或消防等。本发明将大型煤电基地排放的两种废弃物进行综合利用，提高了企业的环保功能，降低了运行成本。

Description

一种大型煤电基地矿井水及粉煤灰综合利用方法
技术领域
本发明属于煤电基地废物利用技术领域，尤其涉及一种大型煤电基地矿井水及粉煤灰综合利用方法。
背景技术
目前：大型煤电基地是一种围绕煤矿建设大型坑口电厂，实现煤从“空中走”改运煤变输电的环保发展模式。然而目前煤电基地产生了矿井水、粉煤灰等废弃物，增加了环境负担，因此构建煤电基地绿色循环经济产业链，实现污染物减排、提升资源综合利用率势在必行。
现有型煤电基地矿井排水含很多悬浮颗粒(ss)，还含有铁锰等重金属污染物质，矿井水直接排放污染环境，同时造成水资源浪费。现有的矿井水处理技术(如公布号CN104370407A、CN104445677A)利用原有坑道及废弃井巷进行了原位水处理，随节约了一定的占地成本，但是其水处理药剂及滤料、陶瓷膜等需从外购置，仍占运行成本的较高比例。另一方面煤电基地的坑口电站燃烧煤炭之后的粉煤灰，由于含碳量高，粒径很小，一般小于100um，极易飘散，露天堆放必然造成环境污染，作为垃圾处理成本很高，且造成了资源浪费。现有的资源利用方法多作为水泥、建筑材料、合成新型材料等，作为水处理吸附/滤料作用的专利方面，部分技术(如公布号：CN 1931733A、CN 111392804 A等)作为粉末絮凝剂状投入，取得较好的净水效果，但产泥量较大且泥水分离困难；部分技术(如公布号：102824894B)改性后的粉煤灰水处理材料具有有良好的机械性能及孔隙度，净水效果较好，但其改性方法为硫酸，增加了环境污染负荷。同时目前针对高SS及含有铁锰重金属的矿坑水的粉煤灰净水剂报道较为少见。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的煤电基地矿井水及粉煤灰的二次利用分别单独进行，成本高，未实现就地综合资源转化，且针对高SS及含有铁锰重金属的矿坑水的粉煤灰净水剂加工方法需进一步完善。大型煤电基地的矿井水与粉煤灰两者同时产生，同时进行资源综合利用可大大降低环保成本。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种大型煤电基地矿井水及粉煤灰综合利用方法。
本发明是这样实现的，一种大型煤电基地矿井水及粉煤灰综合利用方法，所述大型煤电基地矿井水及粉煤灰综合利用方法包括：
步骤一，将粉煤灰进行处理、烧制，得到环保水处理材料；
步骤二，将得到的环保水处理材料对矿井水进行吸附、过滤处理，得到处理后的矿井水；
步骤三，将处理后的矿井水进行井下降尘、冷却或消防应用。
进一步，步骤一中，所述环保水处理材料包括：粉煤灰吸附颗粒或者滤池填料。
进一步，步骤一中，所述将粉煤灰进行处理、烧制得到环保水处理材料包括：
(1)向粉煤灰中添加沸石粉、磷石膏晶须、表面活性剂以及水，并混合搅拌均匀，制得浆料；
(2)将制得的浆料通过喷雾造粒干燥机成型，制得颗粒；在密闭环境中，将制得的颗粒进行氨水蒸汽养护，中和处理磷石膏晶须中的杂质，得到高强度的吸附颗粒。
进一步，所述搅拌速度为300-400r/min，时间为10-15min。
进一步，所述喷雾造粒干燥机的出口温度为150-155℃，泵压为5-6MPa。
进一步，所述氨水蒸汽养护的氨水浓度为5-6g/L，养护时的加热温度为40-45℃。
进一步，步骤一中，所述将粉煤灰进行处理、烧制得到环保水处理材料还包括：
将粉煤灰利用粉碎机粉碎成颗粒，分别得到3-6mm、或者6-10mm、或者10-20mm粒径范围颗粒材料；将得到粉煤灰颗粒用水冲洗消除游离石灰及浮尘，或者用富含二氧化碳的烟气洗涤水淋洗加速碳化，降低粉煤灰的碱度，令颗粒物浸水后的平衡pH小于8后。
进一步，步骤一中，将颗粒状粉煤灰制剂进行微波改性，微波烘干后得到吸附/滤料。
进一步，步骤二中，充分利用废弃巷道及采空区地下空间，建设2级或者多级吸附/过滤设施，串联运行，获得净化后的矿井水。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明利用粉煤灰的高比表面积的特性可以通过烧制、改性，制作成吸附颗粒，或者滤池填料等环保水处理材料；将此加工用品用于矿井水的水处理工艺，能吸附重金属、过滤悬浮颗粒(SS)，井下的矿井水原地处理工艺节约土建成本，减少井下水提升至地面处理的运行费用，处理后的矿井水可以用工矿企业井下降尘、冷却或消防等。
本发明应用河北某煤电基地电厂粉煤灰进行了如上所述的制浆、成型、养护、改性以后制得了粉煤灰净水颗粒，采用颗粒粉煤灰净水颗粒处理该煤电基地的矿井水，处理后水中的铁含量从10.42mg/L降到了0.24mg/L，去除率达到97.7％，中的铁含量从5.91mg/L降到了0.09mg/L，去除率达到98.5％，两者都符合《地下水质量标准GB/T14848-2017》中的Ⅲ级标准(铁<0.3mg/L，锰<0.1mg/L)，适用于工业用水。处理后的矿井水悬浮物SS从155.6mg/L降到了5.2mg/L，去除率达96.6％。指标达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》的一级A标准(≤10mg/L)。
本发明将两种大型煤炭基地排放的废弃物进行综合利用，充分体现了“废弃物就是放错位置的资源”，提高了企业的环保功能，降低了运行成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的大型煤电基地矿井水及粉煤灰综合利用方法流程图。
图2是本发明实施例提供的将粉煤灰进行处理、烧制得到环保水处理材料的方法流程图。
图3是本发明实施例提供的改性前后制得的粉煤灰净水颗粒对矿井水主要污染物的去除效果示意图。
图4是本发明实施例提供的改性前后制得的粉煤灰净水颗粒处理矿井水后的铁锰浓度示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种大型煤电基地矿井水及粉煤灰综合利用方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的大型煤电基地矿井水及粉煤灰综合利用方法包括：
S101，将粉煤灰进行处理、烧制，得到环保水处理材料；
S102，将得到的环保水处理材料对矿井水进行吸附、过滤处理，得到处理后的矿井水；
S103，将处理后的矿井水进行井下降尘、冷却或消防应用。
步骤S101中，本发明实施例提供的环保水处理材料包括：粉煤灰吸附颗粒或者滤池填料。
如图2所示，步骤S101中，本发明实施例提供的将粉煤灰进行处理、烧制得到环保水处理材料包括：
S201，向粉煤灰中添加沸石粉、磷石膏晶须、表面活性剂以及水，并混合搅拌均匀，制得浆料；
S202，将制得的浆料通过喷雾造粒干燥机成型，制得颗粒；在密闭环境中，将制得的颗粒进行氨水蒸汽养护，中和处理磷石膏晶须中的杂质，得到高强度的吸附颗粒。
本发明实施例提供的搅拌速度为300-400r/min，时间为10-15min。
本发明实施例提供的喷雾造粒干燥机的出口温度为150-155℃，泵压为5-6MPa。
本发明实施例提供的氨水蒸汽养护的氨水浓度为5-6g/L，养护时的加热温度为40-45℃。
步骤S101中，本发明实施例提供的将粉煤灰进行处理、烧制得到环保水处理材料还包括：
将粉煤灰利用粉碎机粉碎成颗粒，分别得到3-6mm、或者6-10mm、或者10-20mm粒径范围颗粒材料；将得到粉煤灰颗粒用水冲洗消除游离石灰及浮尘，或者用富含二氧化碳的烟气洗涤水淋洗加速碳化，降低粉煤灰的碱度，令颗粒物浸水后的平衡pH小于8。
本发明应用河北某煤电基地电厂粉煤灰进行了如上所述的制浆、成型、养护、改性以后制得了粉煤灰净水颗粒，采用颗粒粉煤灰净水颗粒处理该煤电基地的矿井水(水质铁含量10.42mg/L，锰含量5.91mg/L，SS含量为155.6mg/L)。采用2级吸附/过滤柱串联运行，吸附/过滤柱子直径20cm，高150cm，进水流速0.1L/min，稳定运行8h后测出水水质。吸附/滤柱按照正常反冲洗工况运行持续运行30d。为了对比改性效果，同时采用了改性与未改性的两组对比试验，结果如下：
Figure BDA0003062093060000061
可以看出改性前后处理后的矿井水悬浮物SS指标均≤10mg/L，达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》的一级A标准，去除率达到了95.6％和96.6％(图3)，说明本发明获得的粉煤灰净水颗粒去除矿井水SS取得了很好的效果。
通过图4可以看出，改性前的粉煤灰净水颗粒对铁锰的去除率虽已经达到96％与97.8％(图3)，出水铁锰浓度已经大幅下降，但尚未达到《地下水质量标准GB/T14848-2017》中的Ⅲ级标准(铁<0.3mg/L，锰<0.1mg/L)；经改性后的粉煤灰净水颗粒的铁锰指标分别为0.24mg/L与0.09mg/L均达到了《地下水质量标准GB/T14848-2017》中的Ⅲ级标准，适用于工业用水。可知微波改性对粉煤灰净水颗粒吸附铁锰效能有较大的提升。
该材料连续处理污水30d，在正常的反冲洗等运行工况下，后仍能保持机械强度，同时净化后水质指标保持稳定。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种大型煤电基地矿井水及粉煤灰综合利用方法，其特征在于，所述大型煤电基地矿井水及粉煤灰综合利用方法包括：
步骤一，将粉煤灰进行处理、烧制，得到环保水处理材料；
步骤二，将得到的环保水处理材料对矿井水进行井下吸附、过滤处理，得到处理后的矿井水；
步骤三，将处理后的矿井水进行井下降尘、冷却或消防应用。
2.如权利要求1所述大型煤电基地矿井水及粉煤灰综合利用方法，其特征在于，步骤一中，所述环保水处理材料包括：粉煤灰吸附颗粒或者滤池填料。
3.如权利要求1所述大型煤电基地矿井水及粉煤灰综合利用方法，其特征在于，步骤一中，所述将粉煤灰进行处理、烧制得到环保水处理材料包括：
(1)向粉煤灰中添加沸石粉、磷石膏晶须、表面活性剂以及水，并混合搅拌均匀，制得浆料；
(2)将制得的浆料通过喷雾造粒干燥机成型，制得颗粒；在密闭环境中，将制得的颗粒进行氨水蒸汽养护，中和处理磷石膏晶须中的杂质，得到高强度的吸附颗粒。
4.如权利要求3所述大型煤电基地矿井水及粉煤灰综合利用方法，其特征在于，所述搅拌速度为300-400r/min，时间为10-15min。
5.如权利要求3所述大型煤电基地矿井水及粉煤灰综合利用方法，其特征在于，所述喷雾造粒干燥机的出口温度为150-155℃，泵压为5-6MPa。
6.如权利要求3所述大型煤电基地矿井水及粉煤灰综合利用方法，其特征在于，所述氨水蒸汽养护的氨水浓度为5-6g/L，养护时的加热温度为40-45℃。
7.如权利要求1所述大型煤电基地矿井水及粉煤灰综合利用方法，其特征在于，步骤一中，所述将粉煤灰进行处理、烧制得到环保水处理材料还包括：
将粉煤灰利用粉碎机粉碎成颗粒，分别得到3-6mm、或者6-10mm、或者10-20mm粒径范围颗粒材料；将得到粉煤灰颗粒用水冲洗消除游离石灰及浮尘，或者用富含二氧化碳的烟气洗涤水淋洗加速碳化，降低粉煤灰的碱度，令颗粒物浸水后的平衡pH小于8。
8.如权利要求3所述大型煤电基地矿井水及粉煤灰综合利用方法，其特征在于，所述改性方法为将颗粒状粉煤灰制剂放入工业微波机中进行改性，微波烘干后得到吸附/滤料。
9.如权利要求1所述大型煤电基地矿井水及粉煤灰综合利用方法，其特征在于，步骤一中，所述将得到的环保水处理材料对矿井水进行井下吸附、过滤处理，得到处理后的矿井水还包括：
充分利用废弃巷道及采空区地下空间，建设2级或者多级吸附/过滤设施，节约土建成本，减少井下水提升至地面处理的运行费用。
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