矿井水混凝处理试验研究.doc

1、矿井水混凝处理试验研究摘要：目前矿井水综合处理利用率低、处理成本高，主要是由于所用混凝剂以及投加量不合理。针对这一现实以及阜新矿区严重缺水状况，进行了矿井水资源化的混凝试验研究，认为聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酸胺（PAM）配合投加时混凝效果最佳，最佳投药量分别为 5 mgL、0.2 mg/L。最佳混凝 pH 值为 7。 关键词：矿井水 浊度 混凝 混凝剂 Study on the Coagulation Treatment Test of Mine WaterAbstract：At Present，the comprehensive utilization ratio of the mine

2、 water is lower while the treatment cost is higher mainly due to the reason of the irrational dosage of the coagulant.In view of the reality and the severe situation of water lacking in Fuxin mine area，a study on the coagulation test of mine water resources was made.It is considered that the optimum

3、 coagulation effect can be achieved when PAC and PAM are added together.The optimum dosage is 5 mgL and 0.2 mgL respectively，and the optimum pH value ofthem coagulation is 7.Keywords：mine water；water treatment；turbidity；coagulation；coagulant 引言 我国尤其是北方煤矿区用水极为紧张，矿区能源开发与水资源紧张的矛盾已严重制约了煤矿工业的发展，解决水资源问题的有

4、效途径之一是废水资源化与回用。全国煤矿每年外排矿井水约 22 108m3，利用率却不到20。2005 年预计矿井水外排总量将达到 23.5 108m3，综合利用率23。地面水源受到广泛污染，处理成本日益提高，而矿井水来源于地下水，矿井水污染程度轻，处理容易，成本低，是宝贵的水资源。本文以阜新矿区矿井水为例，探讨矿井水的处理与回用。 1 阜新矿区矿井水概况 井下涌出的矿井水主要来源于地下水，矿井水的特性取决于成煤的地质环境和煤系地层矿物化学成分。阜新矿区 28 对矿井总涌水量为每日 8 X 104m3，远景总涌水量为 14 x104m3。阜新矿区矿井水受矿区地质环境影响，一般属碳酸钙镁型水，pH

5、 值在 7.08.25，偏碱性。水质分析化验表明，矿井水的水质较好，在 36 项指标中，大部分均满足生活饮用水标准，只有表 1 所示的几项成份超标，这给矿井水的净化和处理提供了有利的先决条件。 2 混凝试验研究 以表 1 所列的水为研究对象。 表 1 五龙矿 3 个井超标项目水质指标水类别总硬度浊度色度总溶解性固体硫酸盐氟化物细菌总数大肠菌群矿井水740.1100351364274.01.6552160饮用水标准4503151000250.01.01003该矿井水的特点是：水中的颗粒物主要由煤粉组成，悬浮物粒度小，比重轻，一般是 1.4 gcm3 左右，大约是泥沙密度的 12；煤粉与一般无机混

6、凝剂的亲和能力稍弱，有些颗粒细小的煤粉难以为药剂所凝聚。选择聚合氯化铝（PAC） 、聚合硫酸铁（PFS） 、聚丙烯酸胺（PAM） ，进行单独投加混凝剂以及混凝剂配合投加的一系列混凝试验，最后确定最佳混凝剂及其最佳投加量、最佳 PH 值。2.1 单一混凝剂混凝效果的研究2.1.1 最佳混凝剂的确定在表 1 所示的矿井水中分别加人聚合氯化铝（PAC） ，聚合硫酸铁（PFS） ，聚丙烯酸胺（PAM） 。经快速、慢速搅拌后，静置 20 min，测上清液浊度。试验结果见表 2、表 3。由表 2、表 3 的数据可知，PAC 的混凝作用最好，最佳投药量为10mgL。2.1.2 PAC 的最佳使用 pH 值确

7、定在 PAC 投加量为 10mgL 的条件下，试验了 PH 对混凝效果的影响，试验结果见表 4。由表 4 可得出，PAC 混凝的最佳 pH 值为 7。 表 2 PAC 和 PFS 混凝实验结果混凝剂聚合氯化铝（PAC） （浓度：1%）聚合硫酸铁（PFS） （浓度：2%）投加量/(mgL-1)151015202521020304050上清液浊度/NTU30158.08.59.514352012141619表 3 PAM 混凝试验结果 PAM 浓度 1%投加量 0.050.10.20.30.40.5上清液浊度/NTU392515.51514.514.5表 4 PAC 的最佳使用 pH 值试验结果试

8、验项目不同 pH 值时的混凝效果PH456789投加量/(mgL-1)101010101010上清液浊度/NTU352010810122.2 复合混凝剂混凝效果的研究根据上面所得试验结果以及矿井水水质特征，为了进一步降低浊度，可以在采用高分子无机混凝剂 PAC 的情况下，再投入少量有机高分子絮凝剂来起助凝作用。因为有机高分子絮凝剂表面有大量的疏水性基团，比较容易接近和吸附带有疏水性基团的煤粒子，使之吸附在其表面，通过联结架桥作用，形成大而密实的矾花，试验时，定量加入 PAC 或 PFS混凝剂，快搅（300 rmin）lmin，再快搅（100 rmin）lmin 后加入PAM 溶液，随后缓慢搅拌

9、（50 rmin）10 min，静置沉淀 20 min 后取上清液测定浊度。2.2.1 复合混凝剂最佳投药量确定试验结果见表 5。 表 5 复合混凝剂混凝实验结果混凝剂PACPAM 试验结果 PFSPAM 试验结果 水样编号123456123456投加量（mgL-1）5+0.055+0.15+0.25+0.35+0.45+0.510+0.0510+0.110+0.210+0.310+0.410+0.5上清液浊度/NTU863.53.33.33.31285.85.55.55.6由表 5 数据可知，当 PAC 投药量为 5 mgL 时，投加 0.2 mgL的 PAM，混凝效果最好，浊度由 100 度降低到 3.5 度。当 PES 投药量为 10 mgL，投加 0.2 mgL 的 PAM，浊度由 100 度降低到 5.8 度。比较两者，PAC 与 PAM 配合投加混凝效果更好，而且投加量少，PAC 价格低，大大降低运行成本。2.2.2 PAC 与 PAM 配合最佳使用 PH 值确定试验结果见表 6。由表 6 可得 PAC 和 PAM 最佳配合投加时，最佳混凝 pH 值为 7。 表 6 PAC+PAM 最佳使用 PH 值试验结果