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工業(yè)廢水之洗煤廢水處理方法和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

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作為廢水主要來(lái)源的工業(yè)廢水，相比生活污水來(lái)說(shuō)，污水處理難度大，污水處理工藝復(fù)雜，從而造成嚴(yán)重的水污染。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，廢水的種類和數(shù)量迅猛增加，對(duì)水體的污染也日趨廣泛和嚴(yán)重，威脅人類的健康和安全。本文將詳解工業(yè)廢水之一的洗煤廢水的處理的處理方法和原則，以供大家借鑒。

 

一洗煤廢水的產(chǎn)生  

濕法選煤需要大量的水，以跳汰洗煤為例，每入選1t原煤約需3-5m3循環(huán)水，還需補(bǔ)加部分清水。而這些水經(jīng)過(guò)洗選過(guò)程后就含有了大量的細(xì)小顆粒，通常把這種含有粒徑小于1mm的懸浮粒子的洗煤水叫煤泥水，也叫洗煤廢水。  

洗煤廢水可以分為兩類，一類是煤質(zhì)較好的原煤洗選時(shí)所產(chǎn)生的洗煤廢水，另一類是地質(zhì)年代較短，灰分和雜質(zhì)含量較高的原煤洗選時(shí)所產(chǎn)生的洗煤廢水。前一類廢水所含的顆粒粒度較大，濃度較低，處理相對(duì)比較容易。這種洗煤廢水采用濃縮沉淀的物理法就會(huì)得到有效處理，分離的清水可以回用洗煤。后一種洗煤廢水中含有大量的煤泥顆粒，不僅粒度小，濃度高，而且顆粒表面帶有較強(qiáng)的負(fù)電荷，是一種穩(wěn)定的膠體體系。因此，該種洗煤廢水久置不沉，難于處理。這種洗煤廢水的處理目前一般采用混凝沉淀的方法。  

 

二洗煤廢水的主要污染物  

 

煤泥廢水中的主要污染物為：懸浮物、油類物質(zhì)和有機(jī)藥劑幾種。  

懸浮物  

選煤廢水中含有大量的懸浮物，它是一種主要的污染物，該種選煤廢水污染物是由高嶺土、煤粉等細(xì)微的礦物顆粒組成。由于煤炭中的有機(jī)物以黑色為主，且擁有特殊變色性，造成水質(zhì)顏色發(fā)生變化，且透光性差。  

油類物質(zhì)  

輕柴油和煤油等浮選藥劑的大量使用，以及設(shè)備漏油、清洗等原因殘留在煤炭，而在煤炭清洗過(guò)程中致使洗煤水含有各種數(shù)量不等的油類物質(zhì)。  

有機(jī)藥劑  

通常在煤炭洗選過(guò)程中，會(huì)經(jīng)過(guò)過(guò)濾、脫水、濃縮和浮選等煤泥水的閉路循環(huán)處理，該環(huán)節(jié)中會(huì)添加抑制劑、絮凝劑、起泡劑等各種藥劑，并在清洗過(guò)程中殘留到洗煤廢水中，造成水質(zhì)污染。  

針對(duì)上述煤泥水污染物，可以選取洗煤廢水中的懸浮物、pH等作為主要的污染物和相應(yīng)的控制指標(biāo)加以處理。在洗煤水中可能會(huì)含有錳、鐵等，因此，我國(guó)將這兩種洗煤水污染物一并納入限值指標(biāo)之中。  

三國(guó)內(nèi)外洗煤廠廢水處理現(xiàn)狀  

洗煤廢水處理的目標(biāo)就是泥水分離，即不僅要得到清潔、適合洗煤標(biāo)準(zhǔn)的用水，做到洗煤水的閉路循環(huán)，而且還要得到含水率低、易于脫水的煤泥。隨著近幾年環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和環(huán)保要求的提高，各級(jí)部門及選煤企業(yè)更要求洗煤廢水必須達(dá)到閉路循環(huán)。但由于洗煤廢水處理難度較大，多年來(lái)，世界各國(guó)能源化工專家、環(huán)保專家始終將洗煤廢水的處理與回用做為工業(yè)廢水處理的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行專項(xiàng)研究。  

國(guó)外洗煤廢水處理現(xiàn)狀  

目前，世界上一些產(chǎn)煤大國(guó)如俄羅斯、美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、澳大利亞、烏克蘭、南非、波蘭等基本上實(shí)現(xiàn)了洗煤廢水的零排放，分離出來(lái)的煤泥也得到了有效的利用。其原因是這些國(guó)家煤泥分選設(shè)備性能優(yōu)良，入選原煤的煤質(zhì)總體較好，所產(chǎn)生的洗煤廢水的濃度較低，且灰分含量少，所以處理效果較好，基本實(shí)現(xiàn)了閉路循環(huán)。但是這些國(guó)家對(duì)高濃度洗煤廢水的處理技術(shù)研究卻較少，也沒(méi)有非常成熟的經(jīng)驗(yàn)，且在洗煤廢水處理所用的凝聚藥劑比較單一，主要是有機(jī)高分子絮凝劑，而由于該絮凝劑的價(jià)格較高，單獨(dú)投加其處理的成本也較大。因此，國(guó)內(nèi)洗煤廢水的處理不能照搬國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況，研制開(kāi)發(fā)出高效低耗的處理技術(shù)，以滿足當(dāng)前蓬勃發(fā)展的煤化工生產(chǎn)需求。  

國(guó)內(nèi)洗煤廢水處理現(xiàn)狀  

我國(guó)近幾年雖然對(duì)選煤廠的洗煤廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行了改造，但由于我國(guó)原煤入選量較大、選煤處理工藝不完善等因素的影響，洗煤廢水的處理還存在許多問(wèn)題。目前，投加混凝劑和絮凝劑處理洗煤廢水是我國(guó)常用的一種處理方法，所采用的藥劑主要有：無(wú)機(jī)鹽類混凝劑、有機(jī)高分子絮凝劑、無(wú)機(jī)高分子絮凝劑。常用的無(wú)機(jī)鹽類混凝劑主要有鋁鹽、鐵鹽等。單獨(dú)投加無(wú)機(jī)鹽類混凝劑一般情況下難以保證洗煤廢水的處理效果。常用的有機(jī)高分子絮凝劑主要是聚丙烯酰胺或其衍生物的高聚物或共聚物。實(shí)際工程中常常是將無(wú)機(jī)鹽類混凝劑和有機(jī)高分子絮凝劑配合使用或者采用聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁、聚硅硫酸鹽、聚合氯化鋁鐵等無(wú)機(jī)高分子絮凝劑處理洗煤廢水。  

李瑞琴為了考察石灰、堿式氯化鋁和聚合氯化鋁鐵3種不同凝聚劑對(duì)選煤廠煤泥水的沉降作用,對(duì)相同用量的3種藥劑做了煤泥水沉降對(duì)比試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在相同條件下,加人聚合氯化鋁鐵(PAFC)的煤泥水沉降速度最快,其上清液濃度最低。  

白青子利用以硫酸亞鐵為原料,通過(guò)固相化學(xué)反應(yīng)的方法研制而成的新型鐵系無(wú)機(jī)高分子凈水劑聚氧硫酸根合高鐵與聚丙烯酰胺(PAM)聯(lián)合使用處理洗煤廢水后，顆粒凝聚效果好，沉降迅速，處理后水質(zhì)較清，透光率為83%，可循環(huán)使用;副產(chǎn)品煤泥，還可用于生產(chǎn)型煤，節(jié)省粘接劑和添加劑。  

李亞峰等人開(kāi)展了電石渣—聚丙烯酰胺(PAM)處理洗煤廢水實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果以及實(shí)際工程應(yīng)用效果表明，電石渣與聚丙烯酰胺配合使用,對(duì)洗煤廢水具有較好的混凝效果。當(dāng)聚丙烯酰胺的投加量達(dá)到20mL時(shí),清水分離率達(dá)到40%,污泥比阻值降到1.8×1010m/kg，且處理后煤泥水的各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn),且能滿足洗煤工藝的用水要求。實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)使用聚丙烯酰胺時(shí)對(duì)洗煤廢水沒(méi)有絮凝作用，而與電石渣一起使用卻發(fā)揮了絮凝作用，這說(shuō)明電石渣在洗煤廢水的混凝中起著非常重要的作用。  

李春曉等人研究了一種以植物木粉為原料，通過(guò)與醚化劑接枝共聚制得的易降解且不產(chǎn)生二次污染的天然改性植物陽(yáng)離子絮凝劑處理洗煤廢水。研究表明，常溫下，當(dāng)pH=6-8，該絮凝劑和聚鋁的投入量分別為10mg/L和5mg/L時(shí)，洗煤廢水的濁度、CODCr、固體懸浮物的去除率分別可達(dá)到96.8%、69.3%、97.9%。  

劉科峰等人利用自行開(kāi)發(fā)的新型混凝劑BH-1、BH-2對(duì)洗煤廢水進(jìn)行處理。新型混凝劑BH-1的成分主要由有機(jī)高分子絮凝劑組成，BH-2主要由無(wú)機(jī)混凝劑組成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，新型復(fù)合混凝劑是有機(jī)與無(wú)機(jī)的復(fù)合物，對(duì)洗煤廢水具有良好的處理效果，與其他混凝劑相比，絮凝速度快，形成礬花大，BH-1以19.3mg/L的量投加，BH-1與BH-2按照約1:6的比例進(jìn)行配比，其混凝效果達(dá)到最佳狀態(tài);使用新型混凝劑進(jìn)行混凝試驗(yàn)時(shí)，沉淀時(shí)間短，15min時(shí)效果就很明顯，濁度去除率可達(dá)到96.50%以上，且新型混凝劑處理洗煤廢水時(shí)與同類型的混凝劑相比價(jià)格便宜，約0.19元/m3，經(jīng)濟(jì)效益較高，適于大規(guī)模的生產(chǎn)使用。 

符建中等人研制開(kāi)發(fā)的無(wú)機(jī)高分子鐵鈣鋁混凝劑(PFCA)對(duì)洗煤廢水的處理具有理想的效果，并且節(jié)省PAM的用量。  

由此可知，洗煤廢水處理目前面臨的最大問(wèn)題是如何選擇合適的處理藥劑，使其不僅能得到循環(huán)利用的洗煤用水，更得到燃值很高的煤泥。  

 

四常規(guī)洗煤廢水處理方法  

在六七十年代，很多選煤廠都將煤泥水直接排入煤泥沉淀池，有的外排流掉。有的為了回收煤泥，在進(jìn)行簡(jiǎn)單的沉淀處理，澄清后的水便循環(huán)利用或外排。廢水中細(xì)小的煤泥顆粒、粘土顆粒等，很難靜沉。為此，煤泥顆粒在循環(huán)的過(guò)程中不斷細(xì)化，就會(huì)造成循環(huán)水SS濃度的提高，嚴(yán)重影響甚至破壞正常的選煤工藝，此時(shí)就不得不外排一部分高濃度洗煤廢水，或者加入大量的清水進(jìn)行稀釋。這樣也造成了洗水的不平衡，無(wú)法實(shí)現(xiàn)清洗水的團(tuán)路循環(huán)，既造成了環(huán)境的污染，又導(dǎo)致了煤泥的流失，形成資源浪費(fèi)。  

混凝沉淀法  

目前洗煤廢水處理應(yīng)用的混凝沉淀法最多，是一種廣泛使用的方法。它在具體的處理過(guò)程中，應(yīng)針對(duì)不同的洗煤廢水性質(zhì)，而采用不同的絮凝劑。混凝沉淀法處理洗煤廢水具有很好的處理效果，SS去除率高。與重力濃縮沉淀法相比，能有效保證洗水的閉路循環(huán)，即使廢水外排也基本能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)點(diǎn)較多。但是，一般混凝沉淀法的絮凝荊用量較大，藥劑費(fèi)用也較高，對(duì)水處理設(shè)各有一定的腐蝕性。所形成的絮體密實(shí)度不高，其含水率較大，也不利于過(guò)濾和壓濾脫水工藝的進(jìn)行。  

煤泥水的主要特點(diǎn)是濃度高粒度細(xì)灰分高、顆粒表面多數(shù)帶負(fù)電荷。同性電荷間的斥力使得這些顆粒在水中保持膠體的分散狀態(tài)，它們?cè)谒胁粌H受重力的作用，還要受到布朗運(yùn)動(dòng)的影響。此外，由于煤泥水中固體顆粒界面之間的相互作用，使得煤泥水性質(zhì)復(fù)雜化，它不僅具有懸浮液的特點(diǎn)，還具有膠體的某些性質(zhì)。正因?yàn)檫@些膠體粒子帶有電荷，阻止了煤泥顆粒間的相互凝聚，并使得洗煤廢水不能發(fā)生自然凝聚。因此，為了達(dá)到洗煤廢水泥水分離的目的，必須投加合適的混凝劑破壞膠體的穩(wěn)定性，降低ζ電位。  

混凝沉淀法是在混凝劑的作用下，使廢水中的膠體和細(xì)微懸浮物凝聚成絮凝體，然后予以分離除去的水處理法。混凝澄清法在水處理中的應(yīng)用是非常廣泛的，它既可以降低原水的濁度、色度等水質(zhì)的感觀指標(biāo)，又可以去除多種有毒有害污染物。  

重力濃縮沉淀法  

在重力濃縮沉淀法的水處理中，一般常選用沉淀池、濃縮機(jī)等工藝。在淮北礦業(yè)集團(tuán)公司的某些選煤廠煤泥水處理工藝中，煤泥水有的通過(guò)撈坑進(jìn)入濃縮機(jī)后，其溢流固體含量不超過(guò)10g/L;有的系統(tǒng)采用斜管沉淀池，處理后煤泥水流量為350m3/h，使用了3個(gè)30m2的方形池;表面負(fù)荷竟達(dá)4m3/(m2?h)，洗煤廢水SS濃度為26.67g/L。在日本，個(gè)別選煤廠采用2臺(tái)深錐濃縮機(jī)，溢流水再由沉淀池進(jìn)一步處理;有的在耙式濃縮機(jī)中加入斜板，使溢流水中SS濃度從150g/L降至50g/L。可見(jiàn)采用自然沉淀法處理洗煤廢水時(shí)，表面負(fù)荷低、占地面積大，廢水處理后懸浮物濃度依然較高，而達(dá)不到廢水排放的濃度標(biāo)準(zhǔn)。  

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