高濃度洗煤廢水處理與回用技術(shù)研究

高曉亮

（山西省保障性安居工程投資有限公司， 山西 太原 030024）

煤炭在開采和洗選過程中會產(chǎn)生含有大量懸浮物、煤泥、泥砂和重金屬物質(zhì)的洗煤廢水。洗煤廢水如果處理不達(dá)標(biāo)就進行排放會對周邊水源和生態(tài)環(huán)境造成無法估量的污染和損失，為此，針對高濃度洗煤廢水處理與回用技術(shù)進行研究具有現(xiàn)實意義[1]。

1 高濃度洗煤廢水的處理難度

由于我國大部分選煤廠采用濕法跳汰洗煤技術(shù)，在煤炭洗選過程中會產(chǎn)生大量高濃度洗煤廢水，據(jù)統(tǒng)計噸煤洗選耗水量約5 m3，同時還需補加清水。煤炭在洗選過程中會產(chǎn)生大量的粒徑約1 mm的細(xì)小顆粒物俗稱煤泥水，也叫洗煤廢水。部分顆粒物由于體積和密度大，在處理時會沉淀分離，采用物理濃縮沉淀法分離出的清水還可循環(huán)利用；但是在處理過程中部分高濃度、顆粒度小的煤泥顆粒表面含有大量的膠體物質(zhì)，且表面帶有較強的負(fù)電荷，致使大量水分子聚集在煤泥顆粒周圍，大量的水分子具有隔離帶電物質(zhì)間的相互作用，增強了洗煤廢水的穩(wěn)定性。同時煤泥顆粒含有大量的電荷，會具有很強的排斥靜電作用力，簡單的壓濾脫水很難達(dá)到洗煤廢水的零排放標(biāo)準(zhǔn)，采用技術(shù)難度高的污水處理工藝，會增加企業(yè)的洗煤廢水處理成本。

2 洗煤廢水的特點

洗煤廢水主要是由水、原生和次生煤泥混合構(gòu)成的多項體系。洗煤廢水中主要雜質(zhì)包含粒度在0.5～1.0 mm范圍的粗煤泥，粒度在0～0.5 mm范圍的細(xì)煤泥和礦物質(zhì)及黏土顆粒等。洗煤廢水具有SS、CODcr、BOD5濃度高，ζ電位極負(fù)的特點，導(dǎo)致洗煤廢水具有懸濁液和膠體的雙重性質(zhì)；而細(xì)煤泥和黏土顆粒度較小，不易沉淀，增加了煤泥水的處理難度，如果處理不達(dá)標(biāo)會對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染[2]。

3 洗煤廢水處理工藝的研究

污水處理廠在處理煤泥水時，應(yīng)在水中添加一定量的混凝劑，來降低洗煤廢水的電位，干擾洗煤廢水中膠質(zhì)穩(wěn)定性，加快煤泥水的分離沉淀。

3.1 無機混凝劑的篩選

結(jié)合洗煤廢水的特點，選用無機混凝藥劑進行實驗，并對實驗流程和時間以及水的SS濃度、攪拌時間和速度進行嚴(yán)格規(guī)定。通過選用電石渣和石灰作為混凝劑對煤泥水進行處理，取得了良好的效果，但是石灰的顆粒度小、沉淀慢，增加了后續(xù)廢水處理的難度。鑒于石灰和電石渣都屬于工業(yè)廢渣，采用石灰和電石渣作為混凝劑，可有效降低企業(yè)的生產(chǎn)成本[3]。

3.2 處理方案的確定

通過實驗得出石灰和電石渣易破壞煤泥水的穩(wěn)定性，加速水中顆粒凝聚沉降，但其沉降速度慢，需要添加絮凝劑來提升顆粒的沉降速度，改變其沉淀性能。實驗表明，采用非離子型PAM作為絮凝劑最合適，選用電石渣和控制PAM的加入量以及攪拌時間、速度都對沉降造成影響。實驗結(jié)果得出，PAM的投入取得了良好沉淀效果，電石渣的投入和攪拌時間對實驗效果影響小。最佳的實驗流程是：在100 mL洗煤廢水中添加0.5 g電石渣，充分?jǐn)嚢杌靹颍缓笤偻度? mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的PAM，攪拌90 s。

3.3 沉降實驗

采用電石渣和PAM聯(lián)合使用對洗煤廢水進行處理是可行的，使用該工藝可分離出40%左右的清水，有效降低水中COD和SS濃度，同時，還可改善絮凝體的過濾效果，為后續(xù)的洗煤廢水的脫水提供便利。將廢水中的酸堿值降低到8左右的位置[4]。

4 煤炭洗選雙膜法污水回用技術(shù)

4.1 工藝流程

煤炭洗選雙膜法污水回用技術(shù)工藝流程圖如圖1所示。

圖1 雙膜法污水回用技術(shù)工藝流程圖

4.2 雙膜法污水回用技術(shù)各環(huán)節(jié)的主要功能

4.2.1 除油沉淀系統(tǒng)

洗煤廢水預(yù)處理后水中含有大量的油脂和懸浮物，如果不經(jīng)處理會增加后續(xù)的水處理系統(tǒng)的運行負(fù)荷。為此，使用隔油和混凝沉淀工藝對水中的油脂進行處理，借助高分子絮凝劑的吸附架橋和靜電網(wǎng)捕功能，增強布朗運動，提高顆粒物和膠體的碰撞率，形成體積大、結(jié)構(gòu)牢的絮體，提升絮凝泥水的分離效率。

4.2.2 殺菌系統(tǒng)

經(jīng)除油沉淀處理后的水中會含有大量的微生物，殘余的微生物群大量滋生還會對水處理膜系統(tǒng)正常運行造成嚴(yán)重影響。為此，在處理煤泥水時需在殺菌池中添加殺菌抑制藥劑來抑制微生物的滋生。殺菌池還可作為后續(xù)廢水處理系統(tǒng)的供水緩沖池。

4.2.3 過濾系統(tǒng)

煤泥水經(jīng)過混凝沉淀處理后，水中還會有殘余的懸浮物和油脂，為達(dá)到有效去除水中的殘余雜質(zhì)的目的，可選用砂濾或一體化凈化器進行深度處理。

4.2.4 超濾系統(tǒng)

超濾膜水處理技術(shù)是將水處理膜制作成中空纖維式的結(jié)構(gòu)，可有效去除顆粒直徑為0.005～0.100 mm的水中顆粒物質(zhì)，還可脫除5 000～100 000分子量的雜質(zhì)。其工作原理是：將分離原水通過外力以一定的水流速度流經(jīng)超濾膜，水中的可溶解性物質(zhì)和比超濾膜孔徑小的物質(zhì)通過高壓作用透過濾膜進入到低壓區(qū)，而顆粒度大于超濾膜孔徑的物質(zhì)則截留下來流到廢水濃縮液中。超濾膜系統(tǒng)可用來截留比過濾膜孔徑大的大分子膠體物質(zhì)，使小分子顆粒物溶質(zhì)易透過超濾膜。有效提高反滲透超濾膜的使用壽命，減少針對超濾膜的化學(xué)清洗頻率。

4.2.5 反滲透系統(tǒng)

利用反滲透系統(tǒng)對洗煤廢水進行脫鹽處理是目前污水處理的主要技術(shù)，由于其具有高效和節(jié)能的特點，該系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。雙膜反滲透系統(tǒng)與傳統(tǒng)的水處理分離技術(shù)從工藝上具有明顯區(qū)別。其脫鹽效率高，在煤炭洗選、煤化工、電力和制藥領(lǐng)域應(yīng)用廣。隨著我國環(huán)境保護壓力的加大以及水資源的短缺，雙膜反滲透污水回用技術(shù)成為工業(yè)生產(chǎn)中的主要污水處理技術(shù)之一。利用反滲透技術(shù)對洗煤廢水進行脫鹽可達(dá)95%的脫鹽率，經(jīng)過脫鹽處理后的水還可再循環(huán)利用，以達(dá)到節(jié)能降耗目標(biāo)。

5 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，將會有更多新的廢水處理與回用技術(shù)被研發(fā)應(yīng)用，以提升洗煤廢水處理與回用的比例。實現(xiàn)洗煤廢水的零排放，在保護生態(tài)環(huán)境的同時也為企業(yè)帶來更多的產(chǎn)值和利潤。如果將洗煤廢水中的煤泥等副產(chǎn)品進行回收銷售，既保護了生態(tài)環(huán)境，還為企業(yè)增加了產(chǎn)值和利潤，實現(xiàn)了節(jié)能減排的良好效應(yīng)，推動了煤炭洗選與加工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]趙建光，謝青海.雙浮子磁致伸縮傳感器在洗煤污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2012（3）：118-119.

[2]黃廷林，李梅，高曉梅.結(jié)團絮凝工藝處理洗煤廢水的研究[J].工業(yè)用水與廢水，2002（5）：23-25.

[3]張宏偉.煤礦廢水的處理及回用前景展望[J].科技風(fēng)，2010（11）：218.

[4]賈楠.高濃度洗煤廢水處理與回用技術(shù)研究[J].科技與企業(yè)，2012（6）：12-14.