高濃度洗煤廢水處理與回用技術(shù)分析

王進(jìn)京

(平煤股份一礦洗煤廠烘干車間，河南 平頂山 467000)

引言

煤炭在開采和洗選過程中會(huì)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(jìn)行排放會(huì)對(duì)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(duì)高濃度洗煤廢水處理與回用技術(shù)進(jìn)行研究具有現(xiàn)實(shí)意義。

一、概述

洗煤廢水主要是由水、原生和次生煤泥混合構(gòu)成的多項(xiàng)體系。洗煤廢水中主要雜質(zhì)包含粒度在0.5～1.0mm范圍的粗煤泥，粒度在0～0.5mm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(diǎn)，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(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

二、廢水處理工作中遇到的困難

由于我國(guó)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(huì)產(chǎn)生大量高濃度洗煤廢水，據(jù)統(tǒng)計(jì)噸煤洗選耗水量約5m3，同時(shí)還需補(bǔ)加清水。煤炭在洗選過程中會(huì)產(chǎn)生大量的粒徑約1mm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(shí)會(huì)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(qiáng)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(qiáng)了洗煤廢水的穩(wěn)定性。

三、洗煤廢水處理工藝的研究

(一)治理方案的選擇

企業(yè)在進(jìn)行絮凝劑的選擇工作時(shí)，需要充分考慮到成本問題，選取價(jià)格低廉且容易獲得的絮凝劑輔助沉降工作，研究人員進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)PAM對(duì)沉降效果具有很大影響，在進(jìn)行實(shí)際的高濃度洗煤廢水處理工作時(shí)需要對(duì)這一點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)把控；電石渣使用量的多少也會(huì)對(duì)沉降工作產(chǎn)生一定影響，處理人員也需要對(duì)這點(diǎn)進(jìn)行一定程度的關(guān)注和控制；當(dāng)工作人員將PAM添加至洗煤廢水后，需要進(jìn)行攪拌工作，而攪拌工作時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)沉降工作也具有一定影響；實(shí)驗(yàn)證明，電石渣的添加工作完成后，需要對(duì)其進(jìn)行攪拌，而這次攪拌所花費(fèi)時(shí)間的長(zhǎng)短不能左右沉降效果。通過大量的實(shí)驗(yàn)表明，以0.6g/ml的電石渣投入量為最佳，將其投入之后對(duì)高濃度洗煤廢水進(jìn)行攪拌，一分鐘后再向其中添加2ml的1/1000質(zhì)量分?jǐn)?shù)的PAM，然后繼續(xù)進(jìn)行攪拌，在一分半之后停止攪拌動(dòng)作。

(二)選擇合適的無機(jī)混凝劑

研究人員進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)：使用無機(jī)混凝劑處理洗煤廢水，在實(shí)驗(yàn)過程中需要關(guān)注幾方面因素，如廢水中懸浮物質(zhì)的濃度、攪拌時(shí)間及速度等，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明電石渣具有良好的實(shí)驗(yàn)效果，但是使用電石渣處理洗煤廢水時(shí)所花費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)，形成沉降物體積很小，不利于進(jìn)行脫水，而絮凝劑可以對(duì)這些情況進(jìn)行有效改善。電石渣的化學(xué)組成是氧化鈣，而且這種物質(zhì)比較容易獲得，可以由煤礦自身產(chǎn)生，價(jià)格便宜，因此是洗煤廢水中混凝劑首選。

(三)進(jìn)行處理實(shí)驗(yàn)

人們將PAM及電石渣用于沉降實(shí)驗(yàn)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果：能夠?qū)⒋蠹s四成的清水提取出來，且其中懸浮的顆粒物質(zhì)含量及COD含量都符合國(guó)家要求；在過濾性方面較為優(yōu)越，為之后的脫水操作提供方便；上清液具有較高的PH值，將投入占上清液總比例0.1%的廢酸對(duì)其進(jìn)行中和，將PH值降至8。

四、雙膜法污水回用技術(shù)

(一)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(huì)增加后續(xù)的水處理系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷。為此，使用隔油和混凝沉淀工藝對(duì)水中的油脂進(jìn)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(qiáng)布朗運(yùn)動(dòng)，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。

(二)殺菌系統(tǒng)

經(jīng)除油沉淀處理后的水中會(huì)含有大量的微生物，殘余的微生物群大量滋生還會(huì)對(duì)水處理膜系統(tǒng)正常運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。為此，在處理煤泥水時(shí)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。

(三)過濾系統(tǒng)

煤泥水經(jīng)過混凝沉淀處理后，水中還會(huì)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(jìn)行深度處理。

(四)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0.005~0.100mm的水中顆粒物質(zhì)，還可脫除5000~100000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(jìn)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(duì)超濾膜的化學(xué)清洗頻率。

(五)反滲透系統(tǒng)

利用反滲透系統(tǒng)對(duì)洗煤廢水進(jìn)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(diǎn)，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(guó)環(huán)境保護(hù)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(duì)洗煤廢水進(jìn)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)。

結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，將會(huì)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(shí)現(xiàn)洗煤廢水的零排放，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的同時(shí)也為企業(yè)帶來更多的產(chǎn)值和利潤(rùn)。