礦井水混凝處理試驗(yàn)研究
我國尤其是北方煤礦區(qū)用水極為緊張，礦區(qū)能源開發(fā)與水資源緊張的矛盾已嚴(yán)重制約了煤礦工業(yè)的發(fā)展，解決水資源問題的有效途徑之一是廢水資源化與回用。
全國煤礦每年外排礦井水約 22 × 108m3，利用率卻不到20％。2005年預(yù)計(jì)礦井水外排總量將達(dá)到23.5 × 108m3，綜合利用率23％。地面水源受到廣泛污染，處理成本日益提高，而礦井水來源于地下水，礦井水污染程度輕，處理容易，成本低，是寶貴的水資源。
本文以阜新礦區(qū)礦井水為例，探討礦井水的處理與回用。
1 阜新礦區(qū)礦井水概況
井下涌出的礦井水主要來源于地下水，礦井水的特性取決于成煤的地質(zhì)環(huán)境和煤系地層礦物化學(xué)成分。阜新礦區(qū)28對(duì)礦井總涌水量為每日8 X 104m3，遠(yuǎn)景總涌水量為14 x104m3。阜新礦區(qū)礦井水受礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境影響，一般屬碳酸鈣鎂型水，pH值在7.0～8.25，偏堿性。水質(zhì)分析化驗(yàn)表明，礦井水的水質(zhì)較好，在36項(xiàng)指標(biāo)中，大部分均滿足生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)，只有表1所示的幾項(xiàng)成份超標(biāo)，這給礦井水的凈化和處理提供了有利的先決條件。
2 混凝試驗(yàn)研究
以表1所列的水為研究對(duì)象。
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該礦井水的特點(diǎn)是：水中的顆粒物主要由煤粉組成，懸浮物粒度小，比重輕，一般是 1.4 g／cm3左右，大約是泥沙密度的1／2；煤粉與一般無機(jī)混凝劑的親和能力稍弱，有些顆粒細(xì)小的煤粉難以為藥劑所凝聚。選擇聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鐵（PFS）、聚丙烯酸胺（PAM），進(jìn)行單獨(dú)投加混凝劑以及混凝劑配合投加的一系列混凝試驗(yàn)，最后確定最佳混凝劑及其最佳投加量、最佳PH值。
2.1 單一混凝劑混凝效果的研究
2.1.1 最佳混凝劑的確定
在表1所示的礦井水中分別加人聚合氯化鋁（PAC），聚合硫酸鐵（PFS），聚丙烯酸胺（PAM）。經(jīng)快速、慢速攪拌后，靜置20 min，測上清液濁度。試驗(yàn)結(jié)果見表2、表3。
由表2、表3的數(shù)據(jù)可知，PAC的混凝作用最好，最佳投藥量為10mg／L。
2.1.2 PAC的最佳使用pH值確定
在PAC投加量為10mg／L的條件下，試驗(yàn)了PH對(duì)混凝效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果見表4。
由表4可得出，PAC混凝的最佳pH值為7。
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2.2 復(fù)合混凝劑混凝效果的研究
根據(jù)上面所得試驗(yàn)結(jié)果以及礦井水水質(zhì)特征，為了進(jìn)一步降低濁度，可以在采用高分子無機(jī)混凝劑PAC的情況下，再投入少量有機(jī)高分子絮凝劑來起助凝作用。因?yàn)橛袡C(jī)高分子絮凝劑表面有大量的疏水性基團(tuán)，比較容易接近和吸附帶有疏水性基團(tuán)的煤粒子，使之吸附在其表面，通過聯(lián)結(jié)架橋作用，形成大而密實(shí)的礬花，試驗(yàn)時(shí)，定量加入PAC或PFS混凝劑，快攪（300 r／min）lmin，再快攪（100 r／min）lmin后加入PAM溶液，隨后緩慢攪拌（50 r／min）10 min，靜置沉淀20 min后取上清液測定濁度。
2.2.1 復(fù)合混凝劑最佳投藥量確定
試驗(yàn)結(jié)果見表5。
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由表5數(shù)據(jù)可知，當(dāng) PAC投藥量為5 mg／L時(shí)，投加0.2 mg／L的PAM，混凝效果最好，濁度由100度降低到3.5度。當(dāng)PES投藥量為 10 mg／L，投加0.2 mg／L的 PAM，濁度由100度降低到5.8度。比較兩者，PAC與PAM配合投加混凝效果更好，而且投加量少，PAC價(jià)格低，大大降低運(yùn)行成本。
2.2.2 PAC與 PAM配合最佳使用 PH值確定
試驗(yàn)結(jié)果見表 6。
由表6可得PAC和PAM最佳配合投加時(shí)，最佳混凝pH值為7。
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分析單獨(dú)投加 PAC與配合投加 PAC、PAM的藥劑費(fèi)用：以五龍礦為例，日處理礦井水2 ×104m3，單獨(dú)投加 PAC每年需藥劑費(fèi)20.16萬元，PAC與PAM配合投加每年需藥劑費(fèi)僅12.38萬元。
2.3 礦井水處理回用的手段、途徑以及節(jié)水情況
五龍礦礦井水經(jīng)預(yù)沉、混凝沉淀后，一部分水量可用于洗煤用水、冷卻水、消防、灌漿、沖渣、市政綠化、市政雜用、農(nóng)業(yè)灌溉等，這部分用水量為8000m3/d。另一部分混凝沉淀后的礦井水經(jīng)過濾、消毒進(jìn)一步降低濁度、色度、殺滅細(xì)菌、病毒，并分為兩部分，一部分用于水質(zhì)要求較高的生產(chǎn)用水、洗澡用水和生活雜用水，這部分用水量為9800 m3／d，另一部分在配水管網(wǎng)末端經(jīng)小區(qū)電滲析器除鹽后用于生活飲用水，這部分用水量為2200 m3／d，節(jié)省了大量自來水。
3 結(jié)論
、賳为(dú)使用聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵作混凝劑，礬花較為細(xì)小，沉淀速度也慢，上清液濁度高。單獨(dú)使用聚丙烯酸胺投量越大效果越好，但靜置后，上清液依然混濁，且固液界面不清。
、谟蒙倭烤郾┧岚放c無機(jī)混凝劑聚合氯化鋁或聚合硫酸鐵配合投加，可以克服無機(jī)混凝劑與煤泥親和力差的弱點(diǎn)，形成的礬花粗大結(jié)實(shí)，沉降速度快，能保證出水水質(zhì)清澈透明，同時(shí)也能減少混凝反應(yīng)所需的時(shí)間。
、劬酆下然X與聚丙烯酸胺配合投加混凝效果比聚合硫酸鐵與聚丙烯項(xiàng)胺配合的效果更好。所以對(duì)阜新礦區(qū)（五龍礦）礦井水PAC與PAM最佳投藥量分別為5mg／L、0.2mg／L，混凝的最佳pH值為7。
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