絮凝沉降技术在潘三矿选煤厂煤泥水处理中的应用研究.doc

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1、 安徽理工大学硕士学位论文絮凝沉降技术在潘三矿选煤厂煤泥水处理中的应用研究姓名：王信号申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：宋晓梅20110604 的 特点 及难 以 絮凝沉 降的 原 因； 确定 了 混凝沉 降处理方 案， 并 做 了 混凝剂 、絮凝 ， 疞 ， ， 琸甒 研究 背景批两 院院士认 定： 淮 南 煤田 是 中国黄 河 以南 、特别 是 中国东 南 地 区 资 源条件 最好的 煤田 ，也 是 规 模 最大、 最后 一 块整 装 煤田 。 作 为 国家 发 展和 改 革 委 员会 批准 的个 亿吨煤炭 基 地 之一 ，并 已 经纳 入国家 能源发 展战略 的 淮 南 矿 业集

2、 团，截 至年 底 ，已 拥 有 电 力 权益总规 模 万 千瓦 ，跃 居安徽 省 最大的 电 力 企 业。这标 志 着 淮 南 矿 业集 团已 经从 传 统意 义上 的 煤炭 企 业转 型 为新 型 煤电 企 业。随着 淮 南 矿 业集 团 发 展战略 的 转 型 ，其 拥 有 的 选煤厂纷纷从 原 有 的 洗 选工艺绺 改 为 重介 洗 选。 为 了 满足 市场需求突 摇 叻 攘 ，加大末煤洗 选力 度 ，同 时产 生了 巨 量 的 煤泥 水 ，给 煤泥 回收 、洗 水 闭 路 循环、 介 质 回收、周 边 环境保 护 以及 物种 繁 衍 带 来 了 巨 大压 力 。 凝 剂 的 微 观

3、立体 结 构有两种 ： 纤 维状和 球 状。其 中 微 生 物絮凝 剂 大多 为多 糖 类 ， 糖嘌 褐蟹掷 氲搅 艘 恢 种 嘈 跄列。至 嘲。于 皓 、程 丽 娜选 取辽宁省 鞍山 市 西 部第 二污 水处 理厂 曝 气池 活性 污 国 内 的 煤 泥水 处理 技术与 国 外 相 比有 一 定的 差 距，存在 的 问 题主 要 有 ：是处理 煤 泥水 的 首选药剂 ，国 内 外 已 经 形 成 共识 ； 但具体处理 时 ，必 须结合 当地 具体情 况 与 其 它药剂 联 合 使 用 ，否则 效果 不明 显，甚至在 高泥质 化煤 泥水 处理 中没有 效果 ； 表昊 茨 峡 笠 导排 思 谌

4、嚎 笱 撼耗嗨腜 怠 和 三 项指标 现 场 测 定结 果 。从 测 定的 结 果 可 以看出， 淮南 矿业集 团潘集 第 三 煤矿选 煤厂 煤泥 水中 含 量 和在煤泥 水处 理 中 都把 去 除 作为主 要任 务， 实 践检 验 是合理 的 。 安 徽 理 工大学 硕 士 学 位 论文表 耗 嗨 蠸 测 定 结 果编 号 卜 动力粘度 ， 痗 ；!C 耗嗨芏 龋 高 粘度 的 煤泥 水难以沉 降， 处理起来较 为困 难。动电 电 位 ， 即 电 位 是表 示煤泥 水溶 液 中胶 体颗粒 荷 电 状态的 一个 重要参 数 ， 直 接 影 响煤泥 水的 絮 凝 沉 降效 果。已 有大量研究结果

5、证 明， 煤泥 水是一种 比较 稳 定 的 胶 体 体 系， 大量的 电 荷 存 在 于 煤泥 水中胶 体 颗粒 表 面 ， 阻 碍了煤泥 颗粒间 的 相 互碰 撞 、 凝 聚。因 此 ， 在 处 理煤泥 水过 程中必 须 投 加 合适的 混 凝 剂 破坏 胶体 的 稳 定 性 ， 降低 煤泥 水中的 电 位 ， 使 煤泥 颗粒 间 发生 絮 凝 、 沉 降。若 想 选 择 适 当 的 凝 聚 剂，必 须对胶体颗 粒 所 带的 电 荷 符号以 及 动 电 电 位 的 大小 进 行 测 定，并 依 据电 位 来 选择 混 凝 剂的 种 类，本项 研 究 中采 用电 泳 法测 定煤泥 水 的 电

6、位 。动 电 电 位 计 算 公 式 为： 槐 是浓 缩 机底 流 煤泥 水 、 、 ；由 此 可 见 ，微 细颗 粒含量高是淮南矿 业 集团 潘 集第 三煤矿 选 煤厂 煤泥 水的 一 大特 点；又 由 斯 特 克斯 公 式 可 知，颗 粒的 沉 降 速 度 与 颗 粒的 直 径平 方成 正比 ，也就 是说 ，颗 粒的 粒径愈 小 ，颗 粒的 沉 降 速 度 愈 小 ，颗 粒的沉 降 分 离 难 度 愈 大。 总之，微 细 颗 粒含量高也是煤泥 水难 以自 然沉 降 的 主要原因之一 。 实 验 装置 主 要 由真 空 泵 、真 空 表 、布 氏 漏斗 、吸 虑 瓶、计 量管 等 组 成 ，

7、如图 笛 樗 夯 茨峡笠导 排 思 谌 嚎 笱 撼 琒 蜻恚 疞 ； 尺 ： 兰 竺 么兰计 算结果 如 表所 示。从 表 的 计 算结果 可以看出， 淮 南 矿 业 集 团潘集 第 三 煤矿 选 煤厂 煤泥 水的 污泥 比阻 值 为 痥 对 洞 笥 注 ： 水 样 动力粘度 认 为 与水 粘度 一 致成 进 行检 测， 有助 于 混 凝剂 的 选择和 絮 凝、 沉 降 机 理 的 分 析。 从 淮南 矿业 集团 潘 ： ， 碳 ， 说 明 煤泥 具有 可燃 烧价 值， 在煤泥 水絮 凝、 沉降研究中 要 考 虑到煤泥 的 回 收灰 份 、 挥发份 等五项 参 数 指标 对其 进 行 分 析

8、； 三个 煤泥 样品 的 分 析 结 果如 表 表 明 入洗 原煤 中 掺 杂的 矸石 或煤 中 的 矸石 有 较为 严 重的 泥 化 现象 存在。随着 的 增 减 而 增 减 ；集 的 机 率 下降， 沉 降阻力增 大， 导 致煤 泥 水 不 能自然 澄 清 ； 研究的 主 要 内容及 技术 方案与卤粉处理 煤泥 水；与粉煤灰处理 煤泥 水； 试验 所用 主要 仪器 与设 备见 表 。 柿 堪俜 直扰 任的 芤 旱 呐 渲 疲 撼屏 腜 分 析纯 试 剂放 入 纳 毡校 尤 胧 柿 康 恼 袅笏 芯冉 涟 枞芙猓 齈充 分 溶柿 堪俜 直扰 任的 粉煤灰 水溶 液 现 配 现 用 。悬浮 物

9、 和 化 学 需 氧 量是 本研究的 两个 主要 检测指 标。 表 实 验 药 剂规 格 纳 锨逡 汉褪 约 良尤 硬 质 试 管中， 摇匀、 加 硫 酸亚 铁 铵标准 液浓 度 ， 疞；滴定水样 时 消耗的 硫 酸亚 铁 铵标准 液体积 ， ；水样 的 体积 ， ； 摩 尔 质量 换 算值 。 对于呈 弱碱 性胶体 状态 的煤 泥 水 ， 若 想 实现上述 目 标， 就 必 须 使 粒径细小 的带电 颗 粒相 互凝聚 ， 凝聚 成 粒径较大 的颗 粒， 易于沉降。所 以， 本研究采 用 混凝沉降的处理 方案 ： 投加 混凝剂破 坏 煤 泥 水 溶液的胶体 稳 定 性， 降低煤 泥 水 溶液的

10、动 电 电 位 ， 减 弱胶体 颗 粒间 的静 电 斥 力 ， 投加 絮 凝剂促 进 颗 粒絮 凝， 使 絮 体 颗 粒变 大 ， 增 强 混凝效 果。 剂进行 进一步 实 验 研究。实 验 方法 和 实 验 结 果 微电泳 法 检 测 混凝 剂对煤泥水的 动 电电位 影 响 酆 狭蛩崽 ； 酆 下 然 ； 之晕粤 沉 降 实 验煤泥水中 加入氯 化钙后固 液分 层 明 显 ， 实 验 结 果如 表 所 示。表 氯 化钙的 沉 降 实 验一 耗 嗨屑尤 隤 的沉降实验效 果 ；决定 选用 卤粉 、粉 煤灰 作 为 本 研 究 的混 凝剂。 型 、 非 离 子型 钗 3谩 的 作 用 途 径 如

11、 下：象 ，记 录 在 不 同时间 段的 絮体 高 度 ；具体 实 验 结 果 如 表 、 表 、 表 所 示。沉 降 螅 逅 掷 肼 饰 两 邓 俣 痵 。 禽图 煌 嘈 蚉 的 沉 降曲 线 图 煌 肿 恿恳 趵 胱 有 蚉栅的 沉降 曲线 卤 粉对煤 泥 水絮凝 沉降 效 果的影 响卤 粉投加 量对絮凝 沉降 效果的影 响 京键簟强度均不 理想 。 第 翽 与卤 粉联合处 理煤 泥 水的实 验 研 究、一 安 徽 理工大学 硕 士 学 位 论文对 絮 凝沉 降 效果的影响 第 翽 与卤 粉联合处 理煤 泥 水的实 验 研 究营袒 实 验 水 样 ： ， 珻 疞卤 粉投 加 量 的影响疞

12、， 以 乃俣冉 薪 涟瑁 涟后， 再 加 入浓分 析实 验 结果 可以 发现 ： 第 翽 与 卤 粉 联合处 理 煤 泥 水 的实 验 研 究图 沉 降曲 线 表 投 加 卤 粉 处 理 对水 质 的的影响溶 液 ， 加 药 量 分 别为 疞 、 第 翽 与卤 粉联合处 理煤 泥 水的实 验 研 究京图 沉 降曲 线 第 翽 与卤 粉联合处 理煤 泥 水的实 验 研 究 表 加 卤 粉后 搅拌速 度 对 絮 凝沉 降效 果 的影 响 第 翽 与卤 粉联合处 理煤 泥 水的实 验 研 究 图 沉 降曲 线 痬 。根 据 上述研 究 结 果 ， 做四因 素三 水 平 的 正交 试验 ， 四因 素：

13、 卤 粉 的 添加量、 第 翽 与卤 粉 联合处 理 煤泥水 的 实 验 研 究根 据 表 的 实 验 数 据 作极 差 分 析图 ， 分 析结 果 如 图 所 示 。分 析表 、 图 可得 以 下 结 论： 第 翽 与卤 粉联合处 理 煤 泥 水 的 实 验 研 究图 沉 降曲 线 谴液 体积 污 泥比阻 的 计 算 结 果 如表所 示 ： ，远 远 低 于 蚝 ，改善 了 煤泥的 脱 水性 能 。 第 翽 与 卤 粉 联合处 理 煤泥水的 实 验 研 究 表 淮南 潘三电 厂 主 要 化 学成 分投 加 量、 耐都 恿 俊勖夯 矣 隤 投 加 顺 序 以 及其 它 工艺 条件 等 。粉 煤

14、灰处 理煤泥 水 的沉 降实验 捞 砑 臃 勖夯 页 恋 后 ， 清 水 分 离 率 可以 达 到 ， 沉 降速 度 图 沉 降曲 线一 一 患裔麓 疞，疞，直 鸺 尤 肱任 的 粉 煤 灰 溶弱是槲褪 第 翽 与粉 煤灰联合 处 理煤泥 水 的实验 研 究似记加 姗姗 乃 俣 冉 薪 涟 瑁涟 后 倒入沉淀柱 中进 行 沉降 实验 ；另一份水 样 是先 加 入浓 度为 的阴 离 子型 芤海 右 课 疞，以自 第 翽 与粉 煤灰联合 处 理煤泥 水 的实验 研 究实验 水 样 ： ， 珻 疞 。粉 煤灰投 加量对 煤泥 水 絮凝 沉 降效 果 的影 响量为 詌 痬 的速度 进 行搅拌 ， 搅拌

15、 螅 偌 尤肱 任 的粉疞 、 疞 ， 以 痬 的速度 进 行搅拌 ， 图 沉 降曲 线。 分 析实验 结果 可以 发现 ： 疞 ， 粉 煤灰图 沉 降曲 线 搅拌时 间 和 搅拌速 度对 絮凝 沉 降 效 果 的影 响 分 析实验 结果 可以 发现 ：疞 ，以 痬 的速 度进 行 搅拌，分 别搅拌、 第 翽 与粉 煤灰联合 处 理煤泥 水 的实验 研 究表 加粉 煤灰后搅拌时 间 对 絮凝 沉 降 效 果 的影 响寇图 沉 降 曲 线 搅 拌速 度 对 絮凝 沉 降 效果 的 影响 密框肇强图 沉 降 曲 线 暑图 沉 降 曲 线 宜搅拌速 度 为 痬 。根 据 上述研 究 结果 ， 做四因

16、 素三 水 平 的正交 试 验 ， 四因 素： 粉 煤灰的 添加 量 、 实 验 水 样 ： ， 珻 疞 ； 实 验 步 骤： 每 次 取实 验 分 析表 、 图 可 得 以 下 结论：表 污泥比 阻 实验 结果 一 疺 污 泥 比阻 的计 算 结 果 如表所 示 ： 作 用 机理分 析粉 煤灰 在煤泥 水中的作 用 机理较复杂，与 粉 煤灰 的结 构 、 成分 、 煤泥 水的性 质及处 理工 艺等 因 素 有关。 从 本研 究 结 果看 ，粉 煤灰 处 理煤泥 水的主 要机理是吸 附 、絮 凝 沉淀 、 过滤 。 具 体 如 下 ： 本 章主要是利 用前 面 研究成 果对淮 南 矿业 集团潘

17、集第 三 煤 矿选 煤 厂 煤 泥水 系淮南 矿业 集团潘集第 三 煤 矿选 煤 厂 煤 泥水 系 统 工艺流 程 如图 所 示 。煤 泥改 造后的 工艺流 程一舱图 工艺流 程 间表 所 示 。表 运行 效果水 闭路 循环； 粉 煤灰几 乎 失去絮 凝 沉 降功 能； 浓度 越 低 粉 煤灰絮 凝 沉 降效果 越 好； 琶 餍瘢 撼 耗 嗨 韀 徐 州： 中国 矿业大 学 出版 社 ， ： ： 甋 彭 荣 华，李晓湘 聚 硅 酸聚 合 氯 化 铁絮 凝沉降处 理 煤泥 水的研 究 夯 与 综 合 利用， 刘 志 勇，张东晨 煤泥 水微生物 絮 凝剂 絮 凝机 理 的研 究 阒 莼 ： 吴 学 风 。 张东晨，姜 绍 通 酱 油 曲 霉 絮 凝煤 泥 水的试 验 研 究 禾垦 瓸 ， 黄 德 梅 ，陈 桂 敏 快 速 压滤机 在 煤泥 水处 理 系 统中的应用 蕉 禾靠 萍迹 ：