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用鋼渣煤矸石基聚合氯化鋁鐵絮凝劑處理洗煤廢水試驗研究

文檔作者：胡江良1，楊亞玲2，連明磊1，盧香宇1，繆應(yīng)菊1 文檔來源： 1．六盤水師范學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程系 2．昆明理工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年06月14日
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第32卷第2期(總第128期)
2013年4月
濕法冶金
Hydrometallurgy of China
V01．32 No．2(Sum．128)
Apr．2013
用鋼渣煤矸石基聚合氯化鋁鐵絮凝劑處理
洗煤廢水試驗研究
胡江良1，楊亞玲2，連明磊1，盧香宇1，繆應(yīng)菊1
(1．六盤水師范學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程系，貴州六盤水553004；
2．昆明理工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，云南昆明650224)
摘要：研究了以鋼渣煤矸石為原料制備聚合氯化鋁鐵(PAFC)絮凝劑，并用于處理洗煤廢水，對影響絮凝效果
的工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明：在洗煤廢水pH為6～9，PAFC加人量15 mg／L，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．1％的助
凝劑PAM加入量為2．0 mg／1，，劇烈攪拌2 min(600 r／min)、緩慢攪拌5 min(200 r／rain)，沉降時間15 rain
條件下，出水COD和濁度分別為37 mg／L和3NUT，去除率分別達(dá)到98．82％和99．84％，出水質(zhì)量滿足
GB／T19923 2005回用于工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)。試驗結(jié)果為鋼渣和煤矸石的開發(fā)利用提供了新思路。
關(guān)鍵詞：鋼渣；煤矸石；絮凝劑；洗煤廢水；處理
中圖分類號：X752 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1009—2617(2013)02—0113-04
洗煤廢水是濕法選煤過程產(chǎn)生的工業(yè)廢水，
其中含有大量煤泥顆粒，通常稱為“煤泥水”，是
煤礦的主要污染源之一[1]。這類廢水具有懸浮物
濃度高、細(xì)小顆粒含量高、表面帶有較強(qiáng)負(fù)電荷、
黏度大、過濾性能差等特點，是一種穩(wěn)定的膠體體
系，久置不沉，難于處理[24]。目前，洗煤廢水的處
理大多采用絮凝沉淀法[5]。絮凝技術(shù)的關(guān)鍵是絮
凝劑的選擇，良好的絮凝劑不僅可以很好地發(fā)揮
絮凝技術(shù)的優(yōu)勢，而且可以改善沉降絮體的性
質(zhì)，有利于提高絮體的脫水性[6]。
鋼渣和煤矸石是鋼鐵工業(yè)和煤礦采集工業(yè)的
廢料，產(chǎn)出量大。鋼渣和煤矸石中分別含有相當(dāng)
量的鐵和鋁(7]，以鋼渣、煤矸石為原料制取無機(jī)高
分子絮凝劑并用于洗煤廢水的處理已有研究[7。9]。
試驗研究了以鋼渣為鐵源、煤矸石為鋁源制備高
效無機(jī)高分子聚合鋁鐵絮凝劑(PAFC)，并用于
處理洗煤廢水。
1 試驗部分
1．1 試驗儀器與材料
原料與試劑：鋼渣，貴州某鋼廠提供，其化學(xué)
組成見表1；煤矸石，貴州某煤礦提供，其化學(xué)組
成見表2；洗煤廢水，取自貴州某洗煤廠，其水質(zhì)
指標(biāo)見表3。
表1 鋼渣的主要化學(xué)組成％
pH p(COD)／(mg·L1) 濁度／NTU 溫度／℃
8．17 3123 2687 221．2
1．2 主要儀器和試劑
儀器：pHA一3C型酸度計，溫度計，JJ一1A數(shù)
顯電動攪拌器，XL—V型箱形高溫爐，78—1磁力加
熱攪拌器，DK一98—1I萬用電爐，烘箱，F(xiàn)Al004型
電子天平，恒溫水浴鍋。
收稿日期：2012-07—05
基金項目：貴州省煤炭資源清潔高效利用科研實驗平臺項目資助(黔科$h[zolll4003)；六盤水市科技計劃項目資I功(52020-2011—05)。
作者簡介：胡江良(1981一)，男，碩士，講師，主要研究方向為天然產(chǎn)物和水處理。E—mail：hjl020221@yahoo．com．cn。
萬方數(shù)據(jù)
· 114 · 濕法冶金2013年4月
試劑：聚丙稀酰胺(PAM)，重鉻酸鉀，硅藻
土，鄰菲噦啉，硫酸，硫酸銀，硫酸亞鐵胺，碳酸鈣，
鹽酸。所有試劑均為分析純。
1．3 分析方法
廢水COD采用重鉻酸鉀法測定，濁度采用
目視比濁法測定[1?。
1．4 去除率的計算
COD去除率計算公式為
功=u×100％，
lDo
濁度去除率計算公式為
772一下,1，A 1， 一—7o石--一．／A×＼100UU％／0，，
A 0
式中：邱，10分別為原水、處理后出水中COD質(zhì)量濃度，
rag／L；Xo，X分別為原水、處理后出水濁度，NUT。
1．5 絮凝劑的制備
將煤矸石破碎、研磨、過60目篩，在一定溫
度下焙燒一定時間，常壓下按一定配比與一定濃
度鹽酸、一定量鋼渣粉(一60目)混合后裝入帶有
回流冷凝管的三口瓶中，在110℃下反應(yīng)一定時
間后，冷卻、過濾，濾液用CaCO。調(diào)pH，得棕紅
色PAFC產(chǎn)品。
1．6 PAFC絮凝試驗
取300 mL洗煤廢水，以石灰乳調(diào)pH為6～
9，加入一定量聚合鋁鐵絮凝劑，劇烈攪拌2 min
(600 r／rain)，然后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．1％的聚丙
烯酰胺(PAM)助凝劑，緩慢攪拌5 min(200
r／min)。攪拌結(jié)束后，緩慢提起攪拌棒，靜置15
min。在距離液面2～3 CITI處，用吸管吸取上清
液，測定COD及濁度。
2 試驗結(jié)果與討論
2．1 最佳絮凝參數(shù)的確定
2．1．1 PAFC加入量對洗煤廢水濁度和COD去
除率的影響
改變PAFC加人量，考察其對洗煤廢水濁度
和COD去除率的影響，試驗結(jié)果如圖1所示。可
以看出：絮凝劑加入量較少時，絮凝反應(yīng)不充分，
廢水中的膠體未被破壞，礬花沒有充分形成；隨著
PAFC投入量的增加，COD和濁度去除率逐漸增
大；PAFC加入量達(dá)到15 mg／L后，COD和濁度
去除率增加不明顯。綜合考慮，確定PAFC的最
佳加入量為15 mg／L。
圖1 PAFC的加入量對COD和濁度去除率的影響
2．1．2 洗煤廢水pH對ODD和濁度去除率的影響
調(diào)節(jié)洗煤廢水pH，考察其對COD和濁度去
除率的影響。結(jié)果如圖2所示。
圖2 洗煤廢水的pH對COD和濁度去除率的影響
pH會影響絮凝劑在水中的存在形態(tài)，進(jìn)而
影響處理效果[11|。從圖2可知：隨洗煤廢水pH
升高，COD和濁度去除率增大顯著；pH為6～9
范圍時，COD和濁度去除率均在83％以上，效果
較好；繼續(xù)增大pH，COD和濁度去除率均急劇下
降。該洗煤廢水pH在8．17左右，正好在PAFC
絮凝劑使用最佳pH范圍之內(nèi)，故可以不調(diào)節(jié)洗
煤廢水pH，直接用PAFC絮凝處理。
2．1．3 助凝劑PAM投入量對絮凝效果的影響
其他條件不變，改變助凝劑PAM加入量，考
察洗煤廢水的絮凝效果。試驗結(jié)果如圖3所示。
圖3 PAM加入量對洗煤廢水COD和濁度去除率的影響
萬方數(shù)據(jù)
第32卷第2期胡江良等：用鋼渣煤矸石基聚合氯化鋁鐵絮凝劑處理洗煤廢水試驗研究·115·
加入助凝劑PAM后，通過它的吸附和“架
橋”作用，將礬花聚集到一起形成更大的絮團(tuán)，
有利于提高沉降速度和后續(xù)煤泥的脫水處理。從
圖3可知，當(dāng)PAM加入量為2．0 mL／[。時，洗煤
廢水的COD和濁度去除率最高。綜合考慮，確定
質(zhì)量濃度為0．1％的PAM加入量為2．0 mL／L。
2．1．4 攪拌強(qiáng)度對廢水絮凝效果的影響
只改變緩慢攪拌強(qiáng)度，其他條件不變，試驗結(jié)
果如圖4所示。
水
舌l(xiāng)r
籩
稍
型
愛
冥
a
o
U
100
95
90
85
50 100 150 200 250 300
緩慢攪拌強(qiáng)度／(r·min。)
圖4 攪拌強(qiáng)度對洗煤廢水COD和濁度去除率的影響
緩慢攪拌強(qiáng)度對絮凝反應(yīng)過程影響較大：攪
拌速度太大，形成的絮體容易打碎；而攪拌強(qiáng)度太
小，絮體形成又比較困難。合理的攪拌強(qiáng)度將促
進(jìn)微粒間的接觸碰撞，有利于提高絮凝效果112一。
從圖4可知，緩慢攪拌強(qiáng)度為200 r／rain時處理
效果最佳。
2．1．5 攪拌時間對廢水絮凝效果的影響
改變緩慢攪拌時間，其他條件不變，試驗結(jié)果
如圖5所示。
掌
＼
褥
鬣
粕
毯
翅
犀
o
o
U
lOO
95
90
85
2 3 4 5 6 7
攪拌時間／min
圖5 攪拌時聞對洗煤廢水COD和濁度去除率的影響
攪拌時間對于絮凝反應(yīng)的充分程度有直接影
響：攪拌時間過短，絮凝反應(yīng)不充分，絮體問的碰
撞幾率小，因而產(chǎn)生的礬花細(xì)小且松散；攪拌時間
過長，則可能會破壞已形成的絮體結(jié)構(gòu)，還會增大
能耗。由圖5可知，緩慢攪拌時間為5 rain時，絮
凝效果最佳。
2．1．6 沉降時間對廢水絮凝效果的影響
改變沉降時間，其他條件不變，試驗結(jié)果如圖
6所示。
圖6 沉降時間對洗煤廢水COD和濁度去除率的影響
沉降時間直接關(guān)系反應(yīng)器體積的大小和日處
理廢水的量及廢水處理成本。由圖6可知，隨沉
降時間延長，洗煤廢水COD和濁度去除率均不
斷增大；沉降15 min后，COD和濁度去除率趨于
穩(wěn)定。綜合考慮，沉降時間以15 rain為宜。
2．2 最佳工藝條件下的絮凝試驗
根據(jù)條件試驗確定的最佳工藝參數(shù)(絮凝劑
PAFC加人量為15 mg／L，廢水pH為6～9之
間，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．1％的PAM加入量為2．0
mL／L．劇烈攪拌2 rain(600 r／rain)、緩慢攪拌5
rain(200 r／rain)，沉降15 min)，對洗煤廢水進(jìn)行
絮凝試驗，結(jié)果見表4。
表4 綜合條件下的絮凝試驗結(jié)果
廢水(p。(。CO．L_D)／，)斛COD-去％篇漱，H
由表4可知，洗煤廢水絮凝處理后，出水中
COD和濁度分別為37 mg／L和3NUT，去除率
分別達(dá)到98．82％和99。84％，出水水質(zhì)滿足GB／
T19923—2005回用于工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)[1 3|。
3 結(jié)論
以鋼渣為鐵源、煤矸石為鋁源可以制備聚合
鋁鐵絮凝劑(PAFC)。該聚合鋁鐵絮凝劑可用于
萬方數(shù)據(jù)
濕法冶金2013年4月
處理洗煤廢水。在洗煤廢水pH為6～8，PAFC
加入量為15 mg／L，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．1％的PAM加
入量為2．0 mg／L，劇烈攪拌2 min(600 r／min)、
緩慢攪拌5min(200 r／rain)，沉降15 min條件下，
廢水COD和濁度去除率分別達(dá)到98．82％和
99．84％，出水水質(zhì)滿足GB／T1992312005回用
于工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)。該方法為鋼渣、煤矸石的開發(fā)
利用提供了新思路。
參考文獻(xiàn)：
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Test Study on Treatment of Coal Washing Wastewater Using Steel Slag and Coal Gangue
Based Polymeric Aluminum-ferric Chloride FIocculant
HU Jiang—lian91，YANG Ya—lin92，LIAN Ming—leil，LU Xiang—yul，MIAO Ying—jul
(1．Department of Chemistry and Chemical Engineering，Liupanshui NormaI College，
Liupanshui 553004，China；
2．Faculty of Life Science and Technology，Kunming University of Science and Technology，
Kunming 650224，China)
Abstract·Using steel slag and coal gangue as raw materials，preparation of polymeric aluminum ferric
chloride flocculant(PAFC)has been studied．And using the flocculant to treat coal washing waste
water，the effect of flocculation process parameters were examined．The results showed that at the
optimum conditions of coal washing water pH of 6～9，PAFC dosage of 15 mg／L，PAM dosage of 2．0
mg／L，intense mixing of 2 min(600 r／min)，slowly stirring 5 rain(200 r／min)and settling of 1 5 min，
the COD and turbidity in water meet with the GB／T1 9923--2005．
Key words：steel slag；coal gangue；flocculant；coal washing wastewater；treatment
萬方數(shù)據(jù)

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