洗煤廢水處理工藝與藥劑探討

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摘要：洗煤廢水作為選煤廠的必然產物，直接排放對環境的威脅巨大，實現對其的有效處置意義重大。以此為出發點，針對洗煤廢水常用處理工藝與藥劑展開探討，在分析洗煤廢水危害性的基礎上，對其構成與特性做出分析，并闡述其處理要求，最后針對常用的處理工藝和藥劑選擇進行綜合研討，希望能夠為洗煤廢水更加高質的處理提供幫助。

關鍵詞：洗煤廢水；危害性；處理工藝；藥劑

洗煤廠作為煤炭生產后實現精加工利用的重要手段，其在提升煤炭利用價值的同時還需要消耗大量水資源進行洗煤作業。據不完全統計，每年因洗煤作業產生的廢水超過3.0×107t，如果這些水全部直接排放至自然環境中，必然會造成嚴重的環境污染。有鑒于此，如何實現洗煤廢水的有效處理便成為選煤產業持續發展的研究重點之一。

1洗煤廢水危害性分析

洗煤作業中產生的“三廢”主要指煤泥、煤矸石和洗煤廢水（煤泥水），其中洗煤廢水對環境的危害最為嚴重，處置難度也最大。而由于洗煤用水量巨大且洗煤后生成的煤泥水中含有多種污染物質，如果無法進行有效的科學處置直接排出，在造成大量水資源浪費的同時也會污染地表水和地下水。此外，當洗煤廢水排入自然水體后，所含的顆粒懸浮物會使得自然水體變得渾濁，透光度顯著降低，對水體中藻類等水生植物的光合作用產生抑制作用，減緩其生長速度，進而導致水體氧濃度下降，水體自凈能力減弱，長期以往便會導致大量水生生物死亡，對環境造成嚴重的負面影響。

2洗煤廢水構成與特性分析

洗煤廢水中主要構成雜質包括煤泥顆粒與黏土類顆粒，顆粒濃度最高可達日常生活污水的千倍以上，是構成洗煤廢水的主要污染物。洗煤廢水中含有的這些懸浮顆粒在水中逐漸構成穩定性相對良好的膠體體系，使得其清理難度大幅提高。而由于洗煤水構成組分會隨礦區、煤種和洗煤方式的變化而發生變化，組分構成十分復雜，但其仍存在一定共性，主要包括以下幾點：a)洗煤廢水中懸浮顆粒表面多攜帶有很強的負電荷，在水中容易構成膠體分散體系，具備良好的穩定性。其原因在于，膠體顆粒多攜帶有同種電荷，彼此間會形成較強的靜電排斥，而且電位越高顆粒間的排斥力越大，在水中形成的膠體體系就越難以被破壞。這種帶電膠體往往具備良好的吸附性，在水中能夠吸附周邊的水分子，從而在顆粒表面構成一層水膜，這層水膜具備一定的保護功效，能夠避免不同帶電顆粒間的碰觸，使洗煤廢水的穩定性更強；b)高濃度洗煤廢水沉淀分離難度高，主要原因在于水中存在數量眾多的細小顆粒，這些顆粒大多較小，無法依托自身重力沉降至底部；c)對于過濾性能較佳的廢水而言，它能夠借助壓濾脫水的方式去除水中雜質。但對于濃度較高的洗煤廢水而言，由于煤泥阻力較大，使得過濾性能不佳，簡單地通過壓濾脫水難以實現處理的有效性，同時廢水處置成本高昂；d)懸浮物濃度與黏度偏高，這是洗煤廢水的主要特性；再加之煤泥密度比較小，導致處理難度進一步加大。鑒于洗煤廢水具備上述特性，因此，對于洗煤廢水的處置，關鍵難點在如何將細小顆粒凝聚成質量足夠大的絮體，從而通過沉淀的方式予以去除[1-2]。

3洗煤廢水處理要求分析

一般來說，處理達標后的洗煤廢水可以循環往復使用，譬如用于消防、除塵灑水、車輛清洗、洗煤補水、建筑施工和井下生產作業等。隨著現代科技的不斷發展和可持續政策的深入，礦井洗煤廢水在深度處理后甚至可以重新作為生活用水加以使用，有效避免了水資源的不必要浪費。現階段，洗煤廢水依據處理后用途的不同，必須達到不同的標準，具體要求如下：a)處理后的水要排放至水體中，水質必須滿足GB20426—2006煤炭工業污染物標準的要求；b)處理后的洗煤廢水如果用于井下消防、降塵、灑水等作業，則水質必須滿足GB50383—2006礦井井下消防、灑水設計規范的要求；c)處理后的洗煤廢水如果用于井下液壓支柱等設備的生產用水，則水質必須滿足MT76—2002液壓支架（柱）用乳化油、濃縮物及其高含水液壓液的要求；d)處理后的洗煤廢水如果用于城市市政用水、車輛清洗、建筑施工等作業，則水質必須滿足GB/T18920—2002城市污水再生利用城市雜用水水質的要求；e)處理后的洗煤廢水如果用于生活用水，則水質必須滿足GB5749—2006生活用水衛生標準的要求。

4洗煤廢水常用處理工藝與藥劑分析

4.1常用處理工藝。a)直接浮選→尾煤濃縮→水體壓濾。這種工藝可以快速實現洗煤水的有效閉路循環，提升精煤回用利用率，增強企業經濟效益。但是，這種工藝初期投資較大且運營成本較高，僅適用于大型煉焦煤洗選廠；b)煤泥重介洗選→尾煤濃縮→水體壓濾。這種工藝可實現粗煤泥的高精度分選且投資較少，不過其精煤泥回收下限僅為0.1mm，尾煤量相對較大，對環境有一定的污染，因此，其僅適用于全重介且難以浮煤作業的選煤場；c)煤泥水介重力選→粗煤泥回收→細煤泥濃縮壓濾。這種方法的投資成本和運行成本均低于直接浮選工藝，適用于洗選密度超過1.6kg/L的易選粗煤泥。同時，采取這種方法所得的洗煤泥量大且不易脫水，在小型煉焦選煤廠或動力煤選煤廠應用較多；d)洗煤廢水濃縮→直接回收。雖然這種工藝投資少，但經濟收益有限，煤泥脫水難度較大，不易實現洗煤水的閉路循環，多用于小型煉焦選煤廠或動力煤選煤廠；e)煤泥沉淀池。這種工藝投資和運行成本均相對較少，但由于洗煤水無法實現閉路循環，因此對環境危害較大，僅適用于小型選煤廠；f)還有一種適用于高寒或缺水地區的洗煤工藝，即干法煤矸石分選工藝。這種工藝流程簡單、投資成本低廉且節水減能，具備良好的經濟效益，但分選效果不如濕選好[3-5]。4.2常用藥劑分析。在洗選作業中，應用最為普遍的藥劑為有機高分子絮凝劑，在此對其中具有代表性的鋁鹽絮凝劑和鐵鹽絮凝劑的研究成果進行概述。在鋁鹽絮凝劑方面，李瑞琴等人通過研究發現，聚合氯化鋁鐵和聚合氯化鋁兩者均對洗煤廢水有較好的處理效果，但前者更優于后者；符建中等人研發出了一種新型的高效鋁鹽絮凝劑，即無機高分子鐵鈣鋁。除去單一絮凝劑的使用外，多絮凝劑聯合應用同樣是現階段發展的重點方向之一。吳成妍等人通過硫酸鋁與聚丙烯酰胺的組合使用，在實現洗煤廢水閉路循環的同時，將尾煤濃縮機的溢流水質量濃度自90g/L縮減至0.36g/L，兩者的配合實現了去污效果的顯著提升。在鐵鹽絮凝劑方面，徐光輝等人在洗煤廢水中使用聚合硫酸鐵，應用效果良好，出水指標均達到標準值；宋永會等人在洗煤廢水的處理中使用聚硅硫酸鐵，僅使用很小的劑量便將洗煤廢水污濁度由580減小至10；白子青等人運用巨氧硫酸鐵和聚丙烯酰胺共同處理洗煤廢水，顆粒凝集率高且沉降迅速，處理后的水質透光率可達80%以上；柳迎紅等人使用兩藥劑三點加藥的方法處理洗煤廢水，即先加入聚丙烯酰胺，再加入聚氧硫酸鐵，最后再加入聚丙烯酰胺，使得廢水懸浮物質量濃度由10g/L縮減至0.26g/L，實現了洗煤廢水的閉路循環。在具體的應用中，洗煤廢水處理所用藥劑必須結合廢水水質、水中組成成分與濃度、水質pH值等多個重要因素進行判定，而且藥劑的具體使用量也會因水質存在差別[6-7]。

5結語

洗煤廢水的有效科學處置是國家現代化可持續發展的必然需求，是環境與人和諧共處的必然選擇，煤礦管理者應當充分重視這一問題，針對選煤作業組織專業技術力量開展針對性的分析研究，從而制訂具有針對性的洗煤廢水處理工藝，選擇最適宜的處理藥劑，實現對洗煤廢水的最優化處理，為礦井的綜合效益提升提供保障。

參考文獻：

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［2］張晨星.礦井水資源化優化配置及高鐵錳礦井水處理工藝優化［D］.邯鄲：河北工程大學，2017.

［3］紀欽洪，于廣欣，張振家.煤化工含鹽廢水處理與綜合利用探討［J］.水處理技術，2014，40(11)：8-12.

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［5］張先，楊靜，李福勤，等.新型氣浮工藝處理洗煤廢水的影響因素分析［J］.煤炭工程，2007(1)：76-78.

［6］李亞峰，胡筱敏，陳健，等.高濃度洗煤廢水處理技術與工程實踐［J］.工業水處理，2004(12)：68-70.

［7］李梅，黃廷林，汪國雅.洗煤廢水高效處理的實驗研究［J］.西安建筑科技大學學報(自然科學版)，2002(1)：38-41.

作者:郭創業 單位:山西汾河焦煤股份有限公司