煤礦在選煤過程中耗費大量清水，同時產生大量洗煤廢水。若洗煤廢水不經處理直接排人水體， 會對周邊環境造成很大的破壞。煤礦洗煤廢水分 為兩類：第一類是低濃度洗煤廢水，由煤質較好的 原煤洗選時產生，處理容易，用濃縮沉淀法即可有 效凈化;另一類是高濃度洗煤廢水，由地質年代較 短、灰分和雜志含量較高的年輕煤種洗選時所產 生，其懸浮物濃度（SS)和化學耗氧量（CODcr)都很 高，煤泥顆粒表面的Z電位也很高，穩定性高，很難 自然沉降，因而處理難度大[1]。

　　

　　本研究以江西某大型煤礦為目標，該礦采用濕 法選煤，產生大量洗煤廢水。該礦煤泥水處理采用 典型的煤泥分選一尾礦濃縮一壓濾工藝。該礦開 采到斷層時，此部分原煤遇水易泥化，產生的洗煤 廢水濃度高，顆粒細小，久置不沉，原有的處理工藝 滿足不了相關洗煤標準。因此，采用新型、高效的 潔凈煤技術對其進行改造，使其達標并實現洗煤廢 水的循環利用具有重要的現實意義。

　　

　　1實驗部分1. 1實驗原料聚丙烯酰胺（PAM)，工業級(分子量700?1300 萬），蘇州晟宇工貿公司；氯化鈣（CaCl2)、氯化鐵 (FeCl3)和氧化鈣（CaO)，分析純，均購自廣州化學 試劑廠。

　　

　　1.2高濃度洗煤廢水的特征參數、處理方法及評價 指標該礦的高濃度洗煤廢水主要具有如下特點：顆 粒表面負電荷較多;SS濃度和COD濃度很高、細小顆粒含量高、粘度大；污泥比阻大，因此過濾性能 差[1]。通常認為，在上述諸多因素中，表面負電荷和 粒徑太小是導致廢水難以處理的兩個最重要原因[2]。

　　

　　廢水的SS值為40500mg/mL，CODcr值為 16580爪&/爪二4只值為8.10~8.30，懸浮物平均粒徑 為70pm，Z電位-74. 5mV，水樣的SS值和CODcr值 分別根據 GB 11914 -1989 和 GB 119014 -1989 測定。

　　

　　取廢水樣100mL，投加一定質量濃度的絮凝劑 溶液，以100r/min速度攪拌1min，然后添加人量程 為100mL的量筒沉淀，觀察實驗現象，同時記錄不 同時間的絮體高度，指定時間內其值越小，表明絮 凝效果越好。用同樣的制樣方法，使絮凝劑充分分 散，用秒表記錄懸浮粒子界面運動一定距離所用的 時間，計算平均沉降速率，其數值越大，表明絮凝劑 使懸浮物沉淀得越快;清水分離率的測定根據絮凝 后上層清水的體積占原水的體積分數測定，其數值 越大，表明處理后再利用的水量越多;而清水SS值 越小，表明處理水的懸浮物含量越少，水質越好。

　　

　　2結果與討論 2.1無機混凝劑的優化根據該礦洗煤廢水的特點，經過理論分析，優 選出4種無機藥劑CaCl2、聚合氯化鋁（PAC)、FeCl3 和CaO進行對比實驗，結果如圖1和表1所示。由 圖1可以看出，在相同的時間內，加人CaCl2絮凝劑 溶液后，絮凝體高度最低，210min后其高度只有 48mm，比最高為92mm的CaO的數值幾乎低了一 半，這表明同等條件下CaCl2絮凝效果最好。表1也 同樣表明，CaCl2處理效果最好，其三項指標都是最好 的。實驗中發現，洗煤廢水加人CaCl2后，迅速發生絮 凝反應，泥水分層明顯，能夠看見泥面緩緩下降，但沉 降速度還是較慢，形成的顆粒較細小，上層清液可以 看見部分細微的絮狀物，且凝聚體的過濾性能差，難 于進一步脫水，事實上很難在實際工程中應用，因此 必須另加其它類型絮凝劑，以提升綜合效果。

　　

　　表1各種絮凝劑的沉降效果Table 1 Sedimentation efficiencies of the flocculants絮凝劑清水分離率/%平均沉降速 度/ ( mm/s )清水SS 值/(mg/L)

　　

　　FeCl3570. 0067480CaCl2680. 02310PAC650. 0067380CaO390. 0056002.2 PAM的使用效果及其與CaCl2復合使用的條 件優化以前的研究結果表明，為了提高絮凝效果并實 現可操作性，當無機混凝劑和高分子有機絮凝劑配 合使用時，效果更佳[3]。在洗煤廢水的處理過程 中，應用PAM是一種常用的高分子絮凝劑[4]。它具 有線性結構，水溶性好。PAM不僅能夠使煤泥顆粒 發生凝聚，加快沉淀速度，而且可改善沉淀煤泥的 脫水性能[5]。考慮到CaCl2和PAM的加人量及加藥 后的攪拌時間都有可能影響沉淀速率，因此以正交 實驗法優化實驗條件。每次取洗煤廢水100mL，加 人質量分數為2%的CaCl2溶液，攪拌，再加人質量 分數為0. 1 %的PAM溶液，再攪拌，然后靜置沉降， 計算絮體沉降速度，保持攪拌速度為100r/min。正 交實驗結果及方差分析見表2和表3。

　　

　　表2正交實驗結果Table 2 Results of the orthogonal experiment序號CaCl2加入量/mL攪拌時間/sPAM加入量/mL攪拌時間/s空白樣沉降速率/( mm/s)SS/(mg/L)

　　

　　113023010. 222198216036020. 346130319049030. 62610241120512040. 527120523039040.517107續表2序號CaCl2加入量/mL攪拌時間/s PAM加入量/mL攪拌時間/s空白樣沉降速率/(mm/s)SS/( mg/L)

　　

　　6260212030. 339155729053020.724958212046010. 542879330412020. 785981036059011. 267651139026040.38415012312033030.4981031343056031. 039951446043040. 78310015490312010.53110516412029020.341153K11.7212. 5631. 2862. 2272.562——&2. 1222. 7351. 8922.3112. 196——K32. 9342. 2652. 7362. 7512.502——K42. 6941.9083. 5572. 1822.211——表3方差分析結果Table 3 Results of the variance analysis項目偏差平方和自由度均方FF^顯著性CaCl2投加量0. 22730.0769. 59. 28顯著投CaCl2后攪拌時間0. 09930. 0334. 125—不顯著PAM投加量0. 73730. 24630. 75—特別顯著投PAM后攪拌時間0. 05230. 0172. 125—不顯著誤差0. 02530. 008———總和1. 1415————根據正交實驗結果及方差分析知，最佳實驗條 件是濃度為600mg/L的CaCl2用量為3mL，攪拌時 間為60s，濃度為50mg/L的PAM用量為5mL，攪拌 時間為90s。影響洗煤廢水沉降速度的主要因素是 PAM的用量，隨著PAM量增大，沉降速度明顯加 快;其次是氯化鈣的用量，其余兩個因素影響相對 較小。PAM的用量對沉降速度的影響非常大，當其 投加量為40mg/L時，沉淀速率平均值超過 0. 68mm/s以上。故施工中可適當控制PAM用量， 既降低成本，又可保證相當的速度，使廢水中形成 可有效過濾的絮凝體。

　　

　　2.3最佳組合條件的驗證按正交實驗結果，取實驗水樣件進行測試，結 果如圖2和表4所示。上述實驗結果說明采用 CaCl2 + PAM工藝處理該洗煤廢水，可以達到滿意 的處理效果，不僅可以分離出73%的清水，而且清 水的SS值和CODcr都低于煤礦廢水的國家排放 標準和回用標準。處理后的廢水pH基本不變，可 以全部回用于洗煤，實現洗煤廢水的閉路循環，改 善了絮凝體的過濾性能，同時提高了煤泥的脫水 性能。

　　

　　程進行相應改進。工藝流程如圖3所示，主要構筑 物及設備見表5。

　　

　　表4最佳條件下的實驗結果 Table 4 Experimental Results under optimal conditions項目清水分離率/%清水SS/(mg/L)清水CODcr/ (m^L)清水pH沉淀速率/(mm/ s)

　　

　　數值73.572388. 131.4332.4工程應用與運行結果2.4. 1工藝流程圖根據實驗研究提出的治理方案和設計參數，并 充分利用該煤礦的處理設施，對洗煤廢水的治理工表5主要構筑物及設備一覽表Table 5 List of the main equipments used for waste water treatment名稱規格量備注混凝池14. 0 x 2. 0 x 4. 0m31進行混凝，時間20min混凝池24. 0 x 2. 0 x 4. 0m31強化混凝，時間20min輻流式沉淀池1500m3,直徑 20m,深 5 m1進行泥水分離，污泥由污泥泵抽出至板框壓濾機清水池1500m31儲存清水，回用洗煤CaCl2加藥罐D =3. 2m,h =4. 0m,32m31配制儲存CaCl2溶液防腐加藥栗流量 1500Vh,壓力 0. 3 MPa,功率 0. 75 kw21用1備攪拌機N = 250r/min ,N = 3. 0kw1—PAM加藥罐D =3. 2m,h =4. 0m,32m31配制儲存 PAM 溶液加藥栗流量 1500Vh,壓力 0. 3 MPa,功率 0. 75 kw^11用1備攪拌機N = 130r/min,N =3 kw1—污泥泵流量 150 m3 /h,揚程 15 m, 1450r/ min,功率 11 k^w21用1備清水栗流量 400m3/h,揚程 32m, 1450r/min,功率 30k^w21用1備清水泵流量 15mVh,揚程 18. 5m，2900r/min，功率 2. 2kw^21用1備2. 4. 2工藝說明(1)廢水部分：洗煤廢水自流至混凝池1,加人 CaCl2發生混凝反應后流人混凝池2 ,繼續強化混凝 反應，充分反應后的廢水流人輻流式沉淀池進行泥 水分離，沉淀之后的水流至清水池儲存，全部用于 洗煤，實現洗煤廢水的閉路循環。

　　

　　(2)污泥部分：污泥來自于沉淀池，由污泥栗栗 至板框壓濾機進行壓濾脫水，煤餅外售。

　　

　　(3)加藥部分：混凝池1中加人CaCl2，投人量為 600mg/L,混凝池2中加人PAM,投藥量為40mg/L。 2.5運行效果該廢水處理系統自運行以來，日處理洗煤廢 水6000m3 ,處理效果穩定，清水的各項指標均達 到排放和回用洗煤的標準，處理水全部回用洗 煤，實現了閉路循環，處理效果見表6。實踐證 明，采用CaCl2 + PAM工藝處理該洗煤廢水是可 行的。

　　

　　表6處理效果數據指標 Table 6 Treatment efficiency of the waste water for coal washing進水出水SS/(m^L)COD/(m^L)pHSS/(m^L)COD/(m^L)pH38654154618. 1367458. 1539123156508. 1170448. 1440289161168. 2073478. 2339974159908. 2565458. 2740678159528. 1875508. 222.6經濟指標和工程效益藥劑費：氯化鈣的投藥量為600mg/L, CaCl2的 市售價格大約950元/噸，合人民幣0.57元/m3; PAM的投藥量為40mg/L,其市售價約30000元/ 噸，合為1.2元/m3。藥劑費合計為1.77元/m3。