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用钢渣煤矸石基聚合氯化铝铁絮凝剂处理洗煤废水试验研究

文档作者：胡江良1，杨亚玲2，连明磊1，卢香宇1，缪应菊1 文档来源： 1．六盘水师范学院化学与化学工程系 2．昆明理工大学生命科学与技术学院		点击数：	更新时间： 2024年06月14日
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第32卷第2期(总第128期)
2013年4月
湿法冶金
Hydrometallurgy of China
V01．32 No．2(Sum．128)
Apr．2013
用钢渣煤矸石基聚合氯化铝铁絮凝剂处理
洗煤废水试验研究
胡江良1，杨亚玲2，连明磊1，卢香宇1，缪应菊1
(1．六盘水师范学院化学与化学工程系，贵州六盘水553004；
2．昆明理工大学生命科学与技术学院，云南昆明650224)
摘要：研究了以钢渣煤矸石为原料制备聚合氯化铝铁(PAFC)絮凝剂，并用于处理洗煤废水，对影响絮凝效果
的工艺参数进行了优化。结果表明：在洗煤废水pH为6～9，PAFC加人量15 mg／L，质量分数为0．1％的助
凝剂PAM加入量为2．0 mg／1，，剧烈搅拌2 min(600 r／min)、缓慢搅拌5 min(200 r／rain)，沉降时间15 rain
条件下，出水COD和浊度分别为37 mg／L和3NUT，去除率分别达到98．82％和99．84％，出水质量满足
GB／T19923 2005回用于工业用水标准。试验结果为钢渣和煤矸石的开发利用提供了新思路。
关键词：钢渣；煤矸石；絮凝剂；洗煤废水；处理
中图分类号：X752 文献标志码：A 文章编号：1009—2617(2013)02—0113-04
洗煤废水是湿法选煤过程产生的工业废水，
其中含有大量煤泥颗粒，通常称为“煤泥水”，是
煤矿的主要污染源之一[1]。这类废水具有悬浮物
浓度高、细小颗粒含量高、表面带有较强负电荷、
黏度大、过滤性能差等特点，是一种稳定的胶体体
系，久置不沉，难于处理[24]。目前，洗煤废水的处
理大多采用絮凝沉淀法[5]。絮凝技术的关键是絮
凝剂的选择，良好的絮凝剂不仅可以很好地发挥
絮凝技术的优势，而且可以改善沉降絮体的性
质，有利于提高絮体的脱水性[6]。
钢渣和煤矸石是钢铁工业和煤矿采集工业的
废料，产出量大。钢渣和煤矸石中分别含有相当
量的铁和铝(7]，以钢渣、煤矸石为原料制取无机高
分子絮凝剂并用于洗煤废水的处理已有研究[7。9]。
试验研究了以钢渣为铁源、煤矸石为铝源制备高
效无机高分子聚合铝铁絮凝剂(PAFC)，并用于
处理洗煤废水。
1 试验部分
1．1 试验仪器与材料
原料与试剂：钢渣，贵州某钢厂提供，其化学
组成见表1；煤矸石，贵州某煤矿提供，其化学组
成见表2；洗煤废水，取自贵州某洗煤厂，其水质
指标见表3。
表1 钢渣的主要化学组成％
pH p(COD)／(mg·L1) 浊度／NTU 温度／℃
8．17 3123 2687 221．2
1．2 主要仪器和试剂
仪器：pHA一3C型酸度计，温度计，JJ一1A数
显电动搅拌器，XL—V型箱形高温炉，78—1磁力加
热搅拌器，DK一98—1I万用电炉，烘箱，FAl004型
电子天平，恒温水浴锅。
收稿日期：2012-07—05
基金项目：贵州省煤炭资源清洁高效利用科研实验平台项目资助(黔科$h[zolll4003)；六盘水市科技计划项目资I功(52020-2011—05)。
作者简介：胡江良(1981一)，男，硕士，讲师，主要研究方向为天然产物和水处理。E—mail：hjl020221@yahoo．com．cn。
万方数据
· 114 · 湿法冶金2013年4月
试剂：聚丙稀酰胺(PAM)，重铬酸钾，硅藻
土，邻菲哕啉，硫酸，硫酸银，硫酸亚铁胺，碳酸钙，
盐酸。所有试剂均为分析纯。
1．3 分析方法
废水COD采用重铬酸钾法测定，浊度采用
目视比浊法测定[1⋯。
1．4 去除率的计算
COD去除率计算公式为
功=u×100％，
lDo
浊度去除率计算公式为
772一下,1，A 1， 一—7o石--一．／A×＼100UU％／0，，
A 0
式中：邱，10分别为原水、处理后出水中COD质量浓度，
rag／L；Xo，X分别为原水、处理后出水浊度，NUT。
1．5 絮凝剂的制备
将煤矸石破碎、研磨、过60目筛，在一定温
度下焙烧一定时间，常压下按一定配比与一定浓
度盐酸、一定量钢渣粉(一60目)混合后装入带有
回流冷凝管的三口瓶中，在110℃下反应一定时
间后，冷却、过滤，滤液用CaCO。调pH，得棕红
色PAFC产品。
1．6 PAFC絮凝试验
取300 mL洗煤废水，以石灰乳调pH为6～
9，加入一定量聚合铝铁絮凝剂，剧烈搅拌2 min
(600 r／rain)，然后加入质量分数为0．1％的聚丙
烯酰胺(PAM)助凝剂，缓慢搅拌5 min(200
r／min)。搅拌结束后，缓慢提起搅拌棒，静置15
min。在距离液面2～3 CITI处，用吸管吸取上清
液，测定COD及浊度。
2 试验结果与讨论
2．1 最佳絮凝参数的确定
2．1．1 PAFC加入量对洗煤废水浊度和COD去
除率的影响
改变PAFC加人量，考察其对洗煤废水浊度
和COD去除率的影响，试验结果如图1所示。可
以看出：絮凝剂加入量较少时，絮凝反应不充分，
废水中的胶体未被破坏，矾花没有充分形成；随着
PAFC投入量的增加，COD和浊度去除率逐渐增
大；PAFC加入量达到15 mg／L后，COD和浊度
去除率增加不明显。综合考虑，确定PAFC的最
佳加入量为15 mg／L。
图1 PAFC的加入量对COD和浊度去除率的影响
2．1．2 洗煤废水pH对ODD和浊度去除率的影响
调节洗煤废水pH，考察其对COD和浊度去
除率的影响。结果如图2所示。
图2 洗煤废水的pH对COD和浊度去除率的影响
pH会影响絮凝剂在水中的存在形态，进而
影响处理效果[11|。从图2可知：随洗煤废水pH
升高，COD和浊度去除率增大显著；pH为6～9
范围时，COD和浊度去除率均在83％以上，效果
较好；继续增大pH，COD和浊度去除率均急剧下
降。该洗煤废水pH在8．17左右，正好在PAFC
絮凝剂使用最佳pH范围之内，故可以不调节洗
煤废水pH，直接用PAFC絮凝处理。
2．1．3 助凝剂PAM投入量对絮凝效果的影响
其他条件不变，改变助凝剂PAM加入量，考
察洗煤废水的絮凝效果。试验结果如图3所示。
图3 PAM加入量对洗煤废水COD和浊度去除率的影响
万方数据
第32卷第2期胡江良等：用钢渣煤矸石基聚合氯化铝铁絮凝剂处理洗煤废水试验研究·115·
加入助凝剂PAM后，通过它的吸附和“架
桥”作用，将矾花聚集到一起形成更大的絮团，
有利于提高沉降速度和后续煤泥的脱水处理。从
图3可知，当PAM加入量为2．0 mL／[。时，洗煤
废水的COD和浊度去除率最高。综合考虑，确定
质量浓度为0．1％的PAM加入量为2．0 mL／L。
2．1．4 搅拌强度对废水絮凝效果的影响
只改变缓慢搅拌强度，其他条件不变，试验结
果如图4所示。
水
舌lr
笾
稍
型
爱
冥
a
o
U
100
95
90
85
50 100 150 200 250 300
缓慢搅拌强度／(r·min。)
图4 搅拌强度对洗煤废水COD和浊度去除率的影响
缓慢搅拌强度对絮凝反应过程影响较大：搅
拌速度太大，形成的絮体容易打碎；而搅拌强度太
小，絮体形成又比较困难。合理的搅拌强度将促
进微粒间的接触碰撞，有利于提高絮凝效果112一。
从图4可知，缓慢搅拌强度为200 r／rain时处理
效果最佳。
2．1．5 搅拌时间对废水絮凝效果的影响
改变缓慢搅拌时间，其他条件不变，试验结果
如图5所示。
掌
＼
褥
鬣
粕
毯
翅
犀
o
o
U
lOO
95
90
85
2 3 4 5 6 7
搅拌时间／min
图5 搅拌时闻对洗煤废水COD和浊度去除率的影响
搅拌时间对于絮凝反应的充分程度有直接影
响：搅拌时间过短，絮凝反应不充分，絮体问的碰
撞几率小，因而产生的矾花细小且松散；搅拌时间
过长，则可能会破坏已形成的絮体结构，还会增大
能耗。由图5可知，缓慢搅拌时间为5 rain时，絮
凝效果最佳。
2．1．6 沉降时间对废水絮凝效果的影响
改变沉降时间，其他条件不变，试验结果如图
6所示。
图6 沉降时间对洗煤废水COD和浊度去除率的影响
沉降时间直接关系反应器体积的大小和日处
理废水的量及废水处理成本。由图6可知，随沉
降时间延长，洗煤废水COD和浊度去除率均不
断增大；沉降15 min后，COD和浊度去除率趋于
稳定。综合考虑，沉降时间以15 rain为宜。
2．2 最佳工艺条件下的絮凝试验
根据条件试验确定的最佳工艺参数(絮凝剂
PAFC加人量为15 mg／L，废水pH为6～9之
间，质量分数为0．1％的PAM加入量为2．0
mL／L．剧烈搅拌2 rain(600 r／rain)、缓慢搅拌5
rain(200 r／rain)，沉降15 min)，对洗煤废水进行
絮凝试验，结果见表4。
表4 综合条件下的絮凝试验结果
废水(p。(。CO．L_D)／，)斛COD-去％篇漱，H
由表4可知，洗煤废水絮凝处理后，出水中
COD和浊度分别为37 mg／L和3NUT，去除率
分别达到98．82％和99。84％，出水水质满足GB／
T19923—2005回用于工业用水标准[1 3|。
3 结论
以钢渣为铁源、煤矸石为铝源可以制备聚合
铝铁絮凝剂(PAFC)。该聚合铝铁絮凝剂可用于
万方数据
湿法冶金2013年4月
处理洗煤废水。在洗煤废水pH为6～8，PAFC
加入量为15 mg／L，质量分数为0．1％的PAM加
入量为2．0 mg／L，剧烈搅拌2 min(600 r／min)、
缓慢搅拌5min(200 r／rain)，沉降15 min条件下，
废水COD和浊度去除率分别达到98．82％和
99．84％，出水水质满足GB／T1992312005回用
于工业用水标准。该方法为钢渣、煤矸石的开发
利用提供了新思路。
参考文献：
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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
万方数据

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