阜新矿区矿井水资源化混凝实验研究.pdf

第 “卷 第期中国矿业大学学报 ’ 文章编号 “ “ A B C D E “ C 阜新矿区矿井水资源化混凝实验研究 肖利萍F于洋 D辽宁工程技术大学 土木建筑工程学院市政工程系F辽宁 阜新“ E 摘要针对阜新矿区严重缺水和矿井水资源化已势在必行的现状F进行了矿井水资源化的混凝 实验研究’模拟净水生产工艺的混合搅拌条件F对无机高分子混凝剂聚合氯化铝D G H0 E I聚合硫 酸铁D G J K E和有机高分子混凝剂聚丙烯酰胺D G H9E进行了单一投加和配合投加的混凝实验研 究F结果表明采用G H0和 G H9配合投加混凝效果最佳F 最佳投药量分别为L F ’ M N O F最佳 P Q值为R F 混凝沉淀后上清液浊度达到 ’ L E 0 5 3 8 总硬度H I JK LM N“O 浊度H *色度 PQH I JK LM N“O 总溶解性固体硫酸盐氟化物 细菌总数H I个LJM N“O 大肠菌群H I个LM N“O 矿井水 - R ““ S T“S U R - R “ UT T “ U 饮用水标准 R T S“ T“ T “ “ S V . 实验原理 水中大量的胶体微粒带有电荷I如粘土微粒一 般带有负电荷O 在静电斥力W布朗运动和微粒表面 水化膜的作用下’用自然沉淀的方法使其与水分 离是不行的’其中静电斥力是使胶体稳定的主要因 素向水中投加带有相反电荷的混凝剂I如对粘土 投加带正电荷的混凝剂O ’进行电性中和和压缩双 电层以导致胶体微粒相互凝聚’此时水化膜和布朗 运动也随之降低与消失胶体微粒稳定因素被破坏 了I当凝聚形成的絮团较小时可考虑投加有机高分 子混凝剂进行吸附架桥作用O ’在一定水力条件下 形成了较大的絮凝体X矾花混凝过程的最后目 的’是为产生一种结实而比重大的大粒矾花’用以 处理水中的悬浮物与胶体杂质’而大粒矾花的形 成与水中的浑浊度W化学成份W ,值W水温W混凝 剂的种类与数量’搅拌时的水流速度梯度W混合与 絮体形成时间等等因素有关’由于影响因素复杂’ 在工程应用中’都是通过实验来确定最佳设计参 数Y R Z无机高分子混凝剂在水溶液中能形成多核羟 基配合物’具有更多的电荷和更大的表面积’其絮 凝性能也就更好’如聚合氯化铝I [ \] ’其分子式为 Y \I _,O‘] U N‘ZaO 能 形 成 \ S b’ Y \ I _,O Z b’ \ I _,OS’Y \I _,ORZ b’Y \ I _,O Z T b’Y \ S I _,ORZ T b’ Y \ RI _,OcZ R b’ Y \ UI _,O“ RZ R b’ Y \ U I _,O“ TZ S b’ Y \ -I _,O“ -Z R b’ Y \ cI _,O Z R b’ Y \ - I _,O“ -Z R b’ Y \ “ SI _,OS RZ T b’ Y \ “ cI _,OR dZ T b等聚 合形态e聚合硫酸铁I [ f g ’其分子式为Y f h I _,O‘ I g _ROS N ‘ Z aO能 形 成Y f hI _,OSZ S b’Y f h I _,OZ R b’ Y f h SI _,ORZ T b’ Y f h RI _,OUZ U b等聚合形 态e有机高分子混凝剂大多是线型高分子聚合物’ 主要功能是吸附架桥作用’如聚丙烯酰胺I [ \i’ 其分子式为 ] ,] , ] _, j k l m ‘ O是水溶性线型高 分子聚合物’利用[ \i的静电吸引W氢键W憎水键 与特性反应对胶体电荷的中和W架桥作用’使之在 被吸附的粒子间形成n桥联o ’产生絮团’而加速微 粒子的下沉Y T Z 混凝实验俗称烧杯试验’可用性强’信息可靠’ 在技术应用上有相当丰富的经验可确定最适宜 的混凝剂W助凝剂及其投加量e评价混凝剂与助凝 剂的投加顺序e各种混合的水力条件e预测水流短 路的影响e预测过滤后的水质等本实验采用模拟 法’使生产中的混合与反应过程’在烧杯中模拟出 现’使 之 能 真 实 的 反 映 出 p 值 是 本 实 验 的 关 键Y U Z V V 实验装置 主要实验仪器采用 “ O六联定时变速搅拌器 q Q r s U “型“台 O光电浊度仪 p q g s S型“台 S O“ JM烧杯U只R O酸度计“台 Y - Z V t 实验方法 考虑到矿井水中的颗粒物主要由煤粉组成’悬 浮物粒度小’比重轻’一般是“ RK H u JS左右’大约 是泥砂密度的“ H ’且煤粉与一般无机混凝剂的亲 和能力较弱’有些颗粒细小的煤粉难以为药剂所凝 聚Y c Z’故采用高分子混凝剂’优先选择如下S种混 凝剂聚合氯化铝I [ \] O ’聚合硫酸铁I [ f g O ’聚丙 烯酰胺I [ \iO ’进行单一投加混凝剂以及混凝剂 配合投加的一系列混凝实验’最后确定最佳混凝剂 及其最佳投加量W最佳 ,值’从而为生产实际提 供设计参数Y d Z经快速搅拌I S v H Jw x O “Jw x ’再 中速搅拌I “ v H Jw x O “Jw x I混凝剂配合投加时’ 此搅拌结束后再加入[ \i溶液Y “ ZO ’随后缓慢速 搅 拌I T v H Jw x O “ Jw x ’并观察记录矾花形成情 况’静置沉淀 Jw x ’同时观察记录矾花沉淀情况 和取上清液测定浊度及 ,值浊度越低’效果越 好 t 结果与讨论 t . 单一混凝剂最佳投药量 单一药剂用量实验结果见图“ ’ 根据图“ ’ 分析’ S种混凝剂单一投加在最佳 投药量时都可达到最佳混凝作用’互相比较后发 现投加[ \]可达到的上清液浊度为c *’ [ f g达到的浊度为“ *’ [ \i达到的浊度为 “ T T *’所以[ \]有较好的混凝作用’最佳投 S“ 第期肖莉萍等阜新矿区矿井水资源化混凝实验研究 万方数据 药量为 “ - , 6 8 周如禄,煤矿含悬浮物矿井水净化处理技术探讨 6 9 8 ,煤矿环境保护 - 7 7 5 7 7 - , 6 8 陈立丰,聚合氯化铝聚丙烯酰胺复合絮凝剂处理不 同浊度水的研究6 9 8 ,水处理技术 7 4 - ; 5 * , 6 7 8 李亨枝,聚丙烯酰胺在净水生产中的应用6 9 8 ,中国 给水排水 7 7 * 5 * - * , A 2 B C D .B E F G H I B J B G C K LM EG N D E /D E D E /O C G D E G / B GPJ G Q H BRG F B C I B J M S C K BPJ D E / M G / S H G F D M EB F L M T D EU S A D E M G H D E D E /’C B G V W ’X1 D 2 D E / YP YG E / Z K L M M H M [ D \ D H E / D E B B C D E /G E T’C K L D F B K F S C B 1 D G M E D E /] B K L E D K G H PE D \ B C J D F U S A D E 1 D G M E D E /7 - L D E G _ ‘ a b c d e b 5’D .D E /G F F L B2 C M Q H B . M [ fG F B CJ L M C F G / BD EU S A D E.D E D E /G C B G F L BB A 2 B C D .B E F G H C B J B G C K LM E .G N D E /F L B .D E D E /T C G D E G / B GS J G Q H B fG F B C C B J M S C K B fG J K G C C D B TM S F ,] L B D E M C / G E D K 2 M H .B C D K K M G / S H G E F J ’ U Z G E TM C / G E D K2 M H .B C D KK M G / S H G E F ’ fB C BF B J F B T[ M CF L BM 2 F D .S . G .M S E FS J B T[ M C 2 S C D [ D E /F L BfG F B C ,] L BC B J S H F J L M fJF L G F F L B ’ g ’ L G JM 2 F D .S . B [ [ B K F JG E TF L B D CT M J G / BD J* G E T , -./ 0 1C B J 2 B K F D \ B H “G E TF L BM 2 F D .S .2 3\ G H S BD J4 fL D K L.G C B J S H F D EGfG F B C F S C Q D T D F M [ , *h] PG E TD EG/ M M TfG F B C i S G H D F C B T S K D E // C B G F H F L BF C B G F .B E F K M J F .G N D E /F L B.D E D E /T C G D E G / BG S J G Q H BfG F B C C B J M S C K B , jk lm n c o a 5.D E D E /T C G D E G / B “fG F B C C B J M S C K B “F S C Q D T D F “K M G / S H G F D M E “K M G / S H G E F *7- 第-期肖莉萍等5阜新矿区矿井水资源化混凝实验研究 万方数据