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《北京林业大学》 2019年
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煤矿矿井废水絮凝药剂的优化研究

张怡晓  
【摘要】:混凝处理是最常用的处理煤矿矿井废水的方法,而絮凝剂起着关键的因素。本研究采用物理共混法制备絮凝剂,并优选、优化制备出聚合硅酸铝铁-阴离子型聚丙烯酰胺(PSAF-APAM),应用处理煤矿矿井水降低COD与浊度的浓度,并确定混凝沉淀的最佳工艺条件,使之COD与浊度达到地表水II级标准,解决目前由于絮凝药剂选用不当与之使用运行工艺条件造成的煤矿矿井水处理药剂投加量高、效果差的问题,并根据试验参数进行絮凝沉淀池的设计。通过单因素法分析复合絮凝剂制备过程中pH、温度、时间、聚硅酸铝铁与阴离子型聚丙烯酰胺配比各因素对絮凝效果的影响,并通过正交试验确定复合絮凝剂最佳制备条件PSAF:APAM配比为10:1,pH值为2,混合时间为1h,温度为40℃。表征证明,聚硅酸铝铁(PSAF)与阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)的结合,综合了两种絮凝剂的优点,增大了絮凝剂的吸附表面积,APAM的添加增加了聚合硅酸铝铁的吸附架桥、网捕与电中和作用。通过煤矿矿井水处理研究,确定PSAF-APAM复合絮凝剂处理矿井废水采用混凝沉淀时最优条件为:复合絮凝剂最佳投加量为60.00 mg/L,降低温度对絮凝效果的影响,无需调节pH值仍达到最佳处理效果,快速搅拌,即实际运行凝聚阶段,时间为2 min、速率为500 r/min;慢速搅拌,即实际运行矾化阶段,时间为5 min、速率为120r/min;并且静置沉淀时间为2h,即实际运行停留时间为2h。运行此条件,复合絮凝剂处理矿井水,COD与浊度去除效果98.00%与99.34%,剩余量分别为4.00 mg/L、1.45 NTU,达到了地表水II级标准。并且与煤矿原絮凝剂对比效率各自提高2.54%、11.57%,投加量降低40%,每吨水处理成本降低了 0.07元。本研究制备的复合絮凝剂PSAF-APAM具有高效、节约的絮凝剂,有一定的推广价值与研究价值。通过对絮凝-斜板沉淀池设计计算,处理水量为12000 m3/d,絮凝池3个规格为3.3×3.3×3.3 m;斜板沉淀池规格为16×14×5 m。
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