李志輝 吳海軍

(1北京興電國(guó)際工程管理公司,北京 100048;2邯鄲市市政污水處理有限責(zé)任公司,河北邯鄲 056002)

常規(guī)礦井水處理的試驗(yàn)研究

李志輝1吳海軍2

(1北京興電國(guó)際工程管理公司,北京 100048;2邯鄲市市政污水處理有限責(zé)任公司,河北邯鄲 056002)

針對(duì)常規(guī)礦井水的特點(diǎn),采用混凝沉淀法對(duì)礦井水處理,通過(guò)多指標(biāo)正交試驗(yàn)的綜合平衡分析法,得出最佳的運(yùn)行參數(shù)為:采用聚合氯化鋁混凝劑,投加量為 80mg/L,攪拌時(shí)間為2min,沉淀時(shí)間為 15min。

礦井水;混凝;正交試驗(yàn)

煤炭開(kāi)采過(guò)程中要排放大量的廢水,我國(guó)每年的礦井水排放量達(dá) 22×108m3。一般礦井水的主要污染物有懸浮物、化學(xué)耗氧(COD)和石油類物質(zhì)[1]。大部分礦區(qū)中污染物與水一起排入河流,不但降低了水體質(zhì)量,影響了水體的使用價(jià)值和水生生物的生長(zhǎng),而且也造成水資源嚴(yán)重浪費(fèi)。常規(guī)處理方法是混凝、沉淀、過(guò)濾等操作單元[2],其中混凝是去除水中懸浮物雜質(zhì)最關(guān)鍵的工藝,混凝劑的投加量以及反應(yīng)的水力條件,直接影響著去除效果和運(yùn)行成本,為此進(jìn)行這方面的研究對(duì)指導(dǎo)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)運(yùn)行具有重要意義。

1 試驗(yàn)方法及原水水質(zhì)

1.1 試驗(yàn)裝置及方法

混凝試驗(yàn)裝置采用MY-6K智能型混凝試驗(yàn)儀。取 1000mL礦井水放入燒杯中,分別投加不同的凝聚劑,攪拌沉降一定時(shí)間,然后取上層清液測(cè)定其懸浮物和 COD含量等水質(zhì)指標(biāo)。通過(guò)正交試驗(yàn)確定混凝劑的種類、最佳投藥量、反應(yīng)時(shí)間等對(duì)去除懸浮物和 COD的影響。

1.2 原水水質(zhì)

試驗(yàn)期間其水質(zhì)如表 1所示。

表1 試驗(yàn)期間原水水質(zhì)

2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

影響礦井水處理混凝效果的因素很多,并且每個(gè)因素的水平也有較大的變化范圍。為了減少試驗(yàn)次數(shù),同時(shí)獲得正確可信的試驗(yàn)結(jié)果,分清各因素在試驗(yàn)中的主次作用并確定最佳的運(yùn)行方案,本研究采用正交試驗(yàn)的方法進(jìn)行分析研究,以確定其最佳運(yùn)行的參數(shù)。

2.1 正交試驗(yàn)因素水平表的確定

依據(jù)混凝的試驗(yàn)步驟,確定其影響因素為:混凝劑種類、混凝劑投加量、攪拌時(shí)間 T1和沉降時(shí)間T2

[3]。確定每個(gè)因素選擇三個(gè)水平,具體數(shù)值見(jiàn)表 2。

表2 正交試驗(yàn)因素水平表

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定

本試驗(yàn)以出水 SS、COD為評(píng)價(jià)指標(biāo),分析不同運(yùn)行條件對(duì)混凝處理效果的影響,并通過(guò)多指標(biāo)正交試驗(yàn)的綜合平衡分析法確定最佳的運(yùn)行參數(shù)。根據(jù)選定的因素和各因素的水平數(shù),確定選用 L9(34)正交表,具體試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)見(jiàn)表 2。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同運(yùn)行參數(shù)對(duì)出水 SS的影響

根據(jù)正交試驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行試驗(yàn),各組試驗(yàn)的出水 SS如圖 1所示。

由圖 1可知,第 2、3、8、9組的出水 SS較低,說(shuō)明聚合氯化鋁和三氯化鐵對(duì)懸浮物的混凝效果好,利于懸浮物的去除,其中聚合氯化鋁的混凝效果要好于三氯化鐵。3組隨著混凝劑投加量的增加出水 SS反而增加,這是因?yàn)榫酆下然X投加過(guò)量,懸浮物被過(guò)多高分子鏈包圍,失去了同其他微粒架橋結(jié)合的可能性,從而造成了出水 SS的增加。

3.2 不同運(yùn)行參數(shù)對(duì)出水有機(jī)物的影響

圖 2反映了不同的運(yùn)行參數(shù)對(duì)出水有機(jī)物的影響。

從圖 2可以看出,第 2、5、9組的出水有機(jī)物較低,說(shuō)明三種混凝劑對(duì) COD都有較好的去除效果,2組所采用的聚合氯化鋁對(duì)有機(jī)物的去除效果最好。有機(jī)物的去除主要是通過(guò)對(duì)懸浮物的去除來(lái)實(shí)現(xiàn)的,聚合氯化鋁是高分子混凝劑,它具有較好的架橋和網(wǎng)捕作用,可彌補(bǔ)普通無(wú)機(jī)混凝劑對(duì)礦井水懸浮物的親和力差的特點(diǎn),能顯著提高對(duì)懸浮物的混凝效果,從而達(dá)到對(duì)有機(jī)物的有效去除。

3.3 多指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果的直觀分析

將正交試驗(yàn)各種條件的試驗(yàn)結(jié)果列入表 3,并對(duì)其進(jìn)行極差分析。

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果與極差分析

由極差分析可知,各因素對(duì)出水 SS影響大小為:混凝劑投加量 >攪拌時(shí)間 >混凝劑種類 >沉降時(shí)間;對(duì)出水 COD影響大小為:混凝劑投加量 >沉降時(shí)間 >攪拌時(shí)間 >混凝劑種類。通過(guò)多指標(biāo)正交試驗(yàn)的綜合平衡分析法,得出最佳的運(yùn)行參數(shù)為:采用聚合氯化鋁混凝劑,投加量為 80mg/L,攪拌時(shí)間為2min,沉淀時(shí)間為 15min。

4 結(jié)論

(1)本試驗(yàn)以出水 SS、COD為評(píng)價(jià)指標(biāo),分析不同運(yùn)行條件對(duì)混凝處理效果的影響,并通過(guò)多指標(biāo)正交試驗(yàn)的綜合平衡分析法確定最佳的運(yùn)行參數(shù)。

(2)試驗(yàn)結(jié)果表明,混凝劑投加量和攪拌時(shí)間對(duì)出水 SS和 COD含量影響較大;通過(guò)多指標(biāo)正交試驗(yàn)的綜合平衡分析法,得出最佳的運(yùn)行參數(shù)為:采用聚合氯化鋁混凝劑,投加量為 80mg/L,攪拌時(shí)間為2min,沉淀時(shí)間為 15min。

[1]薛軍.煤礦礦井水處理方法的研究[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué),2005,31(127):30～32

[2]王小文,張雁秋.礦業(yè)水污染及其防治[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2002

[3]崔俊華,李福勤,華玉芝.常規(guī)礦井水混凝最優(yōu) GT值研究[J].煤礦環(huán)境保護(hù),2000,14(3):33～34

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1009-5462(2011)01-0058-03

2011-03-11

李志輝,女,北京人,北京興電國(guó)際工程管理公司工程師。

[責(zé)任編校:張彩紅 ]