【正文】 。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在相同條件下 ,加人聚合氯化鋁鐵 （ PAFC） 的煤泥水沉降速度最快 ,其上清液濃度最低。實際工程中常常是將無機(jī)鹽類混凝劑和有機(jī)高分子絮凝劑配合使用或者采用聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁、聚硅硫酸鹽、聚合氯化鋁鐵等無機(jī)高分子絮凝劑處理洗煤廢水 [18]。單獨投加無機(jī)鹽類混凝劑一般情況下難以保證洗煤廢水的處理效果。目前，投加混凝劑和絮凝劑處理洗煤廢水是我國常用的一種處理方法，所采用的藥劑主要有：無機(jī)鹽類混凝劑、有機(jī)高分子絮凝劑、無機(jī)高分子絮凝劑。因此，國內(nèi)洗煤廢水的處理不能照搬國外的經(jīng)驗，應(yīng)結(jié)合我國的實際情況，研制開發(fā)出高效低耗的處理技術(shù)，以滿 足當(dāng)前蓬勃發(fā)展的煤化工生產(chǎn)需求。其原因是這些國家煤泥分選設(shè)備性能優(yōu)良，入選原煤的煤質(zhì)總體較好，所產(chǎn)生的洗煤廢水的濃度較低，且灰分含量少，所以處理效果較好，基本實現(xiàn)了閉路循環(huán)。但由于洗煤廢水處理難度較大，多年來，世界各國能源化工專家、環(huán)保專家始終將洗煤廢水的處理與回用做為工業(yè)廢水處理的一個重點內(nèi)容進(jìn)行專項研究。 國內(nèi)外洗煤廠廢水處理現(xiàn)狀 洗煤廢水處理的目標(biāo)就是泥水分離，即不僅要得到清潔、適合洗煤標(biāo)準(zhǔn)的用水，做到洗煤水的閉路循環(huán)，而且還要得到含水率低、易于脫水的煤泥 [15]。 針對上述煤泥水污染物，可以選取洗煤廢水中的懸浮物、 pH 等作為主要的污染物和相應(yīng)的控制指標(biāo)加以處理。 （ 2） 油類物質(zhì) 輕柴油和煤油等浮選藥劑的大量使用，以及設(shè)備漏油、清洗等原因殘留在煤炭，而在煤炭清洗過程中致使洗煤水含有各種數(shù)量不等的油類物質(zhì)。 （ 1）懸浮物 選煤廢水中的含有大量的懸浮物，它是一種主要的污染物，該種選煤廢水污染物是由高嶺土、煤粉等細(xì)微的礦物顆粒組成。這種洗煤廢水的處理目前一般采用混凝沉淀的方法。后 一種洗煤廢水中含有大量的煤泥顆粒，不僅粒度小，濃度高，而且顆粒表面帶有較強的負(fù)電荷，是一種穩(wěn)定的膠體體系。 洗煤廢水可以分為兩類，一類是煤質(zhì)較好的原煤洗選時所產(chǎn)生的洗煤廢水，另一類是地質(zhì)年代較短，灰分和雜質(zhì)含量較高的原煤洗選時所產(chǎn)生的洗煤廢水；前一類廢水所第 6 頁 共 37 頁 含的顆粒粒度較大，濃度較低，處理相對比較容易。 洗煤廢水的產(chǎn)生 濕法選煤需要大量的水，以跳汰洗煤為例，每入選 1t 原煤約需 3~5m3循環(huán)水，還需補加部分清水。我國目前還是以跳汰選煤為主。如美國的重介選煤比例由原 30%上升到 45%，而跳汰選煤則由 49%降至 35%。我國采用濕選方法選煤的選煤廠約占 94%。 （ 2） 濕選，利用水或水與礦物組成的懸浮液選煤，包 括跳汰、重介和浮游選煤三種方法。目前，中國礦業(yè)大學(xué)為實現(xiàn)全粒級 (300~0mm)煤炭干法分選，正開展小于 6mm 細(xì)粒級振動空氣介質(zhì)流化床選煤技術(shù)大于 50mm 大塊煤深床型空氣介質(zhì)流化床選煤技術(shù)、三產(chǎn)品雙密度空氣重介質(zhì)流化床和小于 1mm 煤粉摩擦電選技術(shù)的研究。 Lvey 等用氣固流化床對微細(xì)煤粉進(jìn)行分選，用磁鐵礦粉作為固相加重質(zhì)，在入料粒度小于 時，取得良好的效果。由于濕選耗水量大，投資及生產(chǎn)費用高，因此，干選技術(shù)越來越受到研究人員的重視。風(fēng)力選煤具有適合于缺水地區(qū)的煤炭分選、無煤泥水處理系統(tǒng)、操作費用低、投資省等優(yōu)點。 第 5 頁 共 37 頁 風(fēng)力選煤是以空氣作為分選介質(zhì)，在上升氣流場中對煤炭按密度進(jìn)行分選，其分選效果受入選物料的粒度、形狀影響較大。其原 理是：粒度大的塊狀物不參與流化，而粒度小的粉狀物能夠流態(tài)化，不參與流化的大顆粒沉在床底，能夠流的小顆粒流態(tài)化后不斷溢出床面，從而達(dá)到分離的目的；另一類是氣固流化床對礦物的分選。干選不用水，主要包括風(fēng)選、揀選、摩擦選、磁選、電選、微波選、空氣重介流化床選煤等，其中已實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的有空氣重介流化床選煤和風(fēng)力選煤。 選煤方法有許多種，概括起來可以分為干選和濕選兩大類。我國動力煤的入選率更低，到 2021 年末僅為 14%。由于這些國家原煤質(zhì)好，分選方法先進(jìn)，選煤設(shè)備性能可靠，因此，精煤產(chǎn)品質(zhì)量高，煉焦精煤灰分小于7%，硫分小于 1%，水分小于 10%[9]。 全世界原煤平均入選比例在 50%左右，但一些發(fā)達(dá)國家明顯高于這一比例。因此，國際上公認(rèn)選煤是實現(xiàn)煤炭高效、潔凈利用的首選方案。 第 4 頁 共 37 頁 2 洗煤廢水的概況 選煤技術(shù)概述 從地下開 采出的原煤含有大量的雜質(zhì)和灰分，如果直接燃燒，不僅會造成煤炭資源浪費，而且還會加重大氣的環(huán)境污染。有效控制治理洗煤廢水的手段，要從洗煤水的生產(chǎn)線改造和工藝技術(shù)改造環(huán)節(jié)入手。重點通過凈化工藝技術(shù)，層層過濾，使廢水中的精煤顆粒與水分離，實現(xiàn)精煤回收和環(huán)境保護(hù)的目的。應(yīng)該根據(jù)煤炭性質(zhì)應(yīng)用相應(yīng)的洗煤水處 理工藝技術(shù)，在分析煤泥組成成分的基礎(chǔ)上，制定洗煤方案。 我國洗煤廢水處理的發(fā)展方向 從當(dāng)前洗煤業(yè)的現(xiàn)狀看，有效治理洗煤水的措施，應(yīng)從兩個方向努力 : （ 1） 治理設(shè)施的控制，建設(shè)大型的洗煤水處理池等配套設(shè)施。 （ 4）受資金技術(shù)場地的影響較大。 （ 2）進(jìn)入煤炭生產(chǎn)系統(tǒng)的新鮮水量難以調(diào)節(jié)控制。 洗煤廢水處理存在的主要問題 洗煤水處理存在的主要問題有 : （ 1）廠內(nèi)循環(huán)的洗煤水水質(zhì)難以保證。 因此，洗煤廢水的直接排放，不僅嚴(yán)重的污染周圍環(huán)境，還會造成大量煤泥的流失。由于洗水必須要循環(huán)利用，導(dǎo)致大量的高分子絮凝劑積累，使煤炭洗選過程藥劑量過大，導(dǎo)致洗選產(chǎn)率降低 [6]。 （ 3）大量選煤藥劑殘留 煤炭的洗選必須要加入各種不同的藥劑，諸如起泡劑（松油、雜醇類等）、捕收劑（煤油、輕柴油等）、調(diào)整劑（酸、堿等）及絮凝劑（聚丙烯酰胺、聚合氯化鋁等） 等。 （ 2）煤的染色作用引起水體色度增加 煤作為一種特殊的染色體，在洗選和排放過程中，對水體具有一定的染色作用，造成水體色度增加。工業(yè)鍋 爐用水要求更加嚴(yán)格。洗煤廢水中的懸浮物主要是細(xì)小的煤粒和粘土類顆粒，這些懸浮物大量進(jìn)入水域后，水體的濁度增加、透光度減弱，產(chǎn)生的危害主要是： ① 使水體色度加深，透光性減弱，影響水生生物的光合作用，抑制其生長繁殖，妨礙水體的自凈作用； ② 懸浮固體可能堵塞魚鰓，導(dǎo)致魚類窒息死亡； 第 2 頁 共 37 頁 ③ 由于微生物對有機(jī)懸浮固體的代謝作用，會消耗掉水體中的溶解氧； ④ 懸浮固體中的可沉固體，沉積于河底，造成底泥積累與腐化，使水體水質(zhì)惡化； ⑤ 懸浮固體可作為載體，吸附其他污染物質(zhì)，隨水流遷移污染。 洗煤廢水對環(huán)境的污染 （ 1）懸浮物的污染 懸浮物是洗煤廢水中的主要污染因子。 2021 年產(chǎn)煤 億噸，估計排放水為 34~42 億噸，約占全國工業(yè)廢水排放量的 15%以上。我國開采的煤礦業(yè)很多，而煤炭開采過程中排放大量廢水， 就目前的情況講，多半以上的煤礦 企業(yè) 未對產(chǎn)生的廢水進(jìn)行有效處理就直接排放，這樣就導(dǎo)致了對環(huán)境造成了嚴(yán) 重的污染，還引起了煤泥的大量流失，同時洗煤廢水的排放造成了水資源的嚴(yán)重浪費。 我國是一個煤炭生產(chǎn)以及消耗的大國，其在能源消耗占有著巨大的比重，煤炭儲量達(dá) 萬億噸 ， 資源豐富 ， 煤種齊全。但是由于我國人口基數(shù)巨大，人均水資源量僅為世界水資源人均占有量的 1/4，不足 2150m3，位列世界 110 位，是聯(lián)合國認(rèn)定的“水資源最為緊缺”的 13 個國家之一。第 1 頁 共 37 頁 1 引言 水資源是一種寶貴的稀缺資源，由于水資源在日常生活和生產(chǎn)中發(fā)揮著不可代替的作用， 21 世紀(jì)水資源問題已經(jīng)不僅僅是資源問題，更成為關(guān)系到各個國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會進(jìn)步和國家穩(wěn)定的重要戰(zhàn)略問題 [1]。我國水資源總儲量居世界第 6 位，約為 萬億 m3。目前我國水浪費現(xiàn)象十分嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)用水利用率為 40%~50%，工業(yè)用水利用率僅為30%~40%，單 位產(chǎn)品用水定額高，往往比發(fā)達(dá)國家高 10 倍以上，我國水環(huán)境污染狀況也相當(dāng)嚴(yán)重，廢水排放總量、 COD 排放總量居高不下 [2]。長期以來，煤炭在一次能源生產(chǎn)和消費結(jié)構(gòu)中占到 70%以上， 據(jù)專家估計 ， 作為主要能源的煤炭在中國能源中的主導(dǎo)地位 20 年內(nèi)不會改變 [3]。我國是一個水資源匱乏國家，據(jù)典型調(diào)查統(tǒng)計，我國煤礦平均噸煤排放水量為~ 噸。 “產(chǎn)煤致渴”已成為我國水資源要面臨的嚴(yán)峻問題， 所以就要求對洗煤廢水進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，不僅可以保護(hù)環(huán)境，減少水資源的浪費，還可以為企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益 [4]。洗煤廢水中 的懸浮物嚴(yán)重超標(biāo)，一般超標(biāo)幾十倍，有的甚至超標(biāo)幾百倍、幾千倍。 另外，水體受溶解固體污染后，使溶解性無機(jī)鹽濃度增加，如作為給水水源，水味澀口，甚至引起腹瀉，危害人體健康，故飲用水的溶解固體含量應(yīng)不高于 500 mg/L。農(nóng)田灌溉用水，要求不宜超過 1000mg/L，否則會引起土壤板結(jié) [5]。在洗煤廢水排入的水系中，顏色皆呈黑色，不僅嚴(yán)重影響水的透明度，直接破壞自然環(huán)境，而且引起人們感官不悅、給人以污濁厭惡之感。在煤炭洗選過程中，部分藥劑通過積累會殘留在洗煤廢水中，其中的油類物質(zhì)在水面會形成一層油膜，使水體嚴(yán)重缺氧，嚴(yán)重影響水生植物和魚類的生存和繁殖。 （ 4）各種金屬離子的污染 煤炭顆粒和灰分中含有一些金屬離子，洗選后有部分金屬離子進(jìn)入洗煤廢水中。如果洗煤廢水經(jīng)適當(dāng)處理后回用于洗煤，不僅解決了環(huán)境污染問題，而且還會為企業(yè)帶來顯著 的經(jīng)濟(jì)效益，其中包括回收煤泥所得、節(jié)省洗煤用水的水費和免交的排污費等費用。很多煤炭生產(chǎn)企業(yè)一方面迫于煤炭監(jiān)督生產(chǎn)部門以及環(huán)境保護(hù)部門的環(huán)境保護(hù)壓力，不敢公然大面積使用露天洗煤；同時又礙于企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益考慮分析，不愿意在高科技的洗煤設(shè)備商進(jìn)行高額投入，因此在廠內(nèi)閉路第 3 頁 共 37 頁 洗煤過程中的水質(zhì)就很難保證 [7]。 （ 3）對進(jìn)入洗煤封閉系統(tǒng)內(nèi)的煤炭數(shù)量以及煤粉的變動性 很強，使得煤產(chǎn)品含水量與煤泥水之間的濃度引起變化，使得洗煤設(shè)備高壓負(fù)荷運行。 綜合以上幾個方面，可以看出在當(dāng)今洗煤水處理過程中暴露出來的問題已經(jīng)很現(xiàn)實性的擺在我們面前，必須要從經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全局從保護(hù)生態(tài)環(huán)境整體考慮加快洗煤水處理。現(xiàn)在開采的煤礦很多，洗煤用的廢水也多，污染越來越嚴(yán)重。在排放廢水之前，要對水質(zhì)進(jìn)行檢驗，提出有效地治理方案。 （ 2） 從洗煤生產(chǎn)線進(jìn)行控制。通過淘汰傳統(tǒng)的落后陳舊的生產(chǎn)線，增加投資研發(fā)新型環(huán)保的洗煤工藝技術(shù)生產(chǎn)線，避免或減少在洗煤工程中使用水源，從而達(dá)到環(huán)保節(jié)能提高企業(yè)社會經(jīng)濟(jì)效益的目的。選煤是合理利用煤炭資源、保護(hù)環(huán)境的最經(jīng)濟(jì)和最有效的技術(shù)，是煤炭加工、轉(zhuǎn)化為潔凈煤燃料必不可少的基礎(chǔ)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過選煤可以優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高利用效率。選煤的目的是去除原煤中含的雜質(zhì)，提高煤炭的發(fā)熱量和結(jié)焦性，降低灰分、硫分，并為減輕燃煤地區(qū)的大氣污染創(chuàng)造條件。如德國為 95%，英國和澳大利 亞為 75%，俄羅斯為 %，南非為 60%，波蘭為 50%，美國為55%（美國未洗選的原煤煤質(zhì)較好，不需洗選即符合用戶要求） [8]。 [中國原煤入選率低于世界平均水平， 1995 年全國原煤入選率僅為巧 %[10]，年末，全國原煤入選率上升到 %[11]，到 2021 年末，全國原煤入選率也僅達(dá)到 35%。由于中國選煤技術(shù)和設(shè) 備性能還沒有完全達(dá)到發(fā)達(dá)國家的水平，并且有相當(dāng)一部分原煤煤質(zhì)低于發(fā)達(dá)國家，因此，煉焦精煤灰分和水分含量均高于上述發(fā)達(dá)國家， 2021 年全國共生產(chǎn)煉焦精煤 105Mt，平均灰分 %，水分 %[12]。 （ 1） 干選，主要是利用煤與研石的物理性質(zhì)差別實現(xiàn)分選的。 流化床選煤可分為兩類，一類是根據(jù)兩種顆粒的粒度差別進(jìn)行分離。其原理是：以微細(xì)顆粒作為固相加重質(zhì)，形成具有一定密度的流化床層，不同密度組成的被分離礦物（由有用礦物與無用礦物組成）進(jìn)入流化床層后按床層密度分層，輕者上浮，重者下沉，從而實現(xiàn)氣固流化床對礦物的分選 [13]。風(fēng)力分選設(shè)備主要有風(fēng) 力跳汰機(jī)和風(fēng)力搖床。但是，由于其適宜的入料煤粒級窄、分選密度下限高、效率低、工作風(fēng)量大和粉塵污染嚴(yán)重等缺點，應(yīng)用范圍較小。如 Douglas 等人和 Beeckninas 等人均對流化床的氣體分布器進(jìn)行改進(jìn)，使得分布器的孔徑更小，氣泡分布更均勻并更容易控制，大大改善了分選效果。駱振福等人將磁場引入普通流化床，在一定的工藝和操作條件下，形成密度均勻穩(wěn)定的磁穩(wěn)定流化床，并用于細(xì)粒煤的分選。摩擦電選可分選下限小于 的微細(xì)煤粉，而且具有良好的脫硫降灰作用，可得到灰分小于 2%的超低灰煤。雖然濕法選煤耗水量大，費用高，但分選效果好，因此，目前廣泛采用的是濕選。 在 20 世紀(jì) 80 年代，國外基本以跳汰選為主，到 90 年代，重介選煤的比例已由第二位上升到第一位。目前美國的重介選煤比例己占 66%，法國占 60%，加拿大占 56%。目前我國研制的多次進(jìn)氣 X 系列復(fù)配脈動跳機(jī)可使分選下限最低達(dá)到 ，并降低了頂水耗量 [14]。而這些水經(jīng)過洗選過程后就含有了大量的細(xì)小顆粒，通常把這種含有粒徑小于 1mm 的懸浮粒子的洗煤水叫煤泥水，也叫洗煤廢水。這種洗煤廢水采用濃縮沉淀的物理法就會得到有效處理，分離的清水可以回用洗煤。因此，該種洗煤廢水久置不沉，難于處理。 洗煤廢水的主要污染物 煤泥廢水中的主要污染物為：懸浮物、油類物質(zhì)和有機(jī)藥劑幾種。由于煤炭中的有機(jī)物以黑色為主，且擁有特殊變色性，造成水質(zhì)顏色發(fā)生變化，且透光性差。 （ 3）有機(jī)藥劑 通常在煤炭洗選過程中，會經(jīng)過過濾、脫水、濃縮和浮選等煤泥水的閉路循環(huán)處理，該環(huán)節(jié)中會添加抑制劑、