杜儿坪煤矿矿井水混凝处理的实验研究

摘要

煤矿矿井水既是一种具有行业特点的污染源，又是一种宝贵的水资源。目前我国很多煤矿一方面严重缺水，另一方面未经处理直接外排，造成大量水资源的浪费，并且污染环境。因此，将煤矿矿井水处理后作为煤矿工业用水或生活饮用水，不仅解决了矿区缺水问题，而且充分利用了矿井水水资源，节省了地下水资源，具有明显经济、环境和社会效益。全国煤矿每年外排矿井水约2.2×109m3，利用率却不到20％。因此，矿井水回用是解决矿区水资源紧张的有效途径之一。目前我国矿区矿井水处理利用率低，有些矿区虽然利用率较高，但处理成本却很高。本文针对这一现实情况以及杜儿坪矿区水资源状况，以杜儿坪矿区矿井水为研究对象，通过实验主要研究了用混凝法处理矿井水的问题。 本试验采用了硫酸铝、聚合氯化铝(PAC)、氯化铁、聚合硫酸铁(PFS)四种混凝剂对杜儿坪矿矿井水进行了大量的混凝烧杯试验，通过改变混凝剂投加量，比较了这四种混凝剂对矿井水的主要污染物质浊度和有机物CODMn的去除效果，确定了相应的最佳投加量。综合分析运行效果及其经济效益，确定了PAC作为最适用于处理杜儿坪煤矿矿井水的混凝剂，最佳投加量为22mg/L。 为了提高处理效果，采用助凝剂和混凝剂联合投加的方式进行强化混凝试验，将所得数据与单独投加混凝剂时进行对比，结果发现联合投加要比单独投加的效果有明显提高，特别足对于CODMn的去除效果提高更显著。试验证明采用助凝剂和混凝剂联合投加时，PAM+PAC的混凝效果最好，PAC的最佳投加量16mg/L。比较这四种混凝剂和助凝剂联用对浊度和有机物CODMn的去除率，综合分析运行效果及其经济效益提出PAM+PAC最适用于处理杜儿坪煤矿矿井水。对比发现PAM+PAC联合投加比PAC单独投加可以能节约药剂费用的1/3。同时可以看到，浊度和CODMn的去除率对应的最佳投药量基本一致，浊度去除情况与CODMn的两者之间存在一定的相关关系，通常情况下浊度去除率高于CODMn，的去除率。此外，本文在确定处理杜尔坪煤矿矿井水的最佳混凝剂的基础上，经过改变pH值的试验确定最佳混凝剂的最佳pH值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题提出的背景

1.1.1我国水资源现状

1.1.2我国煤矿区水资源现状

1.2课题的提出及解决意义

1.2.1国内矿井水处理利用概况

1.2.2国外矿井水处理利用概况

1.3本文主要的研究的意义和研究内容

1.3.1研究意义

1.3.2研究内容

第二章矿井水的处理方法及混凝法处理矿井水的机理探讨

2.1矿井水的处理方法

2.2混凝法处理矿井水的机理探讨

2.2.1混凝作用机理的发展概述及水体分散系

2.2.2水中胶体颗粒的基本性质

2.2.3胶体的双电层理论模型

2.2.4胶体颗粒的稳定性

2.2.5混凝作用机理

2.2.6混凝剂的研究现状及开发动向

2.2.7混凝剂的选定

2.2.8不同絮凝剂分子结构与絮凝机理

2.2.9影响混凝效果主要因素

第三章试验设计

3.1杜儿坪矿区用水概况及水质情况

3.1.1杜儿坪矿区用水概况

3.1.2杜儿坪矿井水水质情况

3.2试验水样

3.3测定指标及标准

3.4试验药品

3.5试验仪器

3.5.1 PH计

3.5.2搅拌装置

3.5.3浊度仪

3.5.4分光光度仪

3.5.5称量设备

3.5.6加热设备

3.5.7玻璃仪器

3.6控制参数

3.6.1浊度

3.6.2 CODMn(高锰酸盐指数)

3.6.3色度的测定

3.7试验方法

3.8试验设计

第四章混凝剂的处理效果对比

4.1投加单一混凝剂时的处理效果分析

4.2助凝剂与混凝剂联合投加混凝效果的分析

4.2.1 PAM一次单独投加作为混凝剂时的去除效果分析

4.2.2 PAM和硫酸铝联合投加时处理效果分析

4.2.3 PAM与PAC联合投加时处理效果分析

4.2.4 PAM与氯化铁联合投加时处理效果分析

4.2.5 PAM与PES联合投加时处理效果分析

4.3去除率分析

4.3.1单独投加混凝剂时有机物去除率的变化

4.3.2联合投加PAM+混凝剂时有机物去除率的变化

4.3.3单独投加混凝剂浊度去除率的变化

4.3.4联合投加PAM+混凝剂浊度去除率的变化

4.4浊度与CODMn去除效果的相关关系

4.5经济效益分析

4.6本章小结

第五章最佳混凝pH值的确定

5.1最佳混凝剂单独投加时最佳pH值确定

5.2最佳混凝剂和助凝剂联合投加时最佳pH值确定

第六章结论与建议

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文