复合菌种煤炭生物絮凝剂改善煤泥水絮体过滤性能的方法

摘要

本发明涉及一种复合菌种煤炭生物絮凝剂改善煤泥水絮体过滤性能的方法。此方法是：在一定的煤泥水浓度下加入质量分数为2％的CaCl

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合菌种煤炭生物絮凝剂改善煤泥水絮体过滤性能的方法。

背景技术

煤炭洗选加工产生了大量的煤泥水。煤泥水中含有一定量的煤泥和泥砂，直接排放，不 仅造成了严重的环境污染，而且也造成了水资源和煤炭资源的浪费。因此煤泥水的处理就成 了选煤工艺中的一个重要环节。实现选煤厂洗水闭路循环和煤泥厂内回收是煤泥水处理的最 终目的。而实现这一目标的关键环节是固液有效分离。煤泥过滤脱水是固液分离的重要手段， 其效果取决于煤泥水的过滤性能。

由于煤泥水中的颗粒粒度细、粘度大，过滤性能差，为取得良好的过滤效果，往往采用 添加助滤剂来改善煤泥水的过滤性能。目前常用的助滤剂主要有两类，表面活性剂型和高分 子絮凝剂型。这两类助滤剂虽有较好的助滤效果，但都存在明显的缺陷。表面活性剂吸附在 煤泥表面会引起滤饼渗透性下降，而且表面活性剂可以溶解在滤液中，当滤液作为循环水使 用时，表面活性剂不断富集，对浮选阶段的泡沫产生和浮选的选择性会产生较大影响。常用 的煤泥水高分子絮凝剂多为有机高分子聚丙烯酰胺及其衍生物，其降解产生的丙烯酰胺单体 对人有神经毒性和“三致”(致畸、致突变、致癌)作用。相比于化学助滤剂，生物絮凝剂有 着良好的助滤效果，而且具有可降解、无二次污染、安全无害等特性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种复合菌种煤炭生物絮凝剂改善煤泥水絮体过滤性能 的方法。其优点为：克服化学絮凝剂带来的安全及环境危害，在不影响煤炭洗选其它生产环 节的前提下，显著降低煤泥水絮体的过滤比阻，有效改善煤泥水的过滤性能。

本发明中所用生物材料来源如下：枯草芽孢杆菌，取自安徽理工大学矿业生物实验室； 白腐真菌，取自安徽理工大学矿业生物实验室。

本发明的复合菌种煤炭生物絮凝剂，包括体积比为1:X的枯草芽孢杆菌菌液和白腐真菌 菌液。其中枯草芽孢杆菌菌液和白腐真菌菌液均为培养原液。

本发明的煤炭生物絮凝剂，包括枯草芽孢杆菌菌液和白腐真菌菌液，分别通过以下步骤 制备得到：

枯草芽孢杆菌富集培养：用接种环挑取枯草芽孢杆菌菌样接种到装有液体培养基100mL 的250mL烧瓶中，将烧瓶放入震荡培养箱中培养2-4d，培养条件为转速160rpm，30℃恒温；

所述枯草芽孢杆菌液体培养基配方为：蛋白胨5g，NaCl5g，牛肉膏3g，蒸馏水1000ml， pH值7.0，在121℃恒温条件下灭菌30min；

白腐真菌富集培养：用接种环挑取白腐真菌菌样接种到装有液体培养基100mL的250mL 烧瓶中，将烧瓶放入震荡培养箱中培养2-4d，培养条件为转速160rpm，30℃恒温；

所述白腐真菌液体培养基配方为：葡萄糖5g，MgSO₄1g，酒石酸铵0.2g，维生素BB₁8mg， 蒸馏水1000ml，pH值6.0，在121℃恒温条件下灭菌30min；

本发明所采用的一种复合菌种煤炭生物絮凝剂改善煤泥水絮体过滤性能的方法，包括以 下步骤：

1、在煤泥水中加入助凝剂，搅拌均匀，其中助凝剂为质量分数为2％的CaCl₂水溶液；

2、加入煤炭生物絮凝剂，调节煤泥水的pH值，慢速搅拌均匀；

3、煤泥水絮凝沉降30min后，倒掉上清液，取部分絮体过滤，测量其过滤性能。

本发明复合菌种煤炭生物絮凝剂改善煤泥水絮体过滤性能的方法，其中所述煤泥水与助 凝剂体积比为450:(5-25)。

本发明复合菌种煤炭生物絮凝剂改善煤泥水絮体过滤性能的方法，其中所述pH值范围 为3-11。

本发明复合菌种煤炭生物絮凝剂改善煤泥水絮体过滤性能的方法，其中所述煤泥水与煤 炭生物絮凝剂的体积比为450:(3-28)。

本发明复合菌种煤炭生物絮凝剂改善煤泥水絮体过滤性能的方法，其中所述煤泥水的密 度为20-60g/L。

本发明复合菌种煤炭生物絮凝剂改善煤泥水絮体过滤性能的方法，其中所述测量煤泥水 过滤性能所用的煤泥水絮体的体积为200mL。

本发明复合菌种煤炭生物絮凝剂改善煤泥水絮体过滤性能的方法，以布氏漏斗测得煤泥 水絮体的过滤比阻作为衡量煤泥水过滤性能的指标。

本发明的优点如下：

1、本发明所采用的复合菌种煤炭生物絮凝剂克服了传统化学絮凝剂带来的安全和环境 问题，无害无二次污染，对于环境保护具有重要的现实意义；

2、本发明所采用的复合菌种煤炭生物絮凝剂具有良好的助滤效果，可以有效改善煤泥水 絮体的过滤性能；

3、本发明所采用的复合菌种煤炭生物絮凝剂具有生物降解性，不会在循环水中富集，在 改善煤泥水絮体过滤效果的同时，对煤炭洗选的其它生产环节不会产生不利的影响。

附图说明

附图1为煤炭生物絮凝剂枯草芽孢杆菌添加量对煤泥水絮体过滤性能的影响。

附图2为煤炭生物絮凝剂白腐真菌添加量对煤泥水絮体过滤性能的影响。

附图3为添加和未添加生物絮凝剂的煤泥水絮体过滤性能对比。

具体实施方式

本发明以煤泥水絮体的过滤比阻来衡量煤泥水的过滤性能。过滤比阻的物理意义是:在 一定压力下单位面积上单位重量的滤渣所受到的阻力。煤泥水絮体的过滤比阻越小，过滤阻 力越小，煤泥水的过滤性能越好。过滤比阻的计算方式如下：

过滤基本方程为：

$\frac{dV}{dt}=\frac{{\mathrm{PA}}^2}{\mu (rcV+RA)}$

V：滤液体积,mL；

A：过滤面积,cm²；

t：过滤时间,s；

P：真空度,Pa；

μ：滤液粘度，Pa·s；

R：过滤介质的初始阻抗；

r：过滤比阻,cm/g；

c：单位体积滤液的固体重量,g/mL；

将上述方程积分并整理后得:

$\frac{t}{V}=\frac{\mu rc}{2{\mathrm{PA}}^2}·V+\frac{\mu R}{AP}$

简化为:

$\frac{t}{V}=b·V+a$

通过布氏漏斗过滤试验,测量得到t和V的值，根据记录数据，以V为横坐标，以t/V为 纵坐标作图，计算出直线的斜率b,则可计算污泥比阻:

$r=\frac{2{\mathrm{bPA}}^2}{\mu c}$

现结合具体实例对本发明作进一步的详细说明：

实例1煤泥水自然沉降过滤性能

1)取40g/L煤泥水500mL，用笔型pH计调节煤泥水的pH值至7.0，再用磁力搅拌器慢 速搅拌5min；

2)停止搅拌，待煤泥水自然沉降30min后，倒掉上清液，取200mL煤泥水自然沉降物 进行布氏漏斗过滤试验；

由测得的数据计算得到煤泥水自然沉降物的过滤比阻为5.7119×10¹⁰cm/g。

实例2添加煤炭生物絮凝剂枯草芽孢杆菌的煤泥水絮体过滤性能一

1)取浓度为40g/L的煤泥水450mL，搅拌均匀后加入助凝剂，即质量分数为2％的CaCl₂水溶液9mL，用磁力搅拌器慢速搅拌1min；

2)搅拌均匀后，向煤泥水中加入煤炭生物絮凝剂枯草芽孢杆菌菌液9mL，补加煤泥水至 500mL，用笔型pH计调节煤泥水的pH值至7.0后，再用磁力搅拌器慢速搅拌5min；

3)停止搅拌，待煤泥水絮凝沉降30min后，倒掉上清液，取200mL煤泥水絮体进行布 氏漏斗过滤试验；

由测得的数据计算得到煤泥水絮体的过滤比阻为8.4470×10⁹cm/g。

实例3添加煤炭生物絮凝剂枯草芽孢杆菌的煤泥水絮体过滤性能二

1)取浓度为40g/L的煤泥水450mL，搅拌均匀后加入助凝剂，即质量分数为2％的CaCl₂水溶液9mL，用磁力搅拌器慢速搅拌1min；

2)搅拌均匀后，向煤泥水中加入煤炭生物絮凝剂枯草芽孢杆菌菌液12mL，补加煤泥水 至500mL，用笔型pH计调节煤泥水的pH值至7.0后，再用磁力搅拌器慢速搅拌5min；

3)停止搅拌，待煤泥水絮凝沉降30min后，倒掉上清液，取200mL煤泥 水絮体进行布氏漏斗过滤试验；

由测得的数据计算得到煤泥水絮体的过滤比阻为3.3641×10⁹cm/g。

实例4添加煤炭生物絮凝剂枯草芽孢杆菌的煤泥水絮体过滤性能三

1)取浓度为40g/L的煤泥水450mL，搅拌均匀后加入助凝剂，即质量分数为2％的CaCl₂水溶液9mL，用磁力搅拌器慢速搅拌1min；

2)搅拌均匀后，向煤泥水中加入煤炭生物絮凝剂枯草芽孢杆菌菌液15mL，补加煤泥水 至500mL，用笔型pH计调节煤泥水的pH值至7.0后，再用磁力搅拌器慢速搅拌5min；

3)停止搅拌，待煤泥水絮凝沉降30min后，倒掉上清液，取200mL煤泥 水絮体进行布氏漏斗过滤试验；

由测得的数据计算得到煤泥水絮体的过滤比阻为1.7529×10¹⁰cm/g。

实例5添加煤炭生物絮凝剂白腐真菌的煤泥水絮体过滤性能一

1)1)取浓度为40g/L的煤泥水450mL，搅拌均匀后加入助凝剂，即质量分数为2％的CaCl₂水溶液9mL，用磁力搅拌器慢速搅拌1min；

2)搅拌均匀后，向煤泥水中加入煤炭生物絮凝剂白腐真菌菌液3mL，补加煤泥水至 500mL，用笔型pH计调节煤泥水的pH值至7.0后，再用磁力搅拌器慢速搅拌5min；

3)停止搅拌，待煤泥水絮凝沉降30min后，倒掉上清液，取200mL煤泥 水絮体进行布氏漏斗过滤试验；

由测得的数据计算得到煤泥水絮体的过滤比阻为5.5065×10⁹cm/g。

实例6添加煤炭生物絮凝剂白腐真菌的煤泥水絮体过滤性能二

1)取浓度为40g/L的煤泥水450mL，搅拌均匀后加入助凝剂，即质量分数为2％的CaCl₂水 溶液9mL，用磁力搅拌器慢速搅拌1min；

2)搅拌均匀后，向煤泥水中加入煤炭生物絮凝剂白腐真菌菌液9mL，补加煤泥水至 500mL，用笔型pH计调节煤泥水的pH值至7.0后，再用磁力搅拌器慢速搅拌5min；

3)停止搅拌，待煤泥水絮凝沉降30min后，倒掉上清液，取200mL煤泥水絮体进行布 氏漏斗过滤试验；

由测得的数据计算得到煤泥水絮体的过滤比阻为2.0406×10⁹cm/g。

实例7添加煤炭生物絮凝剂白腐真菌的煤泥水絮体过滤性能三

1)取浓度为40g/L的煤泥水450mL，搅拌均匀后加入助凝剂，即质量分数为2％的CaCl₂水溶液9mL，用磁力搅拌器慢速搅拌1min；

2)搅拌均匀后，向煤泥水中加入煤炭生物絮凝剂白腐真菌菌液15mL，补加煤泥水至 500mL，用笔型pH计调节煤泥水的pH值至7.0后，再用磁力搅拌器慢速搅拌5min；

3)停止搅拌，待煤泥水絮凝沉降30min后，倒掉上清液，取200mL煤泥 水絮体进行布氏漏斗过滤试验；

由测得的数据计算得到煤泥水絮体的过滤比阻为4.2284×10⁹cm/g。

实例8添加复合菌种煤炭生物絮凝剂的煤泥水絮体过滤性能

1)取40g/L煤泥水450mL，搅拌均匀后加入助凝剂，即质量分数为2％的CaCl₂水溶液9mL， 用磁力慢速搅拌器搅拌1min；

2)搅拌均匀后，向煤泥水中加入复合菌种煤炭生物絮凝剂22mL，补加煤泥水至500mL， 用笔型pH计调节煤泥水的pH值至6.0后，再用磁力搅拌器慢速搅拌5min，其中复合菌种煤 炭生物絮凝剂由14mL白腐真菌菌液和8mL枯草芽孢杆菌菌液复合组成；

3)停止搅拌，待煤泥水絮凝沉降30min后，倒掉上清液，取200mL煤泥 水絮体进行布氏漏斗过滤试验；

由测得的数据计算得到煤泥水絮体的过滤比阻为1.7493×10⁹cm/g。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行 限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的 各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。