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矿井水处理厂絮凝药剂添加量技术研究

发表时间：2020/11/30 来源：《基层建设》2020年第22期作者：吴敏

[导读] 摘要：伴随我国经济的发展，国家对于能源的需求量越来越大，在我国的能源消费结构中，煤炭资源一直占据着主体的位置。

        陕西陕煤澄合矿业有限公司西卓煤矿陕西渭南 715300
        摘要：伴随我国经济的发展，国家对于能源的需求量越来越大，在我国的能源消费结构中，煤炭资源一直占据着主体的位置。随着科技的发展，煤矿采掘以及建设逐渐在采用新的生产技术。但是，煤矿的采掘建设，在这个过程当中，会产生相应的矿井废水。根据我国对现存水资源的调查，我们可以发现水资源在逐渐减少，由于其他行业的建设与发展，不仅仅对环境造成了污染，更是使有限的水资源也了污染情况，这将会使我国水资源的紧张程度进一步扩大。在这样的背景下，对于煤矿生产所排放的矿井废水进行处理，是非常重要的，使水资源避免了浪费，使其资源实现了循环再利用，响应了国家推行的可持续发展理念。在对矿井水进行处理时，对絮凝药剂的添加量如何精准把控，在降低投入成本的同时，使水质达标，让经过处理后的矿井水可以用于其他行业的使用，进行浅要分析与探究。
        关键词：矿井废水处理；絮凝药剂添加；技术研究
        引言
        中国随着时代的发展，经济建设得到巨大发展的同时，使我国的煤炭资源也有了巨大的消耗，因此，煤矿项目的规模也在持续扩大，以满足当前行业的发展需要。中国的煤炭资源分布在各个地区，在对煤矿进行采掘建设的同时，伴随着矿井废水的产生，这些废水，根据调查显示其利用率不到30%，造成了水资源的严重浪费，与此同时，矿区需要正常的生产与生活，又需要抽取大量的地下水，同时，伴随着矿区生产的规模扩大以及人口的剧增，所需要的用水量越来越多，从地下抽取地下水越来越困难，所需要消耗的资金投入越来越多，这些都使得有限的水资源变得更为紧张。水是人类的生命之源，目前中国面临水资源极度短缺的情况，同时，水资源的污染问题也愈加严重，使我国的水资源短缺程度加深，面对这样的情况，相应企业必须要采取相应的措施进行改善。
        1矿井水的分类
        在我国的煤矿开采所产生的矿井废水中，大致包含了以下几类。洁净矿井水，这类矿井水指的是没有被污染的地下水，基本达到了饮用水的标准。含悬浮物质矿井水。这类水在我国北方的煤矿矿井涌水量占据了60%，水质中含有大量岩粒、煤粉等悬浮物，Ph值呈中性。倘若放任不管，长期外排，就会导致河道淤塞，景观遭到破坏，还会影响农作物以及水生生物的生长。高矿化度矿井水，这类水中含钾离子、钠离子等各种化学离子，这种水质带有苦涩味，呈现中性和偏碱性，含盐量较高，是不可以直接用于生活用水和工农业用水的。酸性矿井水，这类水质是由于开采煤层时里面的含硫量较高，同时受到氧化与升华的作用，产生了硫酸，使水质呈现酸性，将这种水质进行处理后，达到相应的排放标准就可以用于一些对水质要求较低的工业生产。还有一类属于含有特殊污染物的矿井水，这类矿井水，其中包含了微量有毒有害的元素，含有氟矿元素，以及具有放射性元素的矿井水。
        矿井水的种类比较多，因此，相关的企业在对不同的矿井水进行处理时，要选择恰当的方式，避免由于错误的方式导致水资源不能得到有效处理，造成资源浪费。
        2絮凝药剂添加量技术研究的目的
        根据当前对矿井水的处理情况来看，目前对这一块的研究有一大片的空白，因此，在进行研究时，需要根据已有的实验进行对照，然后开展进行实验，对定量的矿井水需要添加多少的絮凝药剂进行精准判断。同时了解聚合氯化铝和聚丙烯酰氨的最佳配比，确定其最佳配比是多少，才可以使矿井水达到相应使用标准的同时，降低相关药剂的费用，减少资金的投入。与此同时，还要对加入聚合氯化铝和聚丙烯酰氨这两种药剂之后，矿井水呈现的表现，进行仔细观察，包括其出现的悬浮物全部沉淀需要的时间，以及产生巩花的最短时间。
        3相应的实验原理
        3.1将混凝剂投入矿井水中的缘由
        水中的悬浮颗粒，其颗粒直径在小到一定程度时，根据布朗运动的能量，可以阻止其颗粒的重力作用，使得相应的颗粒不会产生沉降反应。这种悬浮液可以保持一定时间的稳定性，同时这种颗粒其表面带电（一般为负电），因同种电荷相斥的原理，颗粒之间不会产生合并变大，使其稳定性较强。
        而在混凝的过程当中，就是将带有正电的混凝剂加入颗粒表面带有负电的悬浮液里面，使之产生中和反应，让颗粒去除稳定性。

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从而颗粒之间进行表面吸附碰撞，通过范德华引力等作用，使颗粒之间相互结合变大，将其从水中分离出来。混凝剂属于一种阳电荷密集度高且分子量低的水溶性聚合物，大部分为液态。其种类大概有两种，即有机和无机两大类，无机混凝剂主要指铁盐、铝及其聚合物。
        3.2将絮凝剂投入其中的缘由
        利用聚合物的高分子链在悬浮的颗粒之间架桥，这个过程就称之为絮凝，在这个过程当中，聚合物分子上的不同链段会将不同颗粒进行吸附，使颗粒之间聚集。在一般情况下，絮凝剂是具有高分子的有机聚合物。
        絮凝沉淀指的是颗粒物在水中沉淀絮凝的过程。在矿井水中加入混凝剂，分散颗粒与悬浮物中的胶体在分子的作用下，产生絮状体，然后在沉降的过程中相互凝聚碰撞，让其质量和尺寸持续变大，沉降的速度也会不断加快。同时，悬浮物的去除率不仅仅与沉淀速度有关，与搅拌速度，沉淀的深度都有密切关系。
        4需要的实验仪器
        在进行实验的过程中，需要相应的工具，大概包括以下几样：量筒、烧杯，秒表，电子天平，玻璃棒，滴管，吸耳球，滤纸，恒温干燥箱等，最主要的还有聚合氯化铝和聚丙烯酰氨这两种试剂。
        5大概的实验步骤
        在前期阶段，需要先在恒温干燥箱内烘烤一定数量的滤纸，在烘烤一个小时之后，将其取出安置在干燥皿内备用。同时按照污水处理厂常用的药剂配比比例，将配置的质量比转换为体积比。然后取出对应克数放置在量筒中，加入一定量的蒸馏水，将其搅拌为符合标准的聚合氯化铝溶液。同时，按照同样的步骤，配置符合标准的聚丙烯酰氨溶液，使总体积保持在100毫升。将500毫升的矿井水放置在一定数量的烧杯内，按照相应流程和比例添加相应的药剂，在这个过程当中要进行搅拌，添加完毕之后，要保持三分钟的搅拌时间。然后进行观察实验的现象，并做好记录。最后，经过一段时间之后，将参与处理的矿井水提取上层清液100毫升，采用真空泵过滤，进行烘干，然后称重，计算出其悬浮物的质量，整理好实验结果。
        6实验总结
        根据对实验过程的观察，可以看出，在对500毫升的矿井水进行处理时，不同用量的聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，对矿井水的处理效果也会呈现不同的反应。根据实验结果显示，当聚合氯化铝加入0.3毫升，而聚丙烯酰胺加入1毫升，或者前者加入1毫升，后者溶液加入0.5毫升的时候，是需要的最小量，而巩花的产生时间一个为6秒，另一个为4秒，前者需要的沉淀时间为91秒，后者需要的时间在31-60秒之间，可达到工业用水再利用的标准。
        根据我国的市场价格，购买这两种药剂的价格是不一样的，经过计算和综合考量，根据经济学的角度，将这二者的质量配比把握在10：1，换而言之，即1吨的矿井水需要聚合氯化铝为93.7克，而另一种药剂需要的是10克，这时候的配比，所需要的成本价格最低，同时满足矿井水净化的标准。
        7结束语
        根据我国的权威数据发布，我国每年的煤矿矿井水排放量在22亿吨，但是其资源的利用率却只有20%左右，不经处理就进行排放的矿井水，浪费了水资源，且污染了生态环境。同时，煤矿企业所处的地区几乎都处于环境较为恶劣的区域，水资源也比较缺乏，这对我国的煤炭生产以及实现经济可持续发展造成阻碍作用。通过以上实验，不仅可以使矿井水得到有效的处理，还降低了企业的资金投入，实现资源的再利用。
        参考文献：
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