高濃度煤泥水絮體分形特性及混凝機(jī)理的研究.pdf

1、高濃度煤泥水是煤炭精加工過程中洗選所產(chǎn)生的工業(yè)廢水。它具有流量大、懸浮細(xì)顆粒物濃度高以及很難自然沉降的特點(diǎn)。在實(shí)際的高濃度煤泥水處理中,多采用混凝工藝來實(shí)現(xiàn)高濃度煤泥水的閉路循環(huán)利用。但由于混凝過程中絮體紛繁復(fù)雜的結(jié)構(gòu)及人們對(duì)高濃度煤泥水混凝機(jī)理認(rèn)識(shí)的不足,導(dǎo)致了高濃度煤泥水處理過程中常出現(xiàn)藥劑用量偏大、出水水質(zhì)差、絮體沉降速度慢以及底泥含水率高造成的壓慮難度大等問題。同時(shí),隨著實(shí)際生產(chǎn)過程中高濃度煤泥水處理量的不斷增大,要在原有混凝處

2、理工藝的基礎(chǔ)上對(duì)高濃度煤泥水進(jìn)行處理,就要求其處理必須達(dá)到快速澄清及高效濃縮的目的。因此,需要對(duì)混凝過程中所形成的絮體結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入研究,從而進(jìn)一步認(rèn)清高濃度煤泥水的混凝機(jī)理。
　　本文以60g/L的煤泥水為原水,以聚丙烯酰胺(PAM)為混凝劑,首先,通過單因素變化試驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定了高濃度煤泥水混凝過程所需要的最佳控制條件;其次,借助分形維數(shù)對(duì)不同水力條件下絮體形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了定量說明,并探究了不同類型混凝藥劑聯(lián)用下的混凝機(jī)理;再次

3、,基于分形理論和一般混凝過程物理模型及試驗(yàn)結(jié)論,提出了高濃度煤泥水混凝過程的物理模型;最后,進(jìn)行了絮體沉降特性的理論方程推導(dǎo)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合,以期待其定量指導(dǎo)實(shí)際混凝控制過程。具體結(jié)論如下:
　　(1)確定了60g/L高濃度煤泥水的最佳PAM投加量為1.8mg/L和影響混凝過程四個(gè)因素的主次順序?yàn)?混合階段的速度梯度(G1)>凝聚—絮凝階段的時(shí)間(T2)>凝聚—絮凝階段的速度梯度(G2)>混合階段的時(shí)間(T1),以及最佳水力條件組合

4、為:382(s-1)+50(s)+57(s-1)+180(s)。
　　(2)混凝過程中不同G1、T1、G2、T2值下所形成的絮體結(jié)構(gòu)不同。當(dāng)混凝過程各階段的G、T值均取最佳值時(shí),混凝靜置沉降過程中所得絮體的體積最大、結(jié)構(gòu)最密實(shí),可得到絮體的最大分形維數(shù)值為1.8847?；旌想A段所需要的最佳能耗值為:G1T1=19100;凝聚—絮凝階段的最佳能耗值G2T2=10260。
　　(3)不同類型混凝劑的混凝機(jī)理不同。投加高分子無機(jī)藥

5、劑(PAC)時(shí),高濃度煤泥水的混凝機(jī)理主要表現(xiàn)為壓縮雙電層和電性中和;投加PAM時(shí),吸附架橋?yàn)橹饕幕炷龣C(jī)理;在不考慮混凝靜置沉降過程中所共有的網(wǎng)捕卷掃機(jī)理,可以推測出,對(duì)于高濃度煤泥水,PAC與PAM聯(lián)用時(shí)所表現(xiàn)出來的主要混凝機(jī)理為:先壓縮雙電層、電性中和,后吸附架橋和填充及包裹。
　　(4)基于高濃度煤泥水混凝沉降試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果和機(jī)理探究,結(jié)合一般混凝過程的物理模型和分形維數(shù)評(píng)判混凝過程的物理模型,得到了適用于高濃度煤泥水混凝