高濃度煤泥水絮體分形特性及混凝機理的研究.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、懸浮細顆粒物濃度高以及很難自然沉降的特點。在實際的高濃度煤泥水處理中,多采用混凝工藝來實現(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雜的結構及人們對高濃度煤泥水混凝機理認識的不足,導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,隨著實際生產(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、理工藝的基礎上對高濃度煤泥水進行處理,就要求其處理必須達到快速澄清及高效濃縮的目的。因此,需要對混凝過程中所形成的絮體結構進行深入研究,從而進一步認清高濃度煤泥水的混凝機理。
　　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和正交試驗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)對不同水力條件下絮體形態(tài)結構進行了定量說明,并探究了不同類型混凝藥劑聯(lián)用下的混凝機理;再次

3、,基于分形理論和一般混凝過程物理模型及試驗結論,提出了高濃度煤泥水混凝過程的物理模型;最后,進行了絮體沉降特性的理論方程推導和試驗數(shù)據(jù)擬合,以期待其定量指導實際混凝控制過程。具體結論如下:
　　(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因素的主次順序為:混合階段的速度梯度(G1)>凝聚—絮凝階段的時間(T2)>凝聚—絮凝階段的速度梯度(G2)>混合階段的時間(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構不同。當混凝過程各階段的G、T值均取最佳值時,混凝靜置沉降過程中所得絮體的體積最大、結構最密實,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理不同。投加高分子無機藥

5、劑(PAC)時,高濃度煤泥水的混凝機理主要表現(xiàn)為壓縮雙電層和電性中和;投加PAM時,吸附架橋為主要的混凝機理;在不考慮混凝靜置沉降過程中所共有的網(wǎng)捕卷掃機理,可以推測出,對于高濃度煤泥水,PAC與PAM聯(lián)用時所表現(xiàn)出來的主要混凝機理為: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的試驗結果和機理探究,結合一般混凝過程的物理模型和分形維數(shù)評判混凝過程的物理模型,得到了適用于高濃度煤泥水混凝