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1、太原理：L 火学硕士研究生学位论文高泥化煤泥水特- I 生与处理工艺研究摘要本文以煤系伴生粘土模拟煤泥水为研究对象，选用聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、壳聚糖及聚丙烯酸钠等有机高分子絮凝剂和聚合氯化铝、氯化钙、氢氧化钙及明矾等无机凝聚剂对其进行絮凝沉降试验研究，考察沉降速度、澄清度和絮团压实程度等絮凝评价指标。通过单一药剂的絮凝试验及两种药剂的协同效应试验制定出几种比较合理的药剂制度，并研究了p H 值对絮凝沉降试验的影响；通过电泳和电镜等测试手段探讨了絮凝及凝聚机理；并将所制定的药剂制度应用于白龙选煤厂和太原选煤厂煤泥水的处理中，考察了其处理工艺效果。根据沉降速度、澄清度和絮团压实程度等絮凝评价指标
2、的变化特性，本文在不改变其原有评价目的基础上将该三个指标组合，建立一综合评价指标，使絮凝效果的评价更加方便准确，并验证了其可行性。在絮凝沉降试验研究中，通过不同浓度模拟煤泥水的单一药剂絮凝沉降试验得出，有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺和聚氧化乙烯絮凝效果较好，无机凝聚剂氢氧化钙和聚合氯化铝的絮凝效果较好。两种药剂的协同效应研究中，由条件试验及所选的几种药剂逐个组合试验得出了无机凝聚剂与有机高分子絮凝剂联合试验时各药剂的最佳药剂用量，并发现了无机凝聚剂C a C L z 与有机高分子絮凝剂联合使用时的絮团压实程度最太原理工大学硕士研究生学位论文好，且阴离子聚丙烯酰胺与氯化钙联合使用时的综合指标较大，最
3、大值为8 。本文还通过调节不同的p H 值进行絮凝沉降试验发现，在泥水p H 值为酸性条件下，宜单独使用有机高分子絮凝剂；在泥水p H 值为中性至碱性条件下，宜无机凝聚剂和有机絮凝剂联合使用。将通过模拟泥水絮凝沉降试验制定出的药剂制度应用于白龙选煤厂和太原选煤厂的煤泥水，进行实际煤泥水的絮凝沉降试验研究发现，阴离子聚丙烯酰胺与无机凝聚剂联合使用时，加入少量( 1 0 k g t ) C a C l ：的絮凝效果较好，P H P 的最佳药剂用量与单独使用P H P 相比在达到相同絮凝效果情况下，药剂用量较小。通过进行不同加药方式的试验发现，单独添加有机高分子絮凝剂P H P 时，在添加药剂用量相
4、同的情况下分两点加药的絮凝效果比一点加药要好，在与无机凝聚剂C a C 。联合使用情况下，P H P + C a C l ：+ P H P 加药方式的絮凝效果最好，其次为C a C l 。+ P H P 。且在所试验的几种加药方式中可以得出P H P + C a C l ：+ P H P 的絮凝效果最好。在机理研究中，通过研究无机凝聚剂对粘土表面Z e t a 电位的影响，发现随着药剂用量的增加，粘土的Z e t a 电位变化规律与絮凝沉降试验观察到的现象基本吻合。通过各药剂絮团及分散状况的扫描电镜研究发现，两种药剂联合使用时，絮团较大，较大絮团之间分散着一些小絮团，絮团压实程度最好。关键词：
5、，煤泥水；絮凝剂，凝聚剂，絮凝，凝聚机理，絮凝机理太原理工大学硕士研究生学位论文1 1 选题目的和意义第一章绪论原煤中含有一定数量的杂质，必须进行洗选加工。对于采用湿法分选的选煤厂来说，经主选作业后会产生大量的煤泥水，煤泥水系统是实现洗水闭路循环，确保清水选煤的关键环节。煤泥水系统运行状况的好坏直接影响到分选设备的分选效果、重介质消耗、产品水分等指标。当煤泥水系统严重恶化时，会导致整个选煤系统无法正常运行甚至停产。一个入洗能力近千吨原煤的选煤厂，每小时要产生几千立方米煤泥水，而这些煤泥水必须经过一定的工艺处理后才能够在选煤厂循环使用，以满足选煤厂各工艺环节对循环水的要求，或在必须外排时能满足国
6、家环保法规的要求。长期以来，煤泥水的净化一直难以解决，大多数选煤厂煤泥水处理系统都或多或少的存在一些问题。主要原因是随着选煤机械化程度的提高，细粒煤所占的比重越来越大。煤泥水集中了原煤中最细、最难处理的微细颗粒，由于这些颗粒粒度细、灰分高、粘性大、难以沉降，因而极难用常规的沉淀、回收和脱水设备处理，必须采取一定强化沉降的措施。因此，制定合理的煤泥水处理方案，解决煤泥水的净化问题成为选煤厂正常生产的首要前提，也是本专业研究人员所必须关注的问题，对于实现选煤厂洗水闭路循环具有重要的意义。1 2 常见的煤泥水处理工艺当前，我国的选煤技术水平完全能够为各种类型选煤厂提供成熟可靠的煤泥水处理全套技术和装
7、备，实现洗水闭路循环。选煤厂完善的煤泥水系统通常包括以下工艺环节：煤泥分选一尾矿浓缩一压滤，缺少其中任何环节，都不能构成完善的系统。实践证明，不完善的煤泥水系统都无法实现洗水闭路循环。太原理工大学硕士研究生学位论文我国选煤厂应用的几种典型煤泥水流程及其优缺点列入表卜l 。表1 1 典型煤泥水原则工艺流程T a b l e l - 1T h et y p i c a lt e c h n o l o g i c a lp r o c e s sO fs l i m e煤泥水流程优点缺点应川场合直接浮选一尾煤浓缩易于洗水闭路：精煤得到充分回收：经济、环投资大；运行成本高大中型炼焦煤选摸厂一压滤境效
8、茄好煤泥重介选一尾煤浓粗煤泥分选精度高，投粗煤泥回收下限全重介、难浮煤泥选煤缩一压滤资较小0 I m m ；尾煤鼍大厂煤泥水介重力选一粗投资雨I 运行费心比直适于分选密度在煤泥直接回收一细煤接浮选一尾煤浓缩1 6 k g l 以上的易选粗动力煤选煤厂及小型煤泥：细煤泥擐火、脱炼焦煤选煤厂泥浓缩乐滤压滤流程稍低水困难经济效益低：煤泥脱水煤泥水浓缩一直接回投资较小困难，设备用量大：洗动力煤选煤厂及小型收炼焦煤选煤厂水闭路难度大洗水不能闭路：环境污煤泥沉淀池投资小，生产费州低小型选煤厂染严重；资源浪费严重“八五”以来，我国选煤工业整体水平得到迅速提高，但是与发达国家相比还有较大差距，煤泥水处理技术和
9、装备尚不能满足各种类型选煤厂低投资和低运行费用的需要，还有1 3 的选煤厂未实现洗水闭路循环，尤其是小型选煤厂。为了彻底杜绝现有选煤厂外排煤泥水，并满足发展动力煤洗选的煤泥水处理要求，除了进行细粒煤脱水设备系列化、提高大型设备可靠性研究之外，还需要重点开发适于动力煤选煤厂的水介质煤泥重力分选技术、提高浮选上限技术，加强高效浓缩机的研究、先进技术与设备的集成化研究和煤泥分选与煤泥水处理装备的模块化研究，以节约资源，保护环境，提高效益 2 1 。1 3 煤泥水的特性及目前常见的处理方法煤泥水是由悬浮液、电解质和胶体组成的混合物，由于固体颗粒的粒度组成大小不一，又是一个多分散系统，其组成及特性比较复
10、杂，了解煤泥水的特性，选择合适的絮凝剂，对于及时排除颗粒物，获取澄清的循环水，实现选煤厂洗水闭路循环具有一2查堕望j ；盔堂堡丛壅圭堂垡鲨塞一重要的意义【3 1 。煤泥水的主要特点是：浓度高，粒度细，灰分高，颗粒表面多数带负电荷，同性相斥，使得这些微粒在在水中保持分散状态而难以沉降。其中，浮选尾煤的粒度组成情况对煤泥水的沉降具有非常重要的作用，通常粒度越细，煤泥水越稳定，沉降越困难。温雪峰1 3 1 等人曾以城郊选煤厂煤泥水为例分析其粒度组成( 表1 - 2 ) ，从表中可以看出：一O 0 4 5 r a m 的粒级所占比例非常高，接近9 0 0 0 。为了具体了解该粒级的物料组成，对一0 0
11、 4 5 m m 部分进行x 衍射分析，见图1 1 。( 注：用于x 衍射的分析试验来自原煤，所以煤的含量比较高，但所含矿物的相对含量与浮选尾煤中所含矿物的相对含量基本相近) 。从x 一射线衍射图谱可以看出：矿物的主要成分有高岭石、白云石、伊利石和蒙脱石。其中高岭石的含量比较高，这类岩石遇水后易发生破坏产生软化、崩解，高岭石吸水性中等：白云石的吸水性小；蒙脱石和伊利石具有很强的吸附性和吸水膨胀性，但含量很少。因此尽管该煤泥中所含矿物以粘土矿物为主，但整体的膨胀性较小。表1 - 2 浮选尾煤的粒度组成川T a b l e l - 2G r a n u l a r i t yo f f l o a
12、 t a f i o nr e f u s e，粒径r a m重量垃含量累计产率R 0 2 5 0 50 5 00 4 50 4 5O 1 2 5 02 50 9 0O 8 212 70 0 7 4 0 1 2 51 4 012 72 5 50 0 4 5 0 0 7 48 6 07 8 21 0 3 60 0 4 59 8 6 08 9 6 41 0 0 0 0合计1 1 0 O O1 0 0 0 0但是，通常用煤泥含量和煤泥粒度组成来描述煤泥水特性是不全面的。首先，在很多情况下，由于细泥大量循环与积聚，煤泥的真实含量难以获得，因此无法确切表示煤泥的泥化程度和煤泥含量；其次，煤泥粒度组成一般
13、仅进行粗颗粒部分测定，小于2 0 0 网目以下的部分不测，而它们往往决定着煤泥水的特性。此外，它还没有反映煤泥的岩石特性和矿物组成，没有反映真正影响煤泥水特性的软质粘土矿物的含量。粘土矿物的泥化特性，使得它们在煤泥水系统中常呈微米级颗粒存在，从而使得粘土3太原理工大学硕士研究生学位论文瓤凳篓羚】f 抒坦瓣魁恕妥茫衍射角度( 单位：度)图1 - 1 0 0 4 5 r a m 粒级的x 射线衍射图谱【3 IF i g 1 - 1X R Do f 一0 0 4 5g r a d e矿物对于煤泥的影响不仅表现在粒度小、重量轻，难以沉降；而且还由于粘土矿物与水相具有一定的界面化学作用，反过来恶化了自身
14、微细颗粒的沉降环境。在宏观上形成了大量泥质物料难以沉降，在系统中恶性循环积聚 4 】。煤泥水是由煤泥和水组成的，煤泥水的性质既与煤泥的性质有关，又与水的性质有关。水不仅给煤泥水形成提供了空间条件，面且给煤泥水的生存( 固体颗粒的分散和凝聚) 提供了环境条件。水对煤泥水特性的影响，宏观上表现为煤泥的沉降速度大小，以及澄清水的浑浊度。大量的实践已经证实：煤泥水澄清效果的好坏与水质硬度有很大关系，水质硬度越小，澄清效果越差。由于上述原因导致选煤厂的煤泥水很难自然澄清，必须采取一定的净化措施，以促进煤泥水的澄清。目前，在选煤厂的生产实践中，多采用高分子絮凝剂来加速煤泥水中颗粒的沉降。絮凝作用是非常复杂
15、的物理、化学过程。絮凝过程是胶体颗粒脱稳并形成细小的凝聚体的桥连( 架桥) 作用下生成大体积的絮凝物( 即絮团) 的过程。煤泥水中的细泥粒度很小，沉降速度极慢，而它表面带有很高的负电荷，阻止相互接近，不能凝聚成较太的颗粒保持相对稳定的状态，长时间的不沉降。为了加速煤泥沉降，必须使其40000000000000D叼旧0鲫姗枷姗姗啪咖咖咖咖鲫湖枷姗枷m。太原理： 大学硕士研究生学位论文失稳。可用D L v O 理论说明，即用胶体颗粒间的吸引能( E 。) 和排斥能( E R ) 的相互作用，产生的相互作用能( E T ) 来解释胶体的稳定性和产生絮凝沉淀的原因。图1 - 2是两胶粒间的势能曲线图”
16、I 。占爻基”I7 t 确丽厂、弋j媛罩b )图1 - 2 两胶粒间的势能曲线图”1F i g 1 - 2C u r v eo f p o t e n t i a le n e r g yb e t w e e nt W Om i c e l l e由于两种胶粒表面总是带同种电荷而相互排斥，排斥能E 。越大，颗粒越不能靠近，不利于絮凝沉淀，胶体保持稳定状态，同时两颗粒之间存在范德华引力，促使胶粒接近。两颗粒间综合的相互作用能E T 等于吸引能与排斥能之和。即E T = E A + E R ，综合E R * B E A 值，得到条描述作为间隔距离函数的相互作用能( E 。一E A ) 的变化曲线
17、( 图1 - 2 a ) 。当两颗拉间为中等距离时，颗粒间以斥力占优势。由于曲线E t 存在能障，有一个能峰，它是颗粒间凝聚和絮凝的最大障碍。为了克服此能峰，可加入电解质或凝聚剂来降低颗粒表面的电荷，压缩胶粒表面双电层厚度，降低排斥能E R ，从而使由E R 和E A 综合得到的E t 降低，故能峰也下降( 图1 - 2 b ) ，缩小颗粒间距离，增加吸引力，形成絮凝体。絮凝剂的作用机理及其复杂，另外，一种如下图所示的“架桥”机理模型受到也普遍重视1 6 】_ 【”。1 在适宜高分子剂量下起始吸附5太原理工大学硕士研究生学位论文+ o 令高分子矿粒遵不稳定扩粒过程1 ：分散体系中加入高分子絮凝
18、剂，絮凝剂分子与颗粒碰撞，高分子中的某些基团在颗粒上吸附，其余部分伸向溶液，形成不稳定颗粒。2 异向或同向絮凝杏b 卦不稳定矿粒过程2 ：不稳定颗粒上的絮凝剂分子在另一个有吸附空位的颗粒上吸附，形成随即絮团，此时的絮凝剂分子在两颗粒间起架桥作用。3 高分子的二次吸附不稳定矿粒不与有空位的其他矿粒接触再次稳定的矿粒过程3 ：不稳定颗粒上絮凝剂分子的伸向溶液的另一部分，没有机会在其他颗粒上吸附，在运动过程中，有可能吸附在该颗粒的其他位置上，重新形成稳定颗粒。4 过量高分子的起始吸附￥午+ o过量的高分子矿粒可稳定的矿粒( 没有空位)过程4 ：当絮凝剂添加过量，颗粒表面为絮凝剂分子所饱和而不再有吸附
19、空位此时高分子絮凝剂不仅起不了架桥作用，反而因位阻效应使颗粒稳定分散。5 絮团的分散随机絮团强烈或过长时间的搅拌絮团碎片6 絮团的分散6露一太原理：l ：大学硕士研究生学位论文Q一絮团碎片重新稳定的絮团碎片过程5 、6 ：在强烈或长时间搅拌作用下，絮团破裂，伸向溶液的絮凝剂分子的另一部分在原颗粒表面的其他部位吸附，使颗粒重新分散。7 机械脱水收缩随机絮团不均匀力过程7 ：架桥作用形成的松散絮团，成稳定的絮团。稳定的絮团因外部作用力不均匀，产生机械脱水收缩形桥联机理认为：在絮凝剂分子浓度较低时，吸附在某个微粒表面上的生物分子长链可能同时吸附在另一个微粒的表面上，通过架桥方式将两个或更多的微粒联在
20、一起从而导致絮凝。般来晚，絮凝剂的分子量越大对架桥越有利，絮凝效率高，但因为架桥过程中也发生链段问的重叠，从而产生一定的排斥作用，若分子量过高，则这种排斥作用会削弱架桥作用，使絮凝效果变差；另一方面，若絮凝剂的带电符号与微粒相反则絮凝剂的离解程度就大，电荷密度越高，分子越易扩展，越有利于架桥1 8 1 。桥连作用的实质是高分子同时在两个以上的颗粒表面吸附，借助自身的长链特征把颗粒连结在一起。其必要的条件是：( 1 ) 高分子在表面的吸附不紧密，有足够数量的链环、链尾向颗粒周围自由伸出：( 2 ) 高分子在表面的吸附比较稀松，颗粒表面有足够的可供进一步吸附的空位。一般聚合物分子是高分子量的长链大
21、分予，并含有能与颗粒表面相互作用的化学基团。当一个聚合物分子与个颗粒相互碰撞时，聚合物分子中的某些基团就会吸附在颗粒表面上，而其余部分就朝外伸向溶液中。如果第二个具有一些吸附空位的颗粒接触到聚合物分子的外伸部分，就会发生同样的附着。这样两个颗粒借助于聚合物形成聚集体，此时聚合物分子如同起到桥连作用。如果未碰到第二个颗粒，该聚合物分子的外伸部分可能吸附到原先被吸附颗粒的其它位置上，此时聚合物分子不再起桥连7公太原理工大学硕士研究生学位论文作用。当高分子絮凝剂添加过量时，颗粒表面被聚合物分子所饱和，颗粒表面己无吸附空位而使聚合物失去架桥作用。同时由于高分子吸附膜有空间位阻效应使颗粒问互相排斥，颗粒
22、又重新处于稳定分散。在某些情况下，强烈或长时间搅拌使絮团断裂，聚合物分子的外伸部分又反过吸附到原吸附颗粒表面的其它空位上，从而使颗粒又重新分散。高分子桥连的一个重要特点是在适当的条件下，吸附高分子可以跨两颗粒间的双电层而实现桥连。凝聚剂与胶粒的作用主要是靠静电引力和分子问力，这些力较弱，一般不超过2 1 0 4 J t o o l ，但某些有机高分子絮凝剂与颗粒之间的作用不仅具有静电力和分子间力，而且还具有较强的氢键和其他化学键结合力。因此它的吸附能力强，絮凝效果较好【5 9 1 。自从1 8 8 4 年美国开发出无机絮凝剂硫酸铝并得到应用，至今对絮凝剂及机理的研究一直没有中断过。近些年絮凝剂
23、的研究与开发活动日益活跃，新的产品体系不断涌现。目前煤炭工业中所用的絮凝药剂主要有有机高分子絮凝剂和无机电解质凝聚剂两大类。有机高分子絮凝剂主要分为两大类，即合成有机高分子絮凝剂和天然高分子絮凝剂m “1 。另外可按官能团的性质、原料类别、聚合度、产品形态等分类。一般按官能团离子型分类，即阴离子、阳离子、非离子三种，现在也有两性型高分子絮凝剂的研究和应用的报道【l “。目前选煤厂大多采用聚丙烯酰胺( P A M ) 作为絮凝剂，而聚丙烯酰胺又有不同的种类，对其种类和用量的选择是极为重要的。不同种类的聚丙烯酰胺有不同的使用效果，用量过多不仅造成浪费，还会带来絮团聚积不易压缩的不良后果，甚至会引起
24、煤泥水悬浮液稳定不沉降的状况；用量过少会降低煤泥颗粒沉降速度，影响煤泥水浓缩、澄清效果。徐初阳【1 4 1 等人曾采用不同分子量、不同水解度和不同阳离子度的聚丙烯酰胺絮凝剂，对望峰岗选煤厂的浮选尾煤进行了絮凝沉降试验得出以下结论：( 1 ) 一般而言，聚丙烯酰胺分子量越大，其絮凝澄清效果越好，因而提倡采用高分子量的P A M 用作煤泥水絮凝剂，其分子量当特性粘数为1 0 0 0 m l g 左右即比较合适。( 2 ) 不同水解度的聚丙烯酰胺处理煤泥水时，以3 0 水解度的P H P 絮凝澄清效果最好。( 3 ) 不同阳离子度8太原理：l 大学硕士研究生学位论文的聚丙烯酰胺有不同的絮凝效果，在C
25、 P A M 的C D 值为1 5 时对煤泥水的絮凝效果最好。无机絮凝剂主要是依靠中和粒子上的电荷而凝聚，故常常被称为凝聚剂”。在1 0 0 多年的工业化发展阶段，无机絮凝剂除了产量的高速增长外，技术上也有了明显的进步和提高。在研究、开发和应用过程中，形成了铝系、铁系和聚硅酸等几大类产品。对无机高分子絮凝剂的基础研究国外也已经有较多的文献报道1 7 J 。目前，在煤泥水处理中，碱式氯化铝应用较多。由于碱式氯化铝( A 1 2 ( O H ) n C l 6 。) 具有很强的电性中和能力，絮凝效果较好，且生产原料来源广，在煤泥水处理中的应用越来越广泛。由于絮凝剂与凝聚剂对煤泥沉降所引起的机理完全
26、不同，凝聚剂是靠改变颗粒表面的电性质来实现凝聚作用的，当它处理粒度大荷电量大的颗粒时，使用量就会很大，成本增加但处理荷电量小的微细颗粒时作用较好，而且得到的澄清水和沉淀物的质量都很高。絮凝剂用于水处理时，由于它不改变颗粒的表面电性，颗粒间的力仍然存在，产生的絮团蓬松，其间还有大量的水，澄清水中还含有细小的颗粒，但絮凝剂用量较低。由此可见，凝聚剂和絮凝剂在煤泥水处理中各有优缺点，复合使用将不仅降低成本，而且进一步提高煤泥7 R 澄清效果。其二者的作用机理如图( 图l 一3 ) 【4 1 。在二者联合使用的过程中，要注意的问题是：第一，加药顺序，不同的加药顺序可以得出不同的实验效果；第二，药剂用量
27、，絮凝剂和凝聚剂和用量比不同得出的结果也不同。9太原理工大学硕士研究生学位论文温雪峰等人 3 1 从速度和浊度两方面综合考虑，聚丙烯酰胺和氧化钙配合使用，产生了良好的混凝效果。试验表明，当尾煤煤泥水浊度较低时，宜先投加氧化钙，后投加聚丙烯酰胺( 相隔半分钟为宣) ，使杂质颗粒先行脱稳到一定程度，为聚丙烯酰胺大离子的絮凝作用创造有利条件：如果煤泥水浊度较高时，宜先投聚丙烯酰胺，后投加氧化钙目的在于让聚丙烯酰胺先在较高浊度水中充分发挥作用，吸附一部分胶粒，使浊度有所降低，其余胶粒由氧化钙脱稳，再由聚丙烯酰胺吸附，这样可降低氧化钙的剂量。氧化钙破坏了胶体的稳定性，使原来不能沉降的颗粒可以沉降，但形成
28、的颗粒粒度不够，沉降速度缓慢。投J J I P A M 后，增大颗粒粒径，提高沉降速度。王少会等人【” 选用相同的试验煤样，不同的加药顺序进行絮凝试验，得出从透光率方面考虑加药方式应该是先加絮凝剂，搅拌1 0 s 后加凝聚剂。康文泽等人通过现场实践表明在处理既有高灰煤泥又有低狄煤泥的煤泥水时，两种药剂配合使用时，先加凝聚剂后加絮凝剂的沉淀效果较好。于恒江等人【2 I j 通过煤泥水沉降试验，选定了适合七河台精煤集团公司龙湖分公司煤泥水性质的加药顺序是先加凝聚剂后加絮凝剂，加药量是：凝聚齐I A ：3 m l L ，絮凝剂B ：6m l L ；药比：A ：B = I ：2 。梁清阳【2 2 1
29、在解决沙曲选煤厂煤泥水沉降问题时得出合理的加药顺序应该是先加聚合氯化铝铁，后加聚丙烯酰胺。煤泥水的浓度和粒度对沉降和澄清效果有很大影响，在浓度超过一定浓度时，煤泥的沉降是整体的压缩沉降，其沉降的速度很慢：粒度越细，其压缩沉降的浓度也越低，煤泥水的分离澄清也就越困难。粒度细浓度高时，适当的在絮凝剂的使用上采取一定的措施，如用高分子量的絮凝剂，阴、阳离子配合使用等【2 3 】。鹿志坚【2 4 1 用由克利尔公司用户提供的铜矿浮选尾矿进行试验，得出阴、阳离子絮凝剂合适的加药顺序为先添加阴离子絮凝剂，后添加阳离子絮凝剂。此外，搅拌速度和时间也是影响絮凝的一个重要因素。所有絮团都能被速度的剪切力所破坏，
30、并且不易重新絮凝，这是因为，若悬浮液中存在过剩的絮凝剂，它会吸附到絮团破损后的新表面上，这样由于过量絮凝剂分子被吸附而产生排斥力，使絮团更难重新形成。搅拌速度一般以4 0 一8 0 r m i n 为宜，不要超过1 0 0 r m i n ，搅拌时间以24 m i n 为宜，不要超过5 m i n ”。1 0太原理工大学硕士研究生学位论文1 4 新型絮凝剂和其它工业污水用药剂及处理方法目前，一方面是水资源的不断减少，另一方面是污水废水的排放规模不断加大，种类不断增加，水中污染物的成分日趋复杂，对环境的危害日益加重，因此，水处理是一个迫在眉睫的问题。国内外广泛应用的水处理方法大致上可以分为物理处
31、理法、化学处理法、生物处理法三种。其中混凝法作为一种物理、化学处理法，由于工艺简单、效率高、费用较低等优点而应用广泛，絮凝剂在水处理中的地位越来越重要。首先，絮凝能有效脱除8 0 9 5 的悬浮物质和6 5 一9 5 的胶体物质，对降低水中C O D 值有重要作用；再者，絮凝对去除水中的细菌、病毒效果稳定，通过絮凝净化，一般能把水中9 0 以上的微生物与病毒一并转入污泥，使处理水的进一步消毒、杀菌变得比较容易；此外，日益受到重视的水体富营养化、废水脱色等问题，采用无机絮凝剂比生物法除磷、脱色效果好：最后，污泥脱水是当今废( 污) 水处理的主要问题，迄今最可行的办法是投加适当的阳离子高分子絮凝剂
32、( 普遍采用聚丙稀酰胺) ，改善污泥状况，以便下一步机械脱水处理。值得注意的是，当代的无机混凝剂和有机高分子絮凝剂正在逐步扩大其应用领域，主要来自环境保护的要求。在水处理的应用实践中，国内外的水法冶金、石化、造纸、钢铁、纺织、印染、食品、酿造等多种行业的废水处理，使用絮凝法的水处理比例约占5 5 一7 5 ，而自来水工业几乎1 0 0 使用絮凝法作为净水手段，以及微生物絮凝剂处理淀粉废水，P H M - Y 絮凝剂处理含乳化油废水等。由于絮凝法在水处理与污泥脱水中具有较明显的技术经济效益，国外高分子絮凝剂的生产与消费近5 年仍保持6 5 的年增长速度。我国无机絮凝剂和有机高分子絮凝剂大体维持在
33、年平均1 0 的增长速度 2 5 1 。然而，随着水处理难度的加大，传统的絮凝剂己不能满足现有絮凝技术的需要，新型絮凝剂的研究和开发已成为当今世界各国的重要研究课题之一。无机聚合絮凝剂是目前研究比较多的一类高分子絮凝剂，它的研究与开发始于2 0 世纪6 0 年代后期，发展至今正逐步取代无机低分子絮凝剂而广泛应用于多种水处理工艺中。该药剂具有比无机低分子絮凝剂更强的电中和能力，更高的分子量、更强1 1太原理工大学硕士研究生学位论文的吸附性能和更高的稳定性。无机聚合絮凝剂的水溶液具有定的对酸碱的缓冲作用对被处理水的p H 值要求较低，投加量较少，成本相对较低，因此有逐步成为主流药剂的趋势。对于无机
34、聚合絮凝剂的研究开发，目前国内外都十分活跃，特别是复合型无机聚合絮凝剂的工艺及性能研究已有许多报道 2 6 - 3 0 1 。复合絮凝剂目前研究较多的是无机一无机复合型，如聚合氯化铝铁、聚合硅酸铝、聚合硅酸铝铁、聚合硫酸铝铁等。无机一有机复合型絮凝剂也有研究。石太宏等人1 3 1 对基于固体聚硫酸铁( P F S ) 的制备方法，实验室制备了固体聚磷硫酸铁( P P F S ) ，并对其絮凝性能进行了研究。研究表明P P F S 絮凝剂对水e O C u 2 + 和C O D M 。在p H 值为1 0 l l 时的去除率分别为9 0 ； n 8 0 以上。石宝友及汤鸿霄等人”2 】利用聚合铝
35、与有机高分子絮凝剂复合，试验表明其所制得的絮凝剂在水处理的絮凝方面有着良好的效果。尹承龙，单忠健等人【”1 对聚铁硅的复配方法进行了改进，研制出新型聚铁硅复合絮凝剂，并利用模拟的煤泥水样进行了相关的试验研究，结果表明，在适宜的O H F e L E 合S i F e 比下，配置的聚铁硅复合絮凝剂具有优良的絮凝性能，经过一定的存放熟化并在一定范围的p H 值使用，对煤泥水颗粒物具有较高的絮凝沉降。有机高分子絮凝剂，除前面所介绍的聚丙烯酰胺之外，目前国内外已成功地研制出第二代人工合成有机高分子絮凝剂，主要有聚二甲基二炳基氯化胺( P D A D M A ) 、二甲基二烯丙基氯化胺一丙烯酰胺( D
36、M D A A C - - A M ) 及( 甲基) 丙烯酰氧乙基三甲基氯化胺2 丙烯酰胺( D M C - - A M 共聚物) 等。它们与聚丙烯酰胺系列有机高分子絮凝剂相比，具有阳离子单元结构稳定且高效无毒的优点，广泛应用于石油开采、造纸、染料及印染等工业废水处理领域。我国科技工作者研制生产的双氰胺一甲醛类阳离子絮凝剂应用于高色度染料、染色等工业废水处理，其中色度去除率达8 0 - - 9 9 ，C O D 去除率达5 0 - - 9 0 ! ”】。郭玲香等口5 】将二乙胺与环氧氯丙烷在一定条件下进行线性聚合，得到水可溶性线性结构的季铵盐聚合物，再用丙烯酰胺进行接枝反应，合成了聚季铵盐丙烯
37、酰胺接枝共聚物P Q A A M 。发现它对细粒煤泥即具有电性中和作用，又具有桥联作用，明显改善煤泥水的絮凝效果。聂新鹏等【3 6 1 仿效絮凝与凝聚作用强化原理，使用不同药剂、添加剂或不同配比与多胺类阳离子絮凝剂进行复配，制得了絮凝效果更好的复合阳离子1 2太原理工大学硕士研究生学位论文絮凝剂M N 5 ，在对煤泥水治理进行的工业性试验中，使煤泥的絮凝沉降获得了较好的效果，促进了煤泥厂内回收，及沈水闭路循环，提高了经济效益和社会效益。除上述几种，高分子量的聚氧化乙烯和聚丙烯酸钠等有机合成高分子聚合物在处理悬浮液中粘土类杂质时也是很有效的絮凝剂，在采矿工业中得到广泛的应用【3 7 】。天然有机
38、高分子絮凝剂主要有各种淀粉及其残渣、藻类和壳聚糖、甲壳素类等。淀粉类絮凝剂的使用效果一般比无机电解质要好，但由于其中淀粉是粮食制品，大量用在工业生产中是不合理的【3 8 1 。甲壳素是自然界含量仅次于纤维素的第二大天然有机高分子化合物，壳聚糖则是甲壳素脱乙酰化的产物，由于这类物质分子中均含酰胺基、羟基，因此具有絮凝、吸附等功能。壳聚糖作为一个线性聚胺，当它在酸性介质中溶解以后，随着胺基的质子化，即表现出阳离子聚电解质的性质，不仅对重金属具有鳖合作用，还可有效的吸附水中带负电荷微粒【2 2 J 。然而尽管无机电解质凝聚剂( 如聚氯化铝) 和有机高分子絮凝剂( 如聚丙烯酰胺)能满足实际工业生产的要
39、求，但因其价格较昂贵，或者使用量较大，不仅增加了企业的经济负担，而更为重要的是，这些絮凝剂的大量使用，会造成定的环境污染，危害人类生存环境。有关研究表明，老年性痴呆与聚氯化铝的摄入量有关，而聚丙烯酰胺有腐蚀性，其单体具有强烈的神经毒性，并且还是强的致癌剂。因此，开发高效、安全、无污染的新型绿色煤泥水处理絮凝剂，对于生产工艺的改进、人类健康和环境保护等都具有重要的现实意义【3 8 】。微生物絮凝剂( M i c r o b i a lF t o c c u l a n t ，简称M B F ) 能满足上述要求【3 9 1 。生物絮凝剂是具有高效絮凝活性的微生物代谢产物或化学改性天然有机高分子絮凝
40、剂，是利用生物技术，通过培养微生物的方法得到的一类新型絮凝剂，其化学成份主要是糖蛋白、多糖、蛋白质、纤维素和核酸等物质，分子量约为几十万以上【40 1 。微生物絮凝剂使用条件粗放，它不仅具有传统絮凝剂的特点，而且还具有生物降解等许多独特性质。其起絮凝作用的主要是微生物所产生的覆盖在菌体外生物高分子聚合物，包括机能性蛋白质和机能性多糖成分，其特定的成分决定了其具有可分解性及对环境和人类无毒无害等特性。这是其它无机和有机絮凝剂所无法比拟的。据报道，国外于2 0 世纪6 0 年代开始就有人应用微生物进行矿物絮凝的研究。G a r y等人1 3 9 J 于1 9 6 3 年报道了用细菌和菌纲絮凝佛罗里
41、达磷灰石粘土矿的研究；在2 0 世纪7 01 3太原理工大学硕士研究生学位论文年代，R 本学者在研究酞酸酯生物降解过程中发现了具有絮凝作用的微生物培养液，2 0世纪8 0 年代后期，制成了命名为N O C 一1 的第一种微生物絮凝剂，它是目前发现的最好的微生物絮凝剂【4 1 】；1 9 9 4 年S c h n e i d e r 等人报道了用酵母念珠菌及其衍生物絮凝细粒赤铁矿、方解石和高岭土悬浮液等的研究结果。RWS m i t h 等人“5 1 曾研究利用草分枝杆菌作为磷矿、赤铁矿、方解石、煤和高岭土等多种矿物的絮凝剂，取得较好絮凝效果。S u h 等【46 】从土壤样中分离并鉴定了能产生
42、优良絮凝物质的杆状菌株。U m a等【4 ”利用富集培养法从受污土壤样中得到格兰氏阳性的杆状菌株。国内，对微生物絮凝剂( M B F ) 的研究资料相对较少，研究领域也很有限，应用微生物作为煤泥水处理絮凝剂的研究目前未见报道。1 5 论文研究的目标本课题的研究目标是：合理制定一种处理高泥化煤泥水的药剂制度，分析凝聚和絮凝机理。通过大量的絮凝沉降试验，试验多种药剂制度的絮凝效果，根据煤泥水的特性，确定一种沉降速度、压实程度、澄清度均效果较好的处理方案：并通过一定的测试手段，探讨在絮凝沉降过程中无机凝聚剂及有机高分子絮凝剂的作用机理。为实际工业生产解决问题的同时，在科学研究领域也得到进步。1 4太
43、原理1 ：大学硕士研究生学位论文2 1 有机高分子絮凝剂第二章试验药剂和样品211 聚丙烯酰胺【3 4 】2 11 1 物理性质聚丙烯酰胺是丙烯酰胺( A M ，分子式：C H 2 = C H C O N H 2 ) 及其衍生物的均聚物和共聚物的通称。工业上凡含有5 0 以上A M 单体的聚合物都泛称聚丙烯酰胺。P A M 分子链上含有酰胺基，有些还含有离子基团，故其显著特点是亲水性高，比其他大多数水溶性高分子的亲水性高的多。P A M 能以各种百分比溶于水，但当浓度高于7 0 时更宜认为是水溶于聚合物。水是P A M 的最好溶剂，实用中很重视P A M的水溶性，它与产品形式，分子结构，溶解方
44、法，搅拌，温度及p H 等有关。2 11 2 化学性质P A M 分子链上的侧基为活泼的酰氨基，它能发生多种化学反应，通过这些反应可以获得多种衍生物，但是，由于邻近基团效应，反应不能进行完全。水解反应：聚丙烯酰胺可以通过它的酰胺基水解而转化为含有羟基的聚合物，这种聚合物和丙烯酰胺一丙烯酸钠共聚物的结构相似。所得产品叫部分水解的聚丙烯酰胺。水解反应在中性介质中速率很低，因此，一般在碱性介质中进行，所用碱为N a C 0 3N a O H 等，水解体是种很重要的阴离子型聚电解质。聚丙烯酰胺和二甲胺，甲醛反应可生成二甲胺基N 一甲基丙稀酰胺聚合物，该反应称曼尼其反应。按P A M ，甲醛，二甲胺摩尔
45、比l ：1 ：1 0 5 的量先将甲醛，二甲胺预先混合加到3 5 度的P A M 溶液中保持三小时，这是制备阴离子聚丙烯酰胺的一种方法。2 1 1 3 水溶液P A M 的性质。P A M 能以任何浓度溶于水，溶解温度没有上限和下限。P A M 均聚物的溶液粘度1 5太原理工大学硕士研究生学位论文与P H 无关，但是，部分水解的高分子溶液当中和到中性时，粘度出现极大值。在均聚物溶液中加入大量的某些无机盐时，不会引起相分离，加入N a C I 会提高溶液的特性粘度加C a C l 2 时的作用与加N a C I 类似但更显著水解P A M 会同溶液中的多种金属阳离子相互作用。P A M 分子链很
46、长，它的酰胺基可与许多物质亲和，吸附形成氢链，着就是它能在两个被吸附的粒子之间架桥，形成“桥联”，生成絮团。有利于粒子下沉。2 1 1 4 水处理应用P A M 分子量高( 1 0 3 1 0 7 ) ，水溶性好，可调节分子量，并可以引进各种粒子基团以得到特定的性能，低分子量时是分散材料的有效增稠或稳定剂，高分子量时则是重要的絮凝剂。P A M 的酰胺基可与许多物质亲和，吸附形成氢链，高分子量P A M 在被吸附的粒子间形成“桥联”，使数个甚至数十个粒子连接在一起，生成絮团，加速粒子下沉。与传统的无机絮凝剂相比教的优点在于：品种多，能适应多种条件剂量小，效率高，生成的泥渣少，后处理容易。非离子
47、性P A M 类絮凝剂由于不带离子型官能团，因此，与阴离子型P A M 类絮凝剂相比有以下特点：絮凝性能受废水P H 值和盐类波动影响小，在中性或碱性条件下，其絮凝效果不如阴离子，但在酸性条件下，却优于阴离子型，絮体强度比阴离子型高分子絮凝剂强。阳离子型P A M 的分子量通常比阴离子型或非离子型的聚合物低，其澄清性能主要是通过电荷中和作用而获得，这类絮凝剂的功能主要是絮凝剂带负电的胶体，具有除浊，脱色等功能。适用于有机胶体含量高的废水。阴离子型P A M 絮凝剂适用于粒子表面带正电荷的浆体，和阳离子型P A M 类絮凝剂相比，阴离子型P A M 类絮凝剂分子量较高，而且，由于同一个分子内离子
48、型基团间相互排斥。在水中的分子伸展度比较大，因而，具有良好的粒子絮体化性能。它们可有效的用于矿物悬浮液的沉降分离。当所处理的水是P H 为中性到碱性的含无机质多的悬液时适用。本课题所用的聚丙烯酰胺购于太原重工祁县聚合物公司，有阴离子( P H P ，M W = 1 5 0 0 万) 、阳离子( C P A M ，离子度分别为1 5 、3 5 ) 、非离子( N P A M ，M W = 8 0 0万) 三种。1 6太原理工大学硕士研究生学位论文2 1 2 聚氧化乙烯f 3 4 12 12 1 物理性质聚氧化乙烯聚氧化乙烯为白色粉末，无特殊气味，生物试验表明，其毒性极低。P E O 完全溶于水，
49、可溶于某些有机溶剂；具有柔软性、热塑性，软化点为6 5 6 7 ，脆化点为5 0 ，当加热到高于其软化点温度后，可将其加工成各种形状和薄膜；耐细菌侵蚀性高，不会腐败，在大气中的吸湿性小；高分子量的P E O 还具有絮凝与其它树脂有很好的混溶性。2 1 2 2 化学性质P E O 具有较好的化学稳定性，既耐酸又耐碱，由于其分子结构中不具有化学活性基团，除在苛刻条件下发生分解外，其它化学反应很难进行。但由于高分子链中醚氧原子上还有共享电子对，有较强的形成氢键的倾向，可以和多种有机低分子化合物有机聚合物及某些无机电解质形成缔合络合物。无论是固体P E O 还是P E O 自 J 水溶液，随着放置时间
50、的变长，分子量均会下降，这主要是氧化降解所致。2 123 水溶液性质聚氧化乙烯是高分子量聚合物，在室温下可以任何比例与水混合，高浓度水溶液的粘度非常大，因此高分子量聚氧化乙烯要配成高浓度的水溶液非常困难。即聚氧化乙烯量小时形成溶液，随着其量的增加，会变成弹性的非粘性的凝胶体，进一步提高浓度，就会成为坚韧的橡胶状弹性体。高分子量聚氧化乙烯对粘土是非常有效的絮凝剂。诸如高岭土、蒙脱土、多水高岭土、活性白土的悬浮液都可以用这种树脂在很宽的口H 值范围内进行絮凝。本试验所用的聚氧化乙烯购于上海联圣化工有限公司，分子量3 0 0 万、4 0 0 万、5 0 0 万、6 0 0 万四种类型。2 1 3 聚
51、丙烯酸钠2 1 3 1 物理性质聚丙烯酸钠为无色透明或黄色水溶液树脂或粉末状树脂，分子量范围为1 0 3 至1 0 6 ，它易溶于苛性钠水溶液。但在氢氧化钙，氢氧化镁等水溶液中则会产生沉淀。其热冷，机械，储存和生物稳定性较好，粘性大，具有一定的成膜性。此外，还具有，较强的吸水保湿性。1 7太原理工大学硕士研究生学位论文聚丙烯酸钠大多以丙烯酸为原料经氢氧化钠中和后聚合得到。还可用其它单丙烯酸钠进行共聚，对聚丙烯酸钠的性能进行改性，合成具有特殊性能的聚丙烯酸钠共聚物。2 1 3 2 化学性质高分子量的聚丙烯酸钠主要作絮凝剂，由于聚丙烯酸钠是一种线状、可溶性的高分子化合物，其分子链上的羧基由于静电相
52、斥作用，使得曲绕的聚合物链伸展，促成具有吸附性的功能团外露到表面上来，由于这些活性点吸附在溶液中的悬浮粒子上，形成粒子间的架桥，从而加速了悬浮粒子的沉降。本试验所用的聚丙烯酸钠购于天滓市科密欧化学试剂开发中心。21 4 壳聚糖【3 4 1 1 9 12 1 4 1 物化性质壳聚糖系白色或淡黄色片状固体，或青白色粉粒。不溶于水、乙醇和丙酮，可溶于稀酸溶液中。在酸性介质中，壳聚糖的分子中的N H ：被质子化为R - N H 3 十，产生酸性溶解，而未被脱N 一乙酰基的甲壳质无溶解性。若将甲壳素分子中的乙酰基脱除，能转化为可溶性甲壳素，即壳聚糖( C T S ) 。壳聚糖作为一种天然有机高分子絮凝剂
53、，由于具有原料来源广泛，无毒，易于生物降解，用量少、污泥量少，处理效果好等优点。与其它絮凝剂相比，达到相同出水效果时费用低，在水处理领域中已显示良好的应用前景。21 4 2 水溶液性质甲壳质是一种天然有机高分子多糖，壳聚糖是甲壳质脱去N 一乙酰基的衍生物，甲壳质( 壳聚糖) 具有可降解性和生物学可溶性，且无毒。因此作为水处理制剂是非常理想的。甲壳质( 壳聚糖) 分子中含有羟基、氨基基团，这些基团可以有效地捕集或吸附溶液中的重金属离子，也可以凝聚溶液中带负电荷的悬浊物、有机物等，因此它们是良好的阳离子絮凝剂，羧基及氨基基团是亲水基团，具有较强的吸湿性，因此还可以用做污泥脱水剂。壳聚糖对金属离子的
54、络合吸附，使其在废水处理中作为金属离子的螯合剂和活性污泥絮凝剂而得到广泛应用。壳聚糖絮凝能力和其本身的长链特性有密切的关系，这可用架桥机理来解释。1 8太原理：L 大学硕士研究生学位论文长诳的高分子一部分被吸附在胶体颗粒表面上，而另部分被吸附在另一个颗粒表面，并可能有更多的胶体颗粒吸附在一个高分子的长链上，这好象架桥一样把这些胶体颗粒连接起来，从而容易发生絮凝。这种絮凝通常需要高分子絮凝剂的浓度保持在较窄的范围内才能发生。如果浓度过高，胶体颗粒表面吸附了大量的高分子，就会在表面形成空间保护层，阻止了架桥结构的形成，反而比较稳定，使得絮凝不易发生。絮凝剂的加入量具有一个最佳值，此时的絮凝效果最好
55、；超过此值絮凝效果会下降，若超过很多，反而起到稳定保护作用。壳聚糖在某种废水处理中的应用，并不是某单机理在起作用。而是以某种机理为主，与其他机理共同作用的结果。本试验所用的壳聚糖购于济南海德贝海洋生物工程有限公司，属工业级。22 无机高分子絮凝剂一一聚合氯化铝9聚合氯化铝又名聚化铝，碱式氯化铝，简称聚铝。聚合氯化铝( P A C ) 实质是A I C l 3 经水解逐步转化成A I ( O H ) 3 这一过程的中间产物，各简单的水解产物通过羟基桥联等反应聚合成为高分子化合物。铝盐水解和羟基桥联两种反应交错进行的综合结果，使化合物中A 1 3 + 干f l O H 数增多，最终达到 A l (
56、 O H ) 3 】n 的形态。P A C N 入到水中后，形成许多带高电荷的聚羟基阳离子，具有很强的吸附电中和及压缩双电层能力可使水中悬浮颗粒有效脱稳，但其水解长链因受无机聚合物聚合度的限制，对微小颗粒的去除缺乏强有力的吸附架桥作用，铝盐对水中胶体颗粒产生凝聚絮凝作用主要是铝盐水解产物的化学吸附、电中和及脱稳、吸附架桥粘附卷扫等综合作用的结果。2 3 无机低分子凝聚剂常见的凝聚剂有很多种，如石灰、硫酸铝、氯化钠、无水氯化钙、氯化铁、碱式氯化铝等等。在试验过程中我们择优选择的无机低分子凝聚剂有F e C l 3 、C a ( O H ) 2 、C a C l 2 、明矾。凝聚剂的添加增加了煤泥
57、水中离子含量，降低了微细颗粒的电斥力，1 9包装设计太原理工大学硕士研究生学位论文使整个微细颗粒体系处于或趋于凝聚状态，从而改变了煤泥水的沉降特性和可过滤性。对于高浓度的煤泥絮团沉降体系来说，颗粒表面电性作用突出体现在颗粒絮团之间，凝聚剂具有独特的作用。2 4 试验样品由于高泥化煤泥水中难于沉降的主要成分为细粒级的煤系伴生粘土，因此本试验选用煤系粘土作为试验研究对象，试验样品采自西山煤电集团马兰矿，人工预先挑拣提纯后，烘干、破碎至0 1 m m 以下。配制接近现场煤泥水浓度的模拟煤泥水样。粘土矿物属硅酸盐矿物，取少量样品磨细，过2 0 0 目筛后进行化学分析，其x射线衍射图见图2 1 ，其化学
58、组成见表2 1 。2 03 0d05 06 0708 02 t h e ta ( deg )图2 1 粘土的X 射线衍射图F i g2 1X R Do f c l a y表2 1 粘土的化学组成l 样品名称S i 0 2A L 2 0 3F e 2 0 3T i 鸥C a OK 2 0N a 2 0L O lS i 0 2 A L 2 qS i ( F e + A I )l 粘土5 0 5 93 0 6 11 5 00 5 0O 7 13 6 80 4 69 9 62 8 11 _ 3 6由图2 1 知，嘴5 土中的主要晶体矿物为高岭石、石英和钾长石。2 0太原理工大学硕士研究生学位论文25
59、试验仪器7 2 1 0 分光光度计( 其波长L 定为7 0 0 h m ) ，容积为2 5 0 m l 的细颈量桶，普通天平秒表，玻璃棒、胶头滴管、小烧杯。2 1太原理工大学硕士研究生学位论文3 1 试验步骤第三章单一药剂絮凝沉降试验研究用天平分别称取2 5 9 、5 0 9 、1 0 0 9 粘土，用2 5 0 m l 的细颈量筒配置浓度为l O g l 、2 0 I 、4 0 9 l 的泥水，加入絮凝剂后用人工翻转三次，静置并记录其沉降速度、压实程度及上清液澄清度。药剂从低剂量到高剂量逐次加入，直至找出最佳点( 即，澄清度高、压缩层压实程度好、沉降速度快) 或者平衡点( 即，澄清度、压实程
60、度及沉降速度随药剂用量的增加变化不大) 4 8 1 。3 2 评价体系本试验参照M T T 1 9 0 1 9 9 8 进行。用沉降3 0 秒后的絮团体积高度表示其沉降速度，5 分钟后的絮团体积高度表示其压缩层的压实程度，透光率表示其沉降后上清液的澄清度。其中絮团体积高度指澄清区与压缩区分界面处的刻度，可由量筒上直接读出，透光率可用分光光度计测出。沉降3 0 秒后的絮团体积高度越低，则其沉降速度越快；5 分钟后的絮团体积高度越低，则压实程度越好；透光率越大，则其上清液澄清度越好。因此为方便比较不同药剂、不同药剂用量下的絮凝效果，在不改变原有指标变化的情况下本试验建立一综合指标，该综合指标为：综
61、合指标：! ! ! 二坚丝。透光率( 3 1 )H 3 0 0式中H 30 _ 一沉降3 0 秒后的絮团体积高度H 3 0 0 _ 一沉降5 分钟后的絮团体积高度因随泥水浓度的增大，沉降5 分钟后的絮团体积高度必定会相应升高，因此为准确比较不同浓度之间的絮凝效果，式中H 3 0 0 以泥水浓度为2 0 9 l 为基准，其它浓度太原理工大学硕士研究生学位论文以相同的比例相应扩大或缩小，如泥水浓度为1 0 9 l 时，则H 3 0 0 = 实测数值2 ，泥水浓度为4 0 9 l 时，则H 3 0 0 = 实测数值2 。33 高分子有机絮凝剂的试验结果及分析33 1 同种药剂在不同浓度泥水下的絮凝效
62、果分析1 试剂型非离子聚丙烯酰胺( M W 3 0 0 万)在不同泥水浓度下试剂型N P A M ( M W 三3 0 0 万) 的絮凝效果如图3 1 所示。药剂用量( g t )。一l O g 13 0 s e l O g 15 m i n卜_ 2 0 9 13 0 s p2 0 9 15 m i n，F4 0 9 13 0 s ， 一4 0 9 l5 m i na 絮团体积高度示意图a v o l u m eh e i g h to f f l o c药剂用量( g t )一1 0 9 1 卜_ 2 0 9 1 - r4 0 9 lb 透光率示意图bt h r o u g h p u t图
63、3 - 1试剂型N P A M ( M W 2 _ 3 0 0 万) 的絮凝效果示意图F i 9 3 - 1S k e t c h m a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to fr e a g e n t N P A M ( M W 3 10 6 1由图3 1 可以看出泥水浓度越高，沉降速度越慢，絮团高度越大，不同浓度下的沉降速度及絮团高度与泥水浓度在数值上基本成正比。在泥水浓度较高时，药剂用量越大沉降速度越快，在用量为3 0 ( ) g t 时基本达到平衡；泥水浓度较低时，则在药+ 剂用量范围内对沉降速度影响不大。且药剂用量对絮团的压实程度影响不
64、大。由透光率示意图可以看出，在泥水浓度较低时对透光率的影响较大，随药剂用量的增大透光率变化较明显，而在浓度较大时，透光率明显偏低，无法达到需求。2 工业级聚丙烯酰胺2 3太原理工火学硕士研究生学位论文( 1 ) 在不同泥水浓度下本试验所选用的几种聚丙烯酰胺的絮凝效果如图3 2 、3 - 3 、3 - 4 、3 - 5 所示。：5型娶乓匣聪：5型毫g芝匣妊2 5 00】0 02 0 03 0 04 0 05 0 06 0 0 7 0 0药剂用量( g t )_ 卜_ 1 0 9 l3 0 s bl o g 15 m i n- - 2 0 9 l3 0 s 弘2 0 9 l5 m i n1 r _
65、 4 0 E 13 0 s t r4 0 9 l5 m i “a 絮团体积高度示意图a v o l u m eh e i g h to ff l o c2 5 02 0 01 5 01 0 05 00l D 08 0S6 0*翥们2 0001 0 02 0 0 3 0 04 0 05 0 0 6 0 0 7 0 0药剂用量( g t )一l O g 1 卜- 2 0 9 1 _ r - 4 0 9 lb 透光率示意图b t h r o u g h p u t图3 - 2 阳离子聚丙烯酰胺( 离子度3 5 ) 的絮凝效果示意图F i 9 3 - 2S k e t c hm a po ff l o
66、 c c u l a t i o ne f f e c to f C P A M ( 3 5 )o1 0 02 3 0 04 0 05 0 06 0 07 0 08 0 0药荆用篮( g t )一1 0 9 13 0 s _ - l O g 15 m l n- 2 0 9 l3 0 s 2 0 9 15 m i n_ 4 0 R 13 0 s t r 一4 0 9 l5 m i na 絮团体积高度示意图a v o l u m eh e i g h to ff l o c1 0 08 0萼6 0奸蟊们2 0001 0 02 0 03 0 04 0 0 5 0 06 0 07 0 08 0 0药剂
67、用量( g t )l O g 1 p2 0 9 1 - 一4 0 9 1b 透光率示意图b t h r o u g h p u t图3 - 3 阳离子聚丙烯酰胺( 离子度1 5 ) 的絮凝效果示意图F i 9 3 3S k e t c hm a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f C P A M ( 1 5 )o百度关键词优化http:/ g t )一l o g 13 0 s q l O g 15 m i n卜_ 2 0 9 l3 0 s h2 0 9 l5 m i n- 一4 0 9 13 0 s 6 一4 0 9 15 m i i ia 絮
68、团体积高度示意图a v oJ u l l l eh e i g h to ff i o c1 0 09 0薯8 0嚣7 0i ：6 0垂5 0园d O鼹3 02 01 01 0 08 0童6 0苷蚕n o2 0001 0 02 0 0 3 0 0 d 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0药剂用量( g t )- 一l o g 1 卜2 0 9 l 一4 0 9 1b 透光率示意图bt h r o u g h p u t图3 4 阴离子聚丙烯酰胺的絮凝效果示意图F i 9 3 4S k e t c hm a po ff l o c c u l a t i o ne f f e c to f
69、P H P01 0 02 0 03 0 0 一1 0 05 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0药剂用盈( g t )一l O g 13 0 s o 一l O g 15 r a i n卜- 2 0 9 13 0 s 曰一2 0 9 15 m i n一4 0 z 13 0 s t r 一4 0 9 l5 m i na 絮圉体积高度示意图av o l u m eh e i g h to f f l o c药剂用量( g t )_ 卜l O g 1 卜2 0 9 l 广一4 0 9 lb 透光率示意图b t h r o u g h p u t图3 - 5 非离子聚丙烯酰胺的絮凝效果示意图F i
70、 g S - 5S k e t c hm a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f N P A M由图3 2 、3 3 、3 - 4 、3 - 5 可以看出，随着泥水浓度的增大，絮凝效果逐渐变差。在药剂用量达到平衡时，沉降速度及压实程度的变化与泥水浓度的变化在数值上基本成正比。且随着药剂用量的增大，C P A M 和N P A M 的絮凝效果变化较明显，沉降速度逐渐加快，透光率也逐渐增大；P H P 在药剂用量范围内随药剂用量的变化其沉降速百度关键词优化http:/ 0 0 9 t 时，其澄清度达到最佳点，在药剂用量偏大的情况下其絮凝效果反而变差
71、因此P H P 的最佳药剂用量为3 0 ( 1 9 t 。几种聚丙烯酰胺比较来看，使用C P A M 的上清液澄清度最好，且离子度较大絮凝效果较好，但其沉降速度及压实程度均较差，无法达到预期的目标。P H P 的沉降速度最快，压实程度最好，透光率也高于N P A M 。因此综合三种絮凝效果来看，P H P的絮凝效果最好。( 2 ) 不同泥水浓度下几种聚丙烯酰胺的综合指标如图3 - 6 所示。01 0 02 0 03 1 3 04 0 0 5 0 06 0 07 0 0+ c P 川( 3 5 莉剂用量与出c P A l I ( 1 5 )6 一P H P k N P m fa 泥水浓度为1 0
72、 9 l 综合指标示意图a o v e r a l lt a r g e tw h e nm u d d yd e n s i t yi s1 0 9 101 0 02 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 07 0 0 8 0 0+ c 嗍( 3 5 荔剂用墅掣c 刚( 1 5 )扣P H P 卜N P 丸Ib 泥水浓度为2 0 9 l 综合指标示意图bo v e r a l lt a r g e tw h e nm u d d yd e n s i t yi s2 0 9 101 0 02 0 0 3 0 04 0 05 0 0 6 0 0 7 0 08 0 0+ c P 州
73、( 3 5 豸剂用宣i ! 掣c PA I I ( 1 5 )6 一P H P N P A Mc 泥水浓度为4 0 l 综合指标示意图c o v e r a l lt a r g e tw h e nm u d d yd e n s i t yi s4 0 鲫图3 - 6四种聚丙烯酰胺的综合指标示意图F i 9 3 。6S k e t c h m a po f o v e r a l l t a r g e to f f o u r t y p e so f P A M2 665d32lO肇霉如蜡765d320蜷霉如始；O蜂昌丰如媾百度关键词优化http:/ - 6 可以看出随泥水浓度及药剂用
74、量的变化，综合指标的变化比较明显。泥水浓度越高，综合指标越小：药剂用量越大，C P A M 和N P A M 的综合指标越大，P H P的综合指标呈一抛物线形状，不同浓度下均有最佳药剂用量。几种聚丙烯酰胺比较来看，除泥水浓度为4 0 l 、药剂用量大于4 0 0 9 t 时N P A M的综合指标较大外，P H P 的最大综合指标均大于其它三种药剂。综合来看，P H P 的综合指标较大，尤其是在用量小于3 0 0 9 t 时。与( 1 ) 中的分析结论吻合。因此该指标可行，适应于本试验的要求。3 聚氧化乙烯( 1 ) 在不同泥水浓度下本试验所选用的几种聚氧化乙烯的絮凝效果如图3 7 、3 8
75、、3 - 9 、3 1 0 所示。由图3 7 、3 - 8 、3 - 9 、3 - 1 0 可以看出，泥水浓度越大，絮凝效果越差。絮凝效果随药剂用量的增大变化也较明显，除在泥水浓度为4 0 l 时使用分子量为6 0 0 万的P E O外，基本呈药剂用量越大，沉降速度越快，压实程度越密实的趋势，在药剂用量达到平衡时，沉降速度及压实程度的变化与泥水浓度的变化在数值上基本呈正比例关系；随药剂用量的增大，透光率也逐渐增大，且浓度对透光率的影响随分子量的增大越来越小。因此可以判定，分子量较高的P E O 适合应用于高浓度泥水的处理，药剂用量2 5 0：2 0 0占薯肇羞- 0 0联5 00o2 0 04
76、 0 06 0 ( 】8 0 01 0 0 ( 11 2 0 0药剂用量( k g t )。一1 0 9 13 0 s 一1 0 9 l5 m i n- - 2 0 9 13 0 s 罟_ 2 0 9 15 m i n一4 0 9 l3 0 s - 占一4 0 z l5 m i na 絮固体积高度示意图a v o l u m eh e i g h to f f l o c1 0 08 0童6 0蒋蠹t o2 0002 0 04 0 06 0 08 0 ( 11 0 ( m1 2 药剂用量( k g t )一1 0 9 1 1 卜- 2 0 9 1 - r4 0 9 1b 透光率示意图b t h
77、 r o u g h p u t图3 - 7P E O ( M W 2 3 0 07 - ) 的絮凝效果示意图F i 9 3 7S k e t c hm a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f P E O ( M W = 3 x 1 0 6 )2 7百度关键词优化http:/ 蔓2 5 0 2 0 0善15 0娶盖鞴5 0001 0 02 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0药剂用量( g t )一l O g 13 0 s 。一l O g 15 m i n 2 0 9 l3 0 s 2 0 9 15 m i n_
78、r 一4 0 9 13 0 s 6 4 0 9 15 m i n2 0 0a 絮团体积高度示意图a v o l u m eh e i g h to ff l o e1 0 08 0窑6 0薅蟊n o2 0001 0 02 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 06 0 0 7 0 0药剂用量( g t )一l O g 1 _ 卜_ 2 0 9 1 ，P4 0 9 1b 透光率示意图b t h r o u g h p u t圈3 - 8P E O ( M W = 4 0 0 万) 的絮凝效果示意图F i 9 3 8S k e t c hm a po f f l o c c u l a t i
79、o ne f f e c to f P E O ( M W = 4 1 0 6 )01 0 02 0 03 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0药剂用量( g t )一1 0 9 13 0 s d 卜_ l O g 15 m i n- - 2 0 9 13 0 s 2 0 9 15 m i n- 广- 4 0 9 l3 0 s t r4 0 9 15 m i na 絮团体积高度示意图a v o l u m eh e i g h to f f l o e拿簿絮蚓01 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0药剂用量( g t )- 1 0
80、9 l - _ 2 0 9 l _ 4 0 9 1b 透光率示意图b t h m u 曲p u t图3 - 9P E O ( M W = 5 0 07 ) - ) 的絮凝效果示意图F i 9 3 9S k e t c hm a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f P E O ( M W = 5 1 0 6 )蚰加加o加舳蚰0一一5赵毫群肇匠瓢百度关键词优化http:/ 大学硕士研究生学位论文a 絮团体积高度示意图av o l t l m eh e i g h to ff l o c1 0 08 0窑6 0辛翥4 02 00010 02 0 0
81、3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 08 0 0药剂用量( g t )一l o g 1一卜2 0 9 1 _ 一4 0 9 1b 透光率示意图bt h r o u g h p u t图3 1 0P E O ( M W = 6 0 0 万) 的絮凝效果示意图F i 9 3 1 0S k e t c h m a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f P E O ( M W = 6 1 0 6 )为4 0 0 9 t 时逐渐絮凝效果达到平衡。几种分子量的P E O 相比较可以看出，在相同药剂用量下，分子量越大，絮凝效果越好，在分子量
82、达到5 0 0 万时，絮凝效果基本达到平衡，M W = 5 0 0 万与M W = 6 0 0万的P E O 三种絮凝评价指标差别不大。( 2 ) 不同泥水浓度下几种聚氧化乙烯的综合指标如图3 1 l 所示。+ 3 0 0 7 药剂用量g 垒L4 0 0 万十5 0 0 万十6 0 0 万a 泥水浓度为l O d l 综合指标示意囤a o v e r a l lt a r g e tw h e nm u d d yd e n s i t yi s1o g n01 0 0 2 0 03 0 04 0 0 5 0 0 6 0 07 0 08 0 0+ 3 0 0 7 药剂用量唑L4 0 0 7 6
83、 5 0 0 万 卜_ 6 0 0 7 b 泥水浓度为2 0 l 综合指标示意圉b o v e r a l lt a r g e tw h e nm u d d yd e n s i t yi s2 0 9 l盯酊耵m 加丝 盛用药i酊盯m 蛐：一765d32lO蝽浆如媾百度关键词优化http:/ N 3 大学硕士研究生堂堡堂文+ 3 0 0 万药剂用量g 垒L4 0 0 万一5 0 呖口一6 0 0 万c 泥水浓度为4 0 9 I 综合指标示意图c o v e r a l lt a r g e tw h e nm u d d yd e n s i t yi s4 0 I图3 - 1 1四种聚
84、氧化乙烯的综合指标示意图F i 9 3 11S k e t c hm a po fo v e r a l lt a r g e to ff o u rt y p e so fP E O由图3 1 1 可以看出，泥水浓度越大，综合指标越小，与泥水浓度的变化在数值上基本呈正比例关系。随药剂用量的增大，综合指标变化也较明显，且泥水浓度越大，综合指标随药剂用量的增大变化越明显，在药剂用量达到5 0 0 9 t 时基本达到平衡。在泥水浓度为1 0 9 ，l 时，随药剂用量的增大综合指标增大的趋势较缓。几种分子量的P E O 相比较可以看出，除分子量为3 0 0 万外，三种P E O 的综合指标差别不大，
85、但基本呈分子量越大，综合指标越大的趋势。且比较可以看出，泥水浓度越大，分子量较大的P E O 的絮凝效果越显其优越性。4 壳聚糖在不同浓度泥水下壳聚糖的絮凝效果如图3 - 1 2 所示。由图3 1 2 可以看出添加有机高分子絮凝剂壳聚糖，其沉降速度、压实程度效果均较差。但其上清液透光率较高，药剂用量越大透光率越高，且浓度越高药剂用量对透光率的影响越明显。百度关键词优化http:/ r 大学硕士研究生学位论文2 j O一2 0 0三暮1 5 0重兰1 0 0园辎5 00o2 0 1 4 0 ( f i o o8 0 01 0 0 02 0 ( lt o t 】5 0 0药剂用量( g t )_
86、pl O g 13 0 s 。e l O g l5 m i n 2 0 9 13 0 s 2 0 9 15 m i n- 一4 0 9 13 0 s 6 4 0 9 l5 m i n9 06 0芒*米嘲3 00o2 ( m4 0 ( 】 钠f 】8 ( 】01 m 1 2 0 04 f ) f ) 1 6 0 0药剂用量( g t )一l O g l 卜- 2 0 9 1 - r4 0 9 la 絮团体积高度示意图b 透光率示意图a v o l u m eh e i g h to ff l o cb t h r o u g h p u t图3 1 2 壳聚糖的絮凝效果示意图F i 9 3 -
87、1 2S k e t c hm a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f c h i t o s a n5 聚丙烯酸钠( M W - - - 8 0 0 1 0 0 0 万)在不同浓度泥水下聚丙烯酸钠( M W = 8 0 0 1 0 0 0 万) 的絮凝效果如图3 1 3 所示。：占铋匿美园籁2 5 00123d56药剂用量( k g t )p t O g 13 0 s一2 0 9 l l3 0 s，h4 0 9 13 0 spl O g l5 m i n白一2 0 9 l5 m i nt 一4 0 9 15 m i na 絮团体积高度示意图a
88、v o l u m eh e i g h to ff l o c5 04 0S3 0赫翥2 01 000123d56药剂用量( k g t )_ 一1 0 9 l - _ 2 0 9 1 _ r - 4 0 9 1b 透光率示意图b t h r o u g h p u t图3 - 1 3聚丙烯酸钠的絮凝效果示意图F i 9 3 - 1 3S k e t c hm a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f p o l y a c r y l i ca c i d - n a t r i u m由图3 - 1 3 可以看出泥水浓度越高，絮凝效果越差。
89、在浓度达到4 0 9 1 时其沉降速度、压实程度、透光率均明显较差。因此该药剂不适合高浓度泥水的絮凝。0百度关键词优化http:/ 2 药剂种类对絮凝效果的影响分析由前面分析可以知道阴离子聚丙烯酰胺与聚氧化乙烯的絮凝效果较好，因此选用阴离子聚丙烯酰胺与分子量为6 0 0 万的聚氧化乙烯比较在不同浓度泥水下的絮凝效果，试验结果如图3 1 4 、3 1 5 、3 1 6 、3 - 1 7 所示。1 9 01 6 0。占13 0莲娶1 0 0兰矍7 04 01 07 06 0=55 0莲娶4 0荸嚣3 02 01 00 02 0 03 0 04 0 05 0 06 0 07 0 08 0 0药剂用篮
90、( g t )p 浓度l O g 1P H P一浓度2 0 9 iP H P十浓度4 0 9 1P H P一浓度l O g 1P E O+ 浓度2 0 9 1P E O+ 浓度4 0 9 lP E O图3 1 4 沉降3 0 秒后絮团体积高度示意图F i 9 3 - 1 4S k e t c hm a po f v o l u m eh e i g h to f f l o ca f t e rs e d i m e n t a t i o nf o r3 0 si 0 02 0 03 0 04 0 05 0 06 0 07 0 08 0 0药剂用篮( g t )凸一浓度l O g lP H
91、P+ 浓度l O g 1P E O十浓度2 0 9 1P H P+ 浓度2 0 9 1P E O十浓度4 0 9 lP H P+ 浓度4 0 9 lP E O图3 - 1 5 沉降5 分钟后絮团体积高度示意图F i 9 3 1 5S k e t c hm a po f v o l u m eh e i g h to f f l o ca f t e rs e d i m e n t a t i o nf o rf i v em i n3 2百度关键词优化http:/ l ：大学硕十研究生学位论文童*亲蝌药剂用量( g t ) 卜一浓度l O g lP H P+ 浓度l o g 1P E O十浓
92、度2 0 9 l lP H P+ 浓度2 0 9 lP E O十浓度4 0 9 lP H P+ 浓度4 0 9 lP E O图3 - 1 6 透光率示意图F i g 3 1 6S k e t c hm a po f t h r o u g h p u t药剂用量( g t )o 一浓度l O g lP H P+ 浓度l O g lP E O十浓度2 0 9 lP H P+ 浓度2 0 9 1P E 0十浓度4 0 9 lP H P+ 浓度4 0 9 1P E O图3 17 综合指标示意图F i g 3 一1 7S k e t c hm a po f o v e r a l lt a r g e
93、 t由图3 1 4 、3 - 1 5 、3 1 6 可以看出，泥水浓度较低时，使用聚丙烯酰胺与使用聚氧化乙烯的沉降速度及压实程度差别不大，在药剂用量较大时聚丙烯酰胺的沉降效果稍优于聚氧化乙烯，在泥水浓度为4 0 9 l 时，在药剂用量较小时使用聚氧化乙烯的沉降速度较快，在药剂用量较大时则相反，泥水浓度较大时使用聚丙烯酰胺的压实程度较好。从澄清度方面比较可以看出，在药剂用量小于3 0 0 e d t 时，使用P H P 的透光率较3 3百度关键词优化http:/ 0 0 9 t 时，使用P E O 的透光率较高，且大于P H P 的最大值。由图3 1 7 可以看出，药剂用量较小时使用P H P
94、的综合指标较大，药剂用量较大时则相反，使用P E O 的综合指标较大，且随泥水浓度的增大，两种药剂的曲线交叉点处的药剂用量越来越小。综合指标在泥水浓度为l O g l 时P H P 的最大值较大，浓度为2 0 9 l 时两者最大值相当，浓度为4 0 9 l 时P E O 的最大值较大。因此在泥水浓度较低时使用P H P 絮凝效果较好；在泥水浓度较高时使用P E O 的絮凝效果较好【4 9 】，且泥水浓度越高达到最佳效果的药剂用量越小。3 4 无机凝聚剂的试验结果及分析3 4 1 同种药剂在不同浓度泥水下的絮凝效果分析l 聚合氯化铝在不同浓度泥水下聚合氯化铝的絮凝效果如图3 1 8 所示。2 5
95、 0。2 1 0运1 7 0谯娶13 0基园9 0懿5 01 00d81 21 62 02 d2 8药剂用置( k g t )一1 0 9 l3 0 s - 6 1 0 9 l5 m i n- _ 2 0 9 t3 0 s 罟- 2 0 9 l5 m i n F4 0 9 13 0 s - 6 4 0 9 15 m i n9 08 07 0g6 0篓5 0划4 03 02 01 0048i 2i 62 02 42 8药剂用量( k g t )_ 一1 0 9 1 卜一2 0 9 1 - r _ 4 0 9 la 絮团体积高度示意图一b 透光率示意图a v o l u m eh e i g h
96、to ff l o cb t h r o u g h p u t图3 - 1 8 聚合氯化铝的絮凝效果示意图F i 9 3 - 1 8S k e t c hm a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f P E O ( M W = 3 1 0 。)由图3 1 8 可以看出，单独加入无机凝聚剂P A C ，其沉降速度较慢，压实程度较差，泥水浓度越大，絮凝效果越差。在药剂用量大于1 0 k 彰t 时，透光率基本达到平衡。百度关键词优化http:/ i 火学硕士研究生学位论文2 氯化铁在不同浓度泥水下氯化铁的絮凝效果如图3 一1 9 所示。：5葛星晕兰函
97、麓04 08 01 2 01 6 0 2 0 0 2 4 0 2 8 0药剂用盈( k g t )1 一l O g 13 0 s 呻一l O g l5 m i n 2 0 9 13 0 s 乇卜_ 2 0 9 15 m i n- 广_ 4 0 9 13 0 s t 一4 0 9 l5 m i na 絮团体积高度示意图a v o l u m eh e i g h to ff l o c药剂用量( k g t )_ 一l O g 1 卜2 0 9 1 - r4 0 9 1b 透光率示意图b t h r o u g h p u t图3 1 9 氟化铁的絮凝效果示意图F i 9 3 - 1 9S k
98、e t c hm a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f F e C l 3由图3 1 9 可以看出，单独加入F e C l 3 的絮凝效果较差，且要达到一定的絮凝效果，F e C l 3 的药剂用量较大。3 氢氧化钙在不同浓度泥水下氢氧化钙的絮凝效果如图3 2 0 所示。由图3 2 0 可以看出，随药剂用量的变化，三种评价指标的变化较明显，且变化趋势基本相同，不同泥水浓度下均可达到平衡点。浓度为l O g l 的泥水在药剂用量大于5 0 k g t 时基本达到平衡；浓度为2 0 鲥的泥水在药剂用量大于3 0 k g t 时基本达到平衡：浓度为
99、4 0 9 l 的泥水的平衡点则为l O k C t 。泥水浓度越大，达到平衡点的药剂用量则越小，药剂用量较小时，泥水浓度越大，其相同药剂用量下的透光率越大，在药剂用量大于6 0 k g t 时不同浓度泥水的上清液澄清度差别不大。因此C a ( O H ) 2 对提高高浓度泥水的上清液澄清度比较有利。3 5娜m舌：m百度关键词优化http:/ 5 02 l O鼍嚣1 7 0墨1 3 0芝囡9 0籁5 D1 002 0一l O g 1 卜_ 2 0 9 1- 一4 0 9 l4 06 08 01 0 01 2 0 1 4 03 0 箩剂用篮坚筮1 0 9 们m i n3 0 s f 卜- 2 0
100、 9 15 r a i n3 0 s t 广_ 4 0 9 l5 r a i na 絮团体积高度示意图av o l u m eh e i g h to ff l o c1 0 08 0窑6 0*装蚓4 02 0O02 04 06 08 01 0 01 2 0l d 0药剂用量( k g t )- 1 0 9 1 - _ 2 0 9 l _ 4 0 9 1b 透光率示意图b t h r o u g h p u t图3 - 2 0 氢氧化钙的絮凝效果示意图F i 9 3 - 2 0S k e t c hm a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f C
101、 a ( O H ) 24 明矾在不同浓度泥水下明矾的絮凝效果如图3 2 1 所示。：S掣蝗鞋兰目彝 2 5 00 07 002 04 06 0S 01 0 01 2 01 4 0药剂用量( k g t )_ 一l O g 13 0 s 一l O g 15 m i n- - 2 0 9 13 0 s 罟_ 2 0 9 l5 m i n1 卜- 4 0 9 13 0 s r 一4 0 9 15 m i na 絮团体积高度示意图a v o l u m eh e i g h to ff l o c拿瓣呆蚓02 04 06 08 01 0 01 2 01 4 0药剂用盘( k g t )1 1 0 9
102、 1 卜_ 2 0 9 1 - 广_ 4 0 9 lb 透光率示意图b t h r o u g h p u t图3 - 2 1明矾的絮凝效果示意图F i 9 3 2 1S k e t c hm a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f K A I ( S 0 4 ) 2由图3 2 1 可以看出，泥水浓度越大，沉降速度越慢，而透光率则相反，泥水浓度越大，在相同药剂用量下，。其透光率越高，且最佳药荆用量也越小。帅锄蚰加0百度关键词优化http:/ 氯化钙在不同浓度泥水下氯化钙的絮凝效果如图3 2 2 所示。0 i 08 0 1 2 0 “1 6 0
103、，2 0 ，0 、2 4 02 8 03 2 004 08 01 2 0 1 6 02 0 0 2 4 0 2 8 0 3 2 0+ l o g l5 。碧剂用量! g 旦2 0 9 15 。i 。菇剂用“g ；：)一4 0 9 15 m i n _ 一l O g l 2 0 9 1 _ 4 0 9 1a 絮团体积高度示意图b 透光率示意图a v o l u m eh e i g h to ff l o cb t h r o u g h p u t图3 2 2 氯化钙的絮凝效果示意图F i 9 3 2 2S k e t c hm a po f f l o c c u l a t i o ne
104、f f e c to f C a C l 2由图3 2 2 可以看出，药剂用量对压实程度及透光率有一定的影响，泥水浓度越大，相同药剂用量下的透光率越高，在药剂用量大于4 0 k g t 时絮凝效果基本达到平衡。但单独加入无机凝聚剂C a C l 2 ，其絮凝效果相比前面所分析的几种药剂较差，且药剂用量较大。因此单独加入无机凝聚剂，C a C l 2 的絮凝效果最差。34 2 药剂种类对絮凝效果的影响分析不同泥水浓度下几种无机凝聚剂的综合指标如图3 2 3 所示由图3 2 3 可以看出，在泥水浓度较低时，使用聚合氯化铝的最佳药剂用量较小，但其最大综合指标偏低，使用c a ( o H ) 2 的综
105、合指标较大，絮凝效果最好；在泥水浓度较高时，使用聚合氯化铝的最佳药剂用量最小，综合指标最大，絮凝效果最好。比较a 、b 、C 三副图可以看出，随泥水浓度的增大，明矾相比其它几种药剂来看絮凝效果越来越好。3 7百度关键词优化http:/ 3 5O3琏o2 5耄措0l50lO0 5004 08 01 2 01 6 02 0 02 4 0药剂用量( k g t )一P A C 一F e e l 3 一C a ( O H ) 2 卜- 叫帆a 泥水浓度为1 0 9 l 综合指标示意图a o v e r a l lt a r g e tw h e nm u d d yd e n s i t yi s1
106、0 W 100 d 800 d00 0 800 1 401 2O1鐾o0 8冀o0 600 400 200d 08 01 2 01 6 02 0 02 1 0药剂用盈( k g t )一P A C 。一F e C l 3 - 6 一C a ( O H ) 2 o I W 矾b 泥水浓度为2 0 9 I 综合指标示意图b o v e r a l lt a r g e tw h e nm u d d yd e n s i t yi s2 0 9 l02 04 06 08 01 0 01 2 0药剂用量( k g t )+ P A C 十F e C l 3 h C a ( o H ) 2 D 一叫矾
107、c 泥水浓度为4 0 9 i 综合指标示意图c o v e r a l lt a r g e tw h e nm u d d yd e n s i t yi s4 0 9 i图3 2 3几种无机凝聚剂的综合指标示意图F i 9 3 2 3S k e t c h m a po f o v e r a l l t a r g e to f f o u r t y p e so f s e v e r a l i n o r g a n i c f l o c c u l a n t因此，在泥水浓度较低时，使用C a ( O H ) 2 的絮凝效果较好，在泥水浓度较高时使用聚合氯化铝及明矾的絮凝效果
108、较好。3 5 小结通过絮凝沉降试验可知，在不同的泥水浓度下，各药剂的絮凝效果不同。综合考3 82d6旺叭000鼙罟f o 嚣百度关键词优化http:/ 大学硕士研究生学位论文虑备种絮凝评定指标，有机高分子絮凝剂在泥水浓度较低时使用阴离子聚丙烯酰胺絮凝效果较好：在泥水浓度较高时使用聚氧化乙烯的絮凝效果较好，最佳药剂用量较低，澄清度较高。无机凝聚剂在泥水浓度较低时，使用氢氧化钙的絮凝效果较好，在泥水浓度较高时，使用聚合氯化铝和明矾的絮凝效果较好。通过分析各药剂的絮凝效果，对比三种评价指标分析结果与综合评价指标分析结果可知，分析结论吻合，确定了本论文建立的综合评价指标的可行性。百度关键词优化http
109、:/ 二盔堂堡塑塑生堂垡堡塞第四章两种药剂的协同效应4 1 有机药剂和有机药剂的联合试验4 1 1 试验步骤用天平称取5 0 9 粘土，用2 5 0 m l 的细颈量桶配置浓度为2 0 l 的泥水，首先向其中加入2 5 m l 的一种有机药剂后用人工翻转三次，静置3 0 秒，再向悬浊液中加入2 5 m l的另一种( 或同种) 有机药剂，用人工翻转三次静置并记录其沉降速度、压实程度及上清液澄清度。其评价体系同3 2 。412 试验结果所得试验结果如表4 1 、4 2 、4 3 所示。其中表格所示加药顺序为：纵向所列药剂+ 横向所列药剂。表4 - I 沉降3 0 s 的絮团体积高度( 沉降速度)T
110、 a b l e 4 - IV o l u m eh e i g h to f f l o ca f t e rs e d i m e n t a t i o nf o r3 0 s絮团体积高P E O ( 4 0 0聚丙烯酸度( m 1 1C P A M ( 3 5 )P H PN P A M壳聚糖平均值万)钠C P A M ( 3 5 )6 54 44 43 71 5 52 2 09 4P H P2 82 53 42 84 l4 83 4N P A M4 02 63 52 78 09 55 lP E O ( 4 0 0 万)3 43 03 02 74 45 03 6壳聚糖7 95 05 6
111、4 21 9 01 7 59 9聚丙烯酸钠1 0 55 56 05 l1 2 58 58 0平均值5 93 84 33 51 0 61 1 2百度关键词优化http:/ - 2 沉降5 m i n 的絮团体积高度( 压实程度)絮团_ l 本积高P E O ( 4 0 0聚丙烯酸度( m 1 )C P A M ( 3 5 )P H PN P A M壳聚糖平均值万)钠C P A M ( 3 5 )3 53 13 02 84 44 43 5P H P2 02 l2 72 32 62 52 4N P A M2 52 22 52 43 03 l2 6P E O ( 4 0 0 万)2 72 52 52
112、42 62 72 6壳聚糖3 73 43 42 94 35 33 8聚丙烯酸钠4 03 63 33 04 35 54 0平均值3 l2 82 92 63 53 9表4 3 上清液的透光率( 澄清度)T a b l e 4 3T h r o u g h p u to f s u p e r n a t e聚丙烯酸l 透光率( )C P A M ( 3 5 )P H PN P A MP E O ( 4 0 0 万)壳聚糖平均值钠C Y A M ( 3 S o o )8 531 51钔68 3 57 6 46 87 7 9 4P H P7 6 65 6 78 3 O8 036 1 95 4 86 8
113、9N P A M8 458 7 98 928 1 55 6 55 2 07 53P E O ( 4 0 0 万)8 8 16 1 57 1 96 8 56 9 O7 227 1 9壳聚糖8 667 6 68 3 57 8 68 1 28 018 1l聚丙烯酸钠7 7 57 3 48 388 1 97 377 277 7 2平均值8 3l7 1 98 3 27 9 16 986 68由表4 1 、4 2 可以看出，在添加的有机药剂中，其中一种药剂为阴离子聚丙烯酰胺( P H P ) 或聚氧化乙烯( P E O ，M W = 4 0 0 万) 时，沉降速度较快，压实程度也较低，两段加药同为阴离子聚
114、丙烯酰胺时的沉降速度最快。由表4 3 可以看出，添加的药剂中含有阳离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯( M W = 4 0 0 万) 或壳聚糖时，透光率较高，且聚氧化乙烯的加药顺序应为后加，壳聚糖的加药顺序应为先加。因此综合考虑可得，在分段添加两种有机药剂时，其中一种药剂宜为聚氧化乙烯，且应在第二段添加聚氧化乙烯。4 l百度关键词优化http:/ 三奎堂堡主堕塞圭堂笪堡塞4 2 无机药剂和有机药剂的联合试验4 ：2 1 试验步骤用天平称取5 0 9 粘土，用2 5 0 m l 的细颈量桶配置浓度为2 0 9 的泥水，首先向其中加入一定量的无机药剂后用人工翻转三次，静置3 0 秒，再向
115、悬浊液中加入一定量的有机药剂，用人工翻转三次静置并记录其沉降速度、压实程度及上清液澄清度。其评价体系同32 。4 2 2 条件试验试验中无机药剂和有机药剂分别取两个药剂用量，因此可看作两因素两水平的试验，图例( 1 ，1 ) 表示( 无机水平，有机水平) 。每个无机药剂均与有机药剂、每个无机药剂用量均与有机药剂用量逐个组合试验，从而选择出絮凝效果较好的无机药剂及有机药剂，为下一步做全面试验、制定合理的药剂制度做准备。各药剂的药剂用量为有机药剂N P A M ( M W 3 0 0 万)P E O ( M W = 4 0 0 万)P E O ( M W = 6 0 0 万)P H PC P A
116、M ( 离子度1 5 )C P A M ( 离子度3 5 )N P A M壳聚糖聚丙烯酸钠无机药剂C a C l 2P A CF e C l 3水平11 0 0 卧1 0 0 9 t1 0 0 9 t1 0 0 9 t1 0 0 9 t1 0 0 9 t1 0 0 9 t2 0 0 e d t5 0 1 3 l g e t2 0 k g t4 k 卧2 0 k g t水平22 5 0 9 R2 5 0 t2 5 0 9 t2 5 0 p d t2 5 1 3 l g t2 5 0 9 t2 5 0 l e d t5 0 1 3 g t1 2 5 C l g t4 0 k g t8 k 卧4 0
117、 k g t百度关键词优化http:/ a ( O H ) 22 0 k g t明矾1 0 k g t4 2 2 1C a C l 2 与各有机药剂组合试验结果4 0 k g t2 0 k g t无机药剂C a C l 2 与各种有机药剂组合试验结果如图4 。1 所示。=5型t ：匿兰目舔7 06 0一暑5 0掣鼙4 0兰爨3 02 0芦- ( 1 1 )誉擀葶妒，a 沉降3 0 s 的絮团体积高度示意图a V o l u m eh e i g h to ff l o ca f t e rs e d i m e n t a t i o nf o r3 0 s种类，+ ( 1 2 )十( 2 ，
118、1 )十( 2 ，2 )b 沉降5 m i n 的絮团体积高度示意图b V o l u m eh e i g h to ff l o ca f t e rs e d i m e n t a t i o nf o r5 m i n4 3猢m啪啪百度关键词优化http:/ 三盔堂亟主婴塞尘堂堡笙壅一1 0 09 08 0萼萎7 0蝴6 05 04 0夕种类，- - - - I I - - - - ( 1 1 )- - u - - ( 1 。2 ) o 一( 2 ，1 ) p 一( 2 ，2 )C 透光率示意图C T h r o u g h p u t图4 IC a C l 2 与各有机药剂组合絮凝
119、效果示意图F i 9 4 1S k e t c hm a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f C a C l 2w i t ho r g a n i ca g e n t i a由图4 一l 可以看出，C a C l 2 药剂用量一定，有机药剂用量较高时，沉降速度较快，压实程度较好，透光率也较高，絮凝效果较好；有机药剂用量较低时，除非离子聚丙烯酰胺及聚丙烯酸钠外，基本呈C a C l 2 药剂用量较高时絮凝效果较好，有机药剂用量较高时，C a C l 2 药剂用量对沉降速度及压实程度效果影响不大，但在C a C l 2 药剂用量较高情况下，透光
120、率较高。综合三种絮凝效果来看，与C a C l 2 联合用药时，N P A M ( M W 3 0 0 万) 、P E O ( M W= 4 0 0 万) 、P E O ( M W = 6 0 0 万) 、P H P 、N 队M 的絮凝效果较好。4 2 2 2 聚合氯化铝与各有机药剂组合试验结果无机药剂P A C 与各种有机药剂组合试验结果如图4 - 2 所示。由图4 2 可以看出，P A C 药剂用量一定，基本呈有机药剂用量较高时，沉降速度较快，压实程度较好，P E O ( M W = 6 0 0 万) 、C P A M 、壳聚糖、聚丙烯酸钠的透光率也较高，而其它几种有机药剂用量较低时的透光
121、率较高：有机药剂用量一定时，P A C药剂用量越高，透光率越大，而在P A C 的药剂用量范围内对沉降速度及压实程度的影响规律不大。综合三种絮凝效果来看，与P A C 联合用药时，N P A M ( M W 3 0 0 万) 、P E O ( M W - 5 -4 4百度关键词优化http:/ 4 0 0 万) 、P E O ( M W = 6 0 0 万) 、P H P 、N P A M 的沉降速度及压实程度效果较好，透光率也在8 0 以上，可以满足生产的需求，因此絮凝效果较好。2 4 02 1 01 8 0j1 5 0型量他。羞9 0第6 03 0：S型i ；g兰圈锚；歹薅粥啦葶爹0 0a
122、 沉降3 0 s 的絮团体积高度示意图a V o l u m eh e i g h to f f l o ca f t e rs e d i m e n t a t i o nf o r3 0 s撇，矿药剂种类制b 沉降5 m i n 的絮团体积高度示意图bV o l u m eh e i g h to f f l o ca f t e rs e d i m e n t a t i o nf o r5 m i n4 5矿百度关键词优化http:/ 【：人学硕士研究生学位论文1 0 09 5奎9 0*蚕8 58 07 5歹梦p ( 1 ，1 )枣萝擎药剂种类 ( 1 2 ) * ( 2爹矿1 )
123、 叶( 2 ，2 )c 透光率示意图c T h r o u g h p u t图4 - 2P A C 与各有机药剂组合絮凝效果示意图F i 9 4 2S k e t c hm a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f P A Cw i t ho r g a n i ca g e n t i a4 22 3 氯化铁与各有机药剂组合试验结果无机药剂F e C l 3 与各种有机药剂组合试验结果如图4 3 所示。：5掣g斗园躐矿jp一( 1 1 )枣爹爹妒梦”药剂种类o。q 扩a 沉降3 0 s 的絮团体积高度示意图a V o l u m eh e i
124、 g h to ff l o ea f t e rs e d i m e n t a t i o nf o r3 0 s瑚啪啪如百度关键词优化http:/ 沉降5 r a i n 的絮团体积高度示意图b V o l u m eh e i g h to f f l o ca f t e rs e d i m e n t a t i o nf o r5 r a i n1 0 09 0芭8 0#米蚓7 06 05 0荩纛书，c 透光率示意图CT h r o u g h p u t图4 - 3F e C l 3 与各有机药荆组合絮凝效果示意图F j 9 4 - 3S k e t c hm a po f
125、 f l o c e u l a t i o ne f f e c to f F e C l 3w i t ho r g a n i ca g e n t i a由图4 - 3 可以看出，F e C l 3 药剂用量一定，基本呈有机药剂用量较高时，沉降速度较快，压实程度较好，透光率较高，絮凝效果较好；有机药剂用量一定时，F e C l 3药剂用量越高，透光率越大，而在F e C l 3 的药剂用量范围内对沉降速度及压实程度的影响规律不大。4 7舳硒如加百度关键词优化http:/ e C l 3 联合用药时，N P A M ( M W 3 0 07 i ) 、P E O ( M W= 4 0 0
126、 万) 、P E O ( M W = 6 0 0 万) 、P H P 、N P A M 的沉降速度及压实程度效果较好，透光率除个别点外也在8 0 以上，可以满足生产的需求，因此絮凝效果较好。4 2 2 4 氢氧化钙与各有机药剂组合试验结果无机药剂C a ( O H ) 2 与各种有机药剂组合试验结果如图4 4 所示。o占赵一连娶薹囡巅=占链罐肇蛙园骚种类，矿a 沉降3 0 s 的絮团体积高度示意图a V o l u m eh e i g h to f f l o ca f e rs e d i m e n t a t i o nf o r3 0 s歹枣黼牝耋秽，+ ( 1 ，1 )+ ( 1
127、，2 ) o 一( 2 1 ) 口( 2 。2 )b 沉降5 r a i n 的絮团体积高度示意图b V o l u m eh e i g h to f f l o ca f t e rs e d i m e n t a t i o nf o r5 r a i n4 8啪啪加加百度关键词优化http:/ 大学硕士研究生学位论文l u 08 5拿7 0婺5 5蚓4 02 51 0。歹- ( 1 1 )箩葶剞1 )- - - t 2 - ( 2 2 )图4 - 4C a ( O H ) 2 与各有机药剂组合絮凝效果示意图F i 9 4 4S k e t c hm a po f f l o c c
128、u l a t i o ne f f e c to f C a ( O H ) 2w i t ho r g a n i ca g e n t i a由图4 - 4 可以看出，C a ( O H ) 2 药剂用量一定，基本呈有机药剂用量较高时，沉降速度较快，压实程度较好，P E O ( M W = 6 0 0 万) 、C P A M 、壳聚糖、聚丙烯酸钠的透光率也较高，而其它几种有机药剂用量较低时的透光率较高；有机药剂用量较低时，基本呈C a ( O H ) 2 药剂用量越高，沉降速度越快，压实程度越好，而有机药剂用量较高时则相反，透光率基本呈随C a ( O H ) 2 药剂用量增大而增大。综
129、合三种絮凝效果来看，与C a ( O H ) 2 联合用药时，N P A M ( M W 3 0 0 万) 、P E O( M w = 4 0 0 万) 、P E O ( M W = 6 0 0 万) 、P H P 、N P A M 的沉降速度及压实程度效果较好，透光率除个别点外也在7 0 以上，可以满足生产的需求，因此絮凝效果较好。4 2 2 5 明矾与各有机药剂组合试验结果无机药剂明矾与各种有机药剂组合试验结果如图4 5 所示。因C P A M ( 离子度3 5 ) 沉降5 r a i n 的絮团体积高度与其它药剂相比极高，故在图中省略。由图4 5 可以看出，明矾药剂用量一定，基本呈有机药
130、剂用量较高时，沉降速度较快，压实程度较好的趋势，絮凝效果较好；有机药剂用量定时，除壳聚糖及聚丙酸钠外基本呈明矾药剂用量越高，透光率越大的变化趋势；而在明矾的药剂用量范4 9矿吨黻畸蜘轴J l百度关键词优化http:/ P A M ( M W 3 0 0 万) 、P E O ( M W4 0 0 万) 、P E O ( M W = 6 0 0 万) 、P H P 、N P A M 的沉降速度及压实程度效果较好，透光率除个别点外也在7 0 9 以上，可以满足生产的需求，因此絮凝效果较好。歹邓书S 秽7 06 0一言趟5 0栏g 三差圈4 0籁3 0a 沉降3 0 s 的絮团体积高度示意图a V o
131、 l u m eh e i g h to ff l o ca f t e rs e d i m e n t a t i o nf o r3 0 s，矿毋黛；爹矿。b 沉降5 m i n 的絮团体积高度示意图b V o l u m eh e i g h to f f l o ca f t e rs e d i m e n t a t i o nf o r5 m i n5 0渤拗啪m加m一一5煞娶簟匿躐百度关键词优化http:/ j 大学硕士研究生学位论文1 0 09 0一8 0詈藁7 0蚓6 05 04 0：歹醛矿药剂种类耶c T h r o u g h p u t图4 5明矾与各有机药剂组合絮
132、凝效果示意图F i 酣一5S k e t c hm a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f K A l ( S 0 4 ) zw i t ho r g a n i ca g e n t i a4 22 6 试剂型N P A M ( M W 3 0 0 万) 与各无机药剂组合试验结果有机药剂N P A M ( M W 3 0 0 万) 与各种无机药剂组合试验结果如图4 - 6 所示。由图4 - 6 可以看出，与有机药剂N P A M ( M w 三3 0 0 万) 联合作用时，除个别点外，C a C l 2 的沉降速度最快，压实程度最好，在药剂用
133、量较大时透光率也能满足生产的需求，P A C 与C a ( O H ) 2 的絮凝效果次之，F e C l 3 的透光率较高，但其沉降速度及压实程度效果较差，明矾的絮凝效果在有机药剂用量较高时较好。：占邂娶兰岛酃l3 0l O O7 04 0C a t ；1 2P A CF e e l 3C a ( O i l ) 2明矾药剂种类- ( 1 ，1 ) p ( 1 ，2 ) p ( 2 1 ) p ( 2 2 )a 沉降3 0 s 的絮团体积高度示意图。a V o l u m eh e i g h to f f l o ca f t e rs e d i m e n t a t i o nf o
134、 r3 0 s5 1百度关键词优化http:/ 5：54 0型嚣3 5兰墓3 02 59 08 5霉8 0竹翥7 57 06 5P A CF e C l3药剂种类+ ( i ，1 )+ ( I ，2 )十( 2 ，1 )十( 2 ，2 )b 沉降5 m i n 的絮团体积高度示意图b V o l u m eh e i g h to ff l o ca f t e rs e d i m e n t a t i o nf o r5 m i n明矾C a C l 2P A CF e C l 3C a ( O H ) 2明矾药剂种类p ( 1 1 ) - ( 1 2 ) p ( 2 ，1 ) p (
135、2 2 )c 透光率示意图cT h r o u g h p u t图4 - 6N P A M ( M W _ 3 0 0 万) 与各无机药剂组合絮凝效果示意图F i 9 4 - 6S k e t c hm a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f N P A M ( M W _ 3 x 1 0 。) w i t hi n o r g a n i ca g e n t i a4 2 2 7P E O ( M W = 4 0 0 万) 与各无机药剂组合试验结果有机药剂P E O ( M W = 4 0 0 万) 与各种无机药剂组合试验结果如图4 7
136、所示。由图4 7 可以看出，与有机药剂P E O ( M W = 4 0 0 万) 联合作用时，C a C l 2 的压实程度最好，有机药剂用量较低情况下，无机药剂用量较低时P A C 的沉降速度较快，无机药剂用量较高时F e C l 3 与C a ( O H ) 2 的沉降速度较快，有机药剂用量较高情况下，几种无机药剂的沉降速度差别不大；C a C l 2 、P A C 、F e C l 3 与明矾的透光率较高。因此综合三种絮凝评价指标来看，C a C l 2 、P A C 与F e C l 3 的絮凝效果较好。5 2百度关键词优化http:/ r 人学硕十研究生学位论文3 5暑3 3藿3
137、1萎2 9目聚2 72 5拿*装蚓C a C l 2聚铝F e C I3C a ( O H ) 2明矾药剂种类p ( 1 ，1 ) ( 1 2 ) p ( 2 1 ) ( 2 2 )a 沉降3 0 s 的絮团体积高度示意图a V o l u m eh e i g h to ff l o ca f t e rs e d i m e n t a t i o nf o r3 0 sC a C l 2一( 1 ，1 )聚铝F e C l 3C a ( O H ) 2明矾药剂种类o 一( 2 1 )b 沉降5 m i n 的絮团体积高度示意图b V o l u m eh e i g h to ff l
138、o ca f t e rs e d i m e n t a t i o nf o r5 m i nC a C l 2_ ( 1 1 )F e C l 3C a ( O H ) 2叫矾药剂种类p ( 1 ，2 ) p ( 2 ，1 ) p ( 2 2 )c 透光率示意图c T h r o u g h p u t图4 - 7P E O ( M W = 4 0 0 万) 与各无机药剂组合絮凝效果示意图F i 9 4 7S k e t c h m a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f P E O ( M W = 4 x 1 0 6 、w i t h
139、i n o r g a n i ca g e n t 。i a5 3如加鲫蛐加(I一一J)型。三号三舔旨踮巧阳的百度关键词优化http:/ f ：火学硕十研究生学位论文4 2 2 8P E O ( M W = 6 0 0 万) 与各无机药剂组合试验结果有机药剂P E O ( M W = 6 0 0 万) 与各种无机药剂组合试验结果如图4 8 所示。由图4 8 可以看出，与有机药剂P E O ( M W = 6 0 0 万) 联合作用时，C a C l 2 与F e C l 3的压实程度较好，有机药剂用量较低情况下，P A C 与F e C l 3 的沉降速度较快，有机药剂用量较高情况下，几种无
140、机药剂的沉降速度差别不大：有机用量较高时C a C l 2 、P A C与F e C l 3 的透光率较高，有机用量较高时C a C l 2 的澄清度较差。因此综合三种絮凝评价指标来看，有机用量较高时C a C l 2 的絮凝效果较好，有机药剂用量较低时P A C 与F e C l 3 的絮凝效果较好。2 1 0毫1 8 0嚣15 0琵1 2 0盖9 0辎6 03 03 6 3 4嚣3 2蠢3 0盖2 8强2 62 4C a C l 2聚锅F e C I3C a ( O B ) 2明矾药剂种类+ ( 1 ，1 )+ ( 1 ，2 ) o 一( 2 ，1 ) ( 2 2 )a 沉降3 0 s 的
141、絮团体积高度示意图a V o l u m eh e i g h to ff l o ca f t e rs e d i m e n t a t i o nf o r3 0 sC a C l 2聚铝F e e l 3C a ( O H ) 2明矾药剂种类+ ( 1 ，1 )+ ( 1 ，2 ) o 一( 2 ，1 ) - D 一( 2 ，2 )b 沉降5 r a i n 的絮团体积高度示意图b V o l u m eh e i g h to f f l o ca f t e rs e d i m e n t a t i o nf o r5 m i n5 4百度关键词优化http:/ I ：人!
142、学硕十研究生学位论文9 08 0童7 0姜6 0嘲5 04 03 0C a C l 2聚铝F e e l 3C a ( O H ) 2W 矾药剂种类一( I ，I ) l - ( 1 ，2 ) o 一( 2 ，1 ) p ( 2 2 )c 透光率示意图c T h r o u g h p u t图4 - 8P E O ( M W = 6 0 07 7 ) - 与各无机药剂组合絮凝效果示意图F i 9 4 8S k e t c h m a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f P E O ( M W = 6 x 1 0 6 ) w i t h i n
143、 o r g a n i ca g e n t i a42 2 9 阴离子聚丙烯酰胺与各无机药剂组合试验结果有机药剂P H P 与各种无机药剂组合试验结果如图4 - 9 所示。由图4 - 9 可以看出，与有机药剂P H P 联合作用时，C a C l 2 、P A C 与C a ( O H ) 2 的沉降速度较快，C a C l 2 的压实程度最好，C a C l 2 、P A C 、F e C l 3 与明矾的透光率较高，但F e C l 3 与明矾的压实程度较差，C a ( O H ) 2 的透光率最低。因此综合三种絮凝评价指标来看，C a C l 2 与P A C 的絮凝效果较好。1 3
144、 0童1 1 0鏊9 0嬖7 0围懿5 03 0C a C l 2聚铝F e C l 3药剂种类十( 2 ，1 )十( 2 ，2 )+ ( 1 ，I )+ ( 1 ，2 )a 沉降3 0 s 的絮团体积高度示意图aV o l u m eh e i g h to f f l o ca f t e rs e d i m e n t a t i o nf o r3 0 s5 5明矾百度关键词优化http:/ E J 3 0 0 万) 为试剂型药剂，价格较高，不适宜应用生产中，而N P A M 相比其它几种药剂效果较差，因此有机药剂选用P E O ( M W = 4 0 0 万) 、P E O ( M
145、 W = 6 0 0 万) 、P H P 做最佳化絮凝沉降试验；为充分研究C a 2 + 在絮凝沉降试验中的作用，无机药剂选用C a C l 2 、C a ( O H ) 2 与P A C 做最佳化絮凝沉降试验。试验过程中每个无机药剂均与有机药剂、每个无机药剂用量均与有机药剂用量逐个组合试验。4 2 3 1 阴离子聚丙烯酰胺与氯化钙的联合试验在不同药剂用量下P H P 与C a C l 2 的泥水量筒沉降试验结果如图4 1 5 所示。由图4 一1 5 可以看出，加入无机凝聚剂C a C l 2 ，沉降速度加快，压实程度较好，透光率明显增大，絮凝效果比单独使用P H P 较好。且随着C a C
146、l 2 药剂用量的增大，透光率越来越大，沉降速度和压实程度效果差别不是太大。随着P H P 药剂用量的增大，三种絮凝评价指标变化较明显，在药剂用量达到1 5 0 9 t 时，沉降速度达到平衡，压实程度和澄清度也最佳。由综合指标示意图可以看出，P H P 与无机凝聚剂C a C l 2 联合使用时，P H P 最佳药剂用量为1 5 0 9 t ，C a C l 2 最佳药剂用量为2 0 5 0 k g t 。百度关键词优化http:/ ：大学硕士研究生学位论文P H P 药剂用量( g t ) 卜C a C l 2O k g t _ 一C a C l 21 0 k g t+ c a C l 22
147、 0 k g t+ C a C 】23 0 k t古- C a C l 24 0 k g t 扣C a C l 25 0 k z ta 沉降3 0 s 后絮团体积高度示意图a s e d i l n e n t a t i o nf b r3 0 sP H P 药荆用量( g t ) PC a C l 2O k g t _ 一C a C l 2l O k g t_ C a C l 22 0 k g t - _ C a C l 23 0 k g t扣C a C l 24 0 k E t p C a C 】25 0 k g tc 透光率示意图C t h r o u g h p u t3 2o3 0
148、暑掣荽2 8薹田籁2 62 d05 01 0 01 5 02 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0P H P 药剂用量( g t ) 3 0 0 万) 、P E O ( M W = 4 0 0 万) 、P E O ( M W - - - - 6 0 0 万) 、P H P 与N P A M ：无机药剂絮凝效果较好的为：C a C l ，与P A C 。通过所选的几种药剂逐个组合试验得出，无机凝聚剂与有机高分子絮凝刹联合试验时，阴离子聚丙烯酰胺的最佳药剂用量为l o o 1 5 0 趴，聚氧化乙烯( M W = 4 0 0 万)的最佳药剂用量为1 5 0 2 5 0g t ，聚氧化乙烯(
149、M W = 6 0 0 万) 的最佳药剂用量为1 0 0 15 0 9 t ：氯化钙的最佳药剂用量为2 0 5 0 k g t ，聚合氯化铝的最佳药剂用量为2 8 k g t ，氢氧化钙的最佳药剂用量为1 0 2 0 k g t 。无机凝聚剂与聚氧化乙烯( M W = 4 0 0 万)联合试验时的絮凝效果较差，且药剂用量较大。并发现了无机凝聚剂C a C l 2 与有机高分子絮凝剂联合使用时的压实程度最好，沉降速度与澄清度效果也较好，且阴离子聚丙烯酰胺与氯化钙联合使用时的综合指标较大，最大值为8 。7 3百度关键词优化http:/ ：大学硕十研究生学位论文第五章p H 值对絮凝沉降试验的影晌研
150、究5 1 试验条件煤泥水的酸碱度是控制煤泥水处理的一个重要因素之一，它影响煤泥的表面性质，从而直接影响絮凝过程和各种药剂的作用。因此本试验研究了p H 值对絮凝沉降试验的影响。试验测定所配2 0 9 1 的泥水p H 值为8 3 3 ，在相同泥水浓度下调节5 和1 0 两个p H值，比较在不同p H 值下的絮凝效果。试验所用p H 值调整剂为H C l 和N a O H ，试验步骤为用2 5 0 m l 的细颈量筒配制好浓度为2 0 9 l 的泥水后，添加H C I 或N a O H 调至相应的p H 值，再加入凝聚剂和絮凝剂进行絮凝沉降试验。试验评价指标同3 2 。5 2p l - I 值对
151、絮凝效果的影晌5 21 氯化钙和阴离子聚丙烯酰胺在不同p H 值下的絮凝效果5 21 1 氯化钙和阴离子聚丙烯酰胺在p H = 5 时的絮凝效果在p H = 5 时，C a C l 2 和P H P 联合使用的絮凝效果如图5 1 所示。由图5 一l 可以看出，在泥水p H 值为5 的情况下，P H P 与无机凝聚剂C a C l 2 联合使用，C a C l 2 的药剂用量除对沉降速度有一定的影响，对压实程度及透光率影响不大。P H P 的药剂用量对絮凝效果的影响较明显，在用量为1 0 0 卧时压实程度和透光率达到平衡。7 4太原理工大学硕士研究生学位论文主苍lo o辱蚤8 0麟01 0 02
152、 0 03 0 04 0 0P H P 药剂用量( g t )0 _ ( 二a C l 2O k g t 卜C a C l 21 0 k g t_ 一C a C l 22 0 k g t r C a C l 24 0 k g ta 沉降3 0 s 后絮团体积高度示意图as e d i m e n t a t i o nf o r3 0 s=占掣趋罨兰园聚P H P 药剂用量( g t )p C a C l 20 k g t - - C a C l 21 0 k g t- 一C a C l 22 0 k g t 、- 一C a C l 24 0 k g tb 沉降5 m i n 后絮团体积高度示
153、意图bs e d i m e n t a t i o nf o r5 m i nP B P 药剂用量( g t )口一C a C 20 k g t 卜C a C l 21 0 k g t_ 一C a t l 22 0 k g t - r C a C l 24 0 k g tc 透光率示意图c t h r o u g h p u t图5 - 1C a C l 2 和P H P 在p H = 5 时的絮凝效果示意图F i 9 5 一IS k e t c h m a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f C a C l 2 w i t h P H P
154、w h e np H = 55 2 1 2 氯化钙和阴离子聚丙烯酰胺在p H = 1 0 时的絮凝效果在p H = 1 0 时，C a C l 2 和P H P 联合使用的絮凝效果如图5 2 所示。由图5 2 可以看出，在泥水p H 值为1 0 的情况下，P H P 与无机凝聚剂C a C l 2 联合使用，C a C l 2 的药剂用量越大，其透光率越大，对沉降速度也有一定的影响，随P A M药剂用量的变化而不同，对压实程度影响不太明显。P H P 的药剂用量对絮凝效果的影响较明显，在用量为2 0 0 9 t 时沉降速度达到平衡，在用量为1 0 0 p d t 时压实程度和透光7 5太原理：
155、【大学硕十研究生学位论文率达到平衡。6 0_ -苎3 。E嚣5 0一：嚣4 5基聂们巅3 53 001 0 02 0 03 0 04 0 0P H P 药剂用量( g t )( 卜C a C l 2O k g t 卜一C a C l 21 0 k g t_ 一C a C l 22 0 k g t _ 一C a C l 24 0 k g ta 沉降3 0 s 后絮团体积高度示意图as e d i m e n t a t i o nf b r3 0 s=占型一娶兰田聪P I I P 药剂用量( g t )p C a C l 2O k g t - _ C a C l 2l O k g t_ 一C a
156、 C l 22 0 k g t _ 一C a C l 24 0 k g tb 沉降5 r a i n 后絮团体积高度示意图b s e d i m e n t a t i o nf o r5 m i nP H P 药荆用蠡( g t )口一C a C l 2O k g t 卜- C a C l 2l O k g t_ 卜_ C a C l 22 0 k g t _ r C a C l 24 0 k g tc 透光率示意图c t h r o u g h p u t图5 - 2C a C l 2 和P H P 在p H2 1 0 时的絮凝效果示意图F i 9 5 - 2S k e t c hm a
157、po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f C a C l 2w i t hP H Pw h e np H = 1 052 1 - 3 氯化钙和阴离子聚丙烯酰胺在不同p H 值下的絮凝效果比较在不同p H 值下C a C l 2 和P H P 联合使用的絮凝效果综合指标如图5 3 所示。由图5 3 可以看出，单独使用P H P 时，酸性条件下的综合指标较大，絮凝效果较好，p H 值越大，絮凝效果越差。P H P 与C a C l 2 联合使用，C a C l 2 用量较小时，p H 值为8 3 3 时絮凝效果最好，C a C l 2 用量较大时p H
158、= 8 3 3 与p H = 1 0 的絮凝效果差别不大，7 6太原理。【：人学硕+ 研究生学位论文堡= 1婚6320P H P 药剂用量( g l t )- - p H 2 5 _ p H = 83 3 _ p H = 1 0a C a C l 2 用量为O k g t 的综合指标示意图a o v e r a l lt a r g e tw h e nd o s eo fC a C l 2i sO k g t0P H P 药剂用量( g t )- - p H 2 5 _ p H = 83 3 _ p H = 1 0c C a C l 2 用量为2 0 k g t 的综合指标示意图c o v
159、e r a l lt a r g e tw h e nd o s eo fC a C l 2i s2 0 k g t765竖写6始5 5501 0 02 0 03 0 04 0 0P H P 药剂用量( g t )- _ p H 7 5 - p H 2 8 3 3 p H = 1 0b C a C l 2 用量为1 0 k g t 的综合指标示意图b o v e r a l lt a r g e tw h e nd o s eo f C a C l 2i s1 0 k g t0P H P 药剂用量( g t ) p H 2 5 _ p H 2 83 3 - p H = 1 0dC a C l
160、2 用量为4 0 k g t 的综合指标示意图d o v e r a l lt a r g e tw h e nd o s eo f C a C l 2i s4 0 k g t图5 - 3C a C l 2 和P H P 在不同p H 值下的综合指标示意图F i 9 5 3S k e t c hm a po f o v e r a l lt a r g e to f C a C l 2a n dP H Pi nd i f f e r e n tp H酸性条件下絮凝效果最差。因此，在泥水为酸性条件下宜单独使用P H P ，为中性或碱性条件下应P H P 与C a C l 2 联合使用。5 2 2
161、 聚合氯化铝和阴离子聚丙烯酰胺在不同p H 值下的絮凝效果5 2 2 1 聚合氯化铝和阴离子聚丙烯酰胺在p H = 5 时的絮凝效果在p H = 5 时，P A C 和P H P 联合使用的絮凝效果如图5 - 4 所示。7 7876543肇颦。婚太原理 ：大学硕十研究生学位论文。三纠暑=兰园瓢P H P 药剂丌1 量( g t )f 卜- P A CO k g t 卜_ P A C2 k g t一P A C4 k g t ，- 一P A C8 k g ta 沉降3 0 s 后絮团体积高度示意图a s e d i m e n t a t i o nf o r3 0 sP H P 药剂用量( g
162、t )( 卜_ P A C0 k g t hP A C2 k g t一P A C4 k g t 1 hP A C8 k g tb 沉降5 m i n 后絮团体积高度示意图bs e d i m e n t a t i o nf o r5 r a i nP H P 药剂用量( g t )t 卜- P A C0 k g t P A C2 k g t_ 一P A C4 k g t _ 一P A C8 k g tc 透光率示意图c t h r o u g h p u t图5 - 4P A C 和P H P 在p H = 5 时的絮凝效果示意图F i 9 5 - 4S k e t c hm a po ff
163、 l o c c u l m i o ne f f e c to fP A Cw i t hP H Pw h e np H = 5由图5 - 4 可以看出，在泥水p H 值为5 的情况下，P H P 与无机凝聚剂P A C 联合使用，P A C 的药剂用量除对絮凝效果有一定的影响，其用量越大，透光率越大，而对沉降速度和压实程度的影响则相反，用量越大，两者效果越差。P H P 的药剂用量对絮凝效果的影响较明显，在用量为l O O g t 时压实程度和透光率达到平衡，在用量为2 0 0 J t时沉降速度达到平衡。5 2 2 2 聚合氯化铝和阴离子聚丙烯酰胺在p H = 1 0 时的絮凝效果一7 8
164、太原理：【火学硕十研究生学位论文在p H = 1 0 时，P A C 和P H P 联合使用的絮凝效果如图5 - 5 所示。d 84 6三蓬匿盖4 2懿d 03 801 0 02 0 03 0 04 0 0P H P 药剂用量( g t )口_ P A C0 k g t - _ P A C2 k g t一P A C4 k g t ，- 一P A C8 k g ta 沉降3 0 s 后絮团体积高度示意图as e d i m e l l t a t i o nf o r3 0 sol o o2 0 03 0 04 0 0P H P 药剂用量( g t )pP A CO k g t - _ P A
165、C2 k g t一P A C4 k g t 、hP A C8 k g tb 沉降5 m i n 后絮团体积高度示意图bs e d i I n e n I a t i o nf o r5r a i n肼P 药剂用量( g t )( PP A CO k g t - - P A C2 k g t_ 一P A C4 k g t - rP A C8 k g tc 透光率示意图c t h r o u g h p u t图5 - 5P A C 和P H P 在p H2 1 0 时的絮凝效果示意图F i 9 5 - 5S k e t c hm a po f f l o c c u l a t i o ne f
166、 f e c to f P A Cw i t hP H Pw h e np H = l O由图5 - 5 可以看出，在泥水p H 值为1 0 的情况下，P H P 与无机凝聚剂P A C 联合使用，P A C 的药剂用量除对絮凝效果有一定的影响，其用量越大，透光率越大，澄清度越好，而对沉降速度和压实程度的影响则相反。P H P 的药剂用量对絮凝效果的影响较明显，在用量为1 0 0 9 t 时压实程度最好，在用量为2 0 0 9 t 时沉降速度和透光率达到达到最佳点。7 9Ms ；勰拍一暑一掣柱一匿苯圈懿太原理： 人学硕士研究生学位论文5 2 2 3 聚合氯化铝和阴离子聚丙烯酰胺在不同p H 值
167、下的絮凝效果比较在不同p H 值下P A C 和P H P 联合使用的絮凝效果综合指标如图5 - 6 所示。P H P 药剂用置( g t )- h p H = 5 。一口H = 83 3 9 H = 1 0aP A C 用量为2 k g R 的综合指标示意图a o v e r a l lt a r g e tw h e nd o s eo fP A Ci s2 k J tP H P 药剂用盈( g t )卜_ D H = 5 一p H = 83 3 一p H = 1 0b P A C 用量为4 k g t 的综合指标示意图b o v e r a l lt a r g e tw h e nd
168、o s eo fP A Ci s4 k N tP H P 药剂用量( g t )- _ p i t = 5 - p H = 83 3 _ p H = 1 0e P A C 用量为8 k g l 的综合指标示意图e o v e r a l lt a r g e tw h e nd o s eo fP A Ci s8 k g 图5 - 6P A C 和P H P 在不同p H 值下的综合指标示意图F i 9 5 - 6S k e t c hm a po f o v e r a l lt a r g e to f P A Ca n dP H Pi nd i f f e r e n tp H由图5 -
169、 6 可以看出，P H P 与P A C 联合使用，除在P A C 用量较小，P A M 用量较大时，酸性条件下的絮凝效果较好外，均为在p H 值为8 3 3 时絮凝效果最好，且P A C用量越大，酸性条件下的絮凝效果就越差。p H = 8 3 3 与p H = 1 0 的絮凝效果差别不大，酸性条件下絮凝效果最差。因此，在泥水为酸性条件下宜单独使用P H P ，为中性或碱8 0奎巫堡三盔堂堡主堕塞尘堂焦堡皇性条件下应P H P 与P A C 联合使用。52 3N t g , 骄D N N i l c E 烯( M W = 6 0 0 万) 在不同p H 值下的絮凝效果5 2 3 1 氯化钙和聚
170、氧化乙烯( M W = 6 0 0 万) 在p H = 5 时的絮凝效果在p H = 5 时，C a C l 2 和P E O ( M W = 6 0 0 万) 联合使用的絮凝效果如图5 - 7 所示。0l O O2 0 03 0 04 0 0P E O ( 6 0 0 万) 药剂用量( g t )c 卜- C a C l 2O k g t一C a C l 22 0 k g t1 卜- C a C l 21 _ O k g t、- 一C a C l 24 0 k g ta 沉降3 0 s 后絮团体积高度示意图a s e d i m e n t a t i o nf o r3 0 s：5型挺娶兰
171、日麟P E 0 ( 6 0 0 万) 药剂用量( g t )卜_ C a C l 20 k g t _ r _ C B C l 2l O k g l tJ 卜_ C a C l 22 0 k g t ，- 一C a C l 24 0 k g tb 沉降5 r a i n 后絮团体积高度示意图b e d i m e n t a t i o nf o r5m i nP E O ( 6 0 0 万) 药剂用置( g t )o - C a C l 20 k g t - - C a C l 2l O k g t一C a C l 22 0 k g t ，一C a C l 24 0 k g tC 透光率示意
172、图c t h r o u g h p u t图5 - 7C a C l 2 和P E O ( M W = 6 0 0 万) 在p H = 5 时的絮凝效果示意图F i 9 5 7S k e t c hm a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f C a C l 2w i t hP E O ( M W = 6 1 0 6 ) w h e np H = 5。由图5 - 7 可以看出，在泥水p H 值为5 的情况下，P E O ( M W = 6 0 0 万) 与无机凝。聚剂C a C l 2 联合使用，在P E O 用量小于2 0 0 9 t 时，C
173、 a C l 2 的药剂用量越大，沉降速度8 1瑚猢如一毛一趟娶芒园辩太原理：f 火学硕士研究生学位论文越快，透光率越大，P E O 用量大于2 0 0 9 t 时，C a C l 2 的药剂用量对絮凝效果影响不大。P E O 的药剂用量对絮凝效果的影响较明显，在用量为2 0 0 9 t 时各絮凝指标达到平衡。5 ：2 3 2 氯化钙和聚氧化乙烯( M W = 6 0 0 万) 在p H = 1 0 时的絮凝效果在p H = 1 0 时，C a C b 和P E O ( M W = 6 0 0 力) 联合使用的絮凝效果如图5 - 8 所示。：、呈掣罨；匪懿01 0 02 0 03 0 04 0
174、 0P E O ( 6 0 0 万) 药荆用量( g t )( h C a C l 2O k g t h C a C l 2l O k g tpC a C l 22 0 k g t ，一C a C l 24 0 k g ta 沉降3 0 s 后絮团体积高度示意图as e d i m e n t a t i o nf o r3 0 s_ ：3掣：区旦至兰田聪P E O ( 6 0 0 万) 药荆用量( g t )q C a C l 2O k g t P C a C l 2l O k g t_ 卜_ C a C l 22 0 k g t p C a C l 24 0 k g tb 沉降5 r a
175、i n 后絮团体积高度示意图b s e d i m e n t a t i o nf o r5r a i nP E O ( 6 0 0 万) 药剂用量( g t )t 卜- C a C l 2O k g t P C a C l 21 0 k g t_ - 一C a C l 22 0 k g t 一C a C l 24 0 k g tc 透光率示意图c t h r o u g h p u t图5 - 8C a C I ： P E O ( M W = 6 0 0 万) 在p H = 1 0 时的絮凝效果示意图F i 9 5 8S k e t c h m a po f f l o c c u l a
176、 t i o ne f f e c to f C a C l 2 w i t hP E O ( M W = 6 x 1 0 6 ) w h e np H = 1 0由图5 8 可以看出，在泥水p H 值为1 0 的情况下，P E O ( M W = 6 0 0 万) 与无机凝聚剂C a C l 2 联合使用，C a C l 2 的药剂用量越大，沉降速度越快，透光率越大，对压瑚湖m加太原理工大学硕士研究生学位论文实程度影响不大。P E O 的药剂用量对絮凝效果的影响较明显，在用量为2 0 0 9 t 时沉降速度和透光率达到平衡，在用量为1 0 0 9 t 时，压实程度达到平衡。523 _ 3 氯
177、化钙和聚氧化乙烯( M W = 6 0 0 万) 在不同p H 值下的絮凝效果比较在不同p H 值下C a C l 2 和P E O ( M W = 6 0 0 万) 联合使用的絮凝效果综合指标如图5 - 9所示。2 3 0_ ：2 0 0517 0蓑罢l l o蠹8 05 02 001 0 02 0 03 0 04 0 0P E 0 ( 6 0 0 万) 药剂用量( g t )pC a C l 20 k g t hC a C l 21 0 k g t- 一C a C l 22 0 k g t _ 一C a C l 24 0 k g ta C a C l 2 用量为O k 趴的综合指标示意图a
178、 o v e r a l lt a 嚷e tw h e nd o s eo f C a C I ，i S0 k 酣o1 0 02 0 03 0 04 0 0P E 0 ( 6 0 0 万) 药剂用量( g t )- _ p H 2 5 一p H = 83 3 _ 广- p H = 1 0C C a C l 2 用量为2 0 k 酣的综合指标示意图c o v e r a l lt a r g e tw h e nd o s eo f C a C l 2i s2 0 k 卧01 0 02 0 03 0 04 0 0P E 0 ( 6 0 0 万) 药剂用量( g t )- _ D H = 5 -
179、p H = 83 3 _ p H = l ObC a C I ：用量为l O k g t 的综合指标示意图b o v e r a l lt a r g e tw h e nd o s eo f C a C l 2i s1 0 k g t01 0 02 0 03 0 04 0 0P E O ( 6 0 0 万) 药剂用量( g t )卜- p H = 5 一p H = 8 3 3 一p H = l OdC a C l 2 用量为4 0 k 卧的综合指标示意图d o v e r a l lt a 唱e tw h e nd o s eo f C a C l 2i s4 0 k ：g t图5 - 9C
180、 a C l 2 和P E O ( M W = 6 0 0 万) 在不同p H 值下的综合指标示意图F i 9 5 - 9S k e t c h m a p o f o v e r a l l t a r g e t o f C a C l 2a n dP E O ( M W = 6 x 1 0 6 ) i nd i f f e r e n tp H由图5 - 9 可以看出，单独使用P E O ( M W = 6 0 0 万) 时，酸性条件下的综合指标较大，絮凝效果较好。p E O 与C a C l 2 联合使用时，p H 值为8 3 3 时絮凝效果最好，酸765432l0蟮器勺婚765432
181、鼙牿如婚765432，蜷颦如婚太原理工大学硕士研究生学位论文性条件下絮凝效果最差。因此，在泥水为酸性条件下宜单独使用P E O ( M W - - - - 6 0 0 万) ，为中性或碱性条件下应P E O ( M W = 6 0 0 万) 与C a C l 2 联合使用。572 4 聚合氯化铝和聚氧化乙烯( M W ：6 0 0 万) 在不同p H 值下的絮凝效果5 2 4 1 聚合氯化铝和聚氧化乙烯( M W = 6 0 0 万) 在p H = 5 时的絮凝效果在p H = 5 时，P A C 和P E O ( M W = 6 0 0 万) 联合使用的絮凝效果如图5 。】0 所示。P E
182、O ( 6 0 0 万) 药剂用量( g t )pP A CO k g t P A C2 k g t_ pP A C4 k g t _ 一P A C8 k g ta 沉降3 0 s 后絮团体积高度示意图：占裂 ：g单目秘P E 0 ( 6 0 0 万) 药剂用量( g O 一P A C0 k g t 卜- P C2 k g t_ 一P A C4 k g t _ r P A C8 k g tb 沉降5 r a i n 后絮团体积高度示意图b s e d i m e n t a t i o nf o r5m i nP E O ( 6 0 0 万) 药荆用量( g t )pP A C0 k g t
183、P A C2 k g t_ 一P A E4 k g t _ 一P A C8 k g tc 透光率示意图c t h r o u g h p u t图5 - 1 0P A C 和P E O ( M W t6 0 0 万) 在p H = 5 时的絮凝效果示意图F i 9 5 - 1 0S k e t c h m a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f P A C w i t h P E O ( M W = 6 x 1 0 6 ) w h e np H = 5由图5 1 0 可以看出，在泥水p H 值为5 的情况下，P E O ( M W = 6 0
184、0 万) 与无机凝聚剂P A C 联合使用，P A C 的药剂用量越大，透光率越大，在P E O 用量小于2 0 0 9 t太原理工大学硕士研究生学位论文时P A C 的药剂用量越大，沉降速度和压实程度效果也最好，因此，可以得出提高P A C 的药剂用量可以降低P E O 的药剂用量。P E O 的药剂用量对絮凝效果的影响也较明显，在用量为1 0 0 9 t 时絮凝效果达到平衡。5 24 1 聚合氯化铝和聚氧化乙烯( M W = 6 0 0 万) 在p H = 1 0 时的絮凝效果在p H = 1 0 时，P A C 和P E O ( M W = 6 0 0 万) 联合使用的絮凝效果如图5 -
185、 1 1 所示。2 1 01 8 0三驾1 5 0娶1 2 0兰围9 0麟6 03 0O1 0 02 0 03 0 0 O OP E O ( 6 0 0 万) 药剂用盘( g t )o - P A C0 k g t 卜P A C2 k g t_ 一P A C4 k g t ，卜P A C8 k g ta 沉降3 0 s 后絮团体积高度示意图a s e d i m e n t a t i o nf o r3 0 s4 5= d O占型! t - - - 3 5娶盖3 0躐2 52 0Ol O O2 0 03 0 04 0 0P E O ( 6 0 0 万) 药剂用量( g t )t 卜P A C
186、O k g t 卜- P A C2 k g t一P A C4 k g t 、- 一P A C8 k g tb 沉降5 m i n 后絮团体积高度示意图b s e d i m e n t a t i o nf o r5m i nP E 0 ( 6 0 0 万) 药剂用量( g t )c 卜- P A C0 k g t hP A C2 k g t_ 一P A C4 k g t _ 一P A C8 k g tc 透光率示意图ct h r o u g h p u t图5 - 1 1P A C 和P E O ( M W = 6 0 0 万) 在p H = 1 0 时的絮凝效果示意图F i 9 5 1 1
187、S k e t c h m a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f P A C w i t h P E O ( M W = 6 x 1 0 6 ) w h e np H = 1 0由图5 1 1 可以看出，在泥水p H 值为1 0 的情况下，P E O ( M W = 6 0 0 万) 与无机凝聚剂P A C 联合使用，P A c 的药剂用量越大，“透光率越大，而沉降速度和压实程度效8 5太原理工大学硕士研究生学位论文粜则相反。P E O 的药剂用量对絮凝效果的影响也较明显，在用量为2 0 0 t 时沉降速度和压实程度达到平衡，在用量为3 0
188、0 9 t 时，透光率达到最大值。5 ：2 4 3 聚合氧化铝和聚氧化乙烯( M W = 6 0 0 万) 在不同p H 值下的絮凝效果比较不同p H 值下P A C 和P E O ( M W = 6 0 0 万) 联合使用的絮凝效果综合指标如图5 1 2所示。P E O ( 6 0 0 万) 药剂用量( g t ) D H = 5 _ p H - 8 3 3 p I - 1 0aP A C 用量为2 k 卧的综合指标示意图a o v e r a l lt a r g e tw h e nd o s eo f P A Ci s2 k 卧P E O ( 6 0 0 万) 药剂用量( g t )-
189、 _ 洲= 5 - p t - 8 3 3 _ p H = l ObP A C 用量为4 k g t 的综合指标示意图b o v e r a l lt a r g e tw h e nd o s eo f P A Ci s4 k g tP E O ( 6 0 0 刀) 药剂用量( g t )- _ p B = 5 - p H = 8 3 3 p l - l = 1 0c P A C 用量为8 k 卧的综合指标示意图c o v e r a l ll a r g e rw h e nd o s eo f P A Ci sB k g t图5 - 1 2P A C 和P E O ( M W = 6 0
190、 0 万) 在不同p H 值下的综合指标示意图F i 9 5 - 1 2S k e t c hm a po f o v e r a l lt a 唱e to f P A Ca n dP E O ( M W = 6 x 1 0 6 ) i nd i f f e r e n tp H由图5 - 1 2 可以看出，P E O 与P A C 联合使用时，除在P E O 和P A C 的药剂用量都很大时，p H 值为1 0 的综合指标较大外，p H 值为8 3 3 时絮凝效果最好，p H 值为 1 0”太原理工大学硕士研究生学位论文时的絮凝效果最差。因此，P E O 与P A C 联合使用，在泥水为中性
191、至酸性条件下的絮凝效果最好。5 3 小结通过调节不同的p H 值进行絮凝沉降试验发现，不同的药剂制度在不同的p H 值下，絮凝效果不同。在泥水p H 值为酸性条件下，宜单独使用有机高分子絮凝剂；在泥水p H 值为中性至碱性条件下，宜无机凝聚剂和有机絮凝剂联合使用( 其中P E O与P A C 联合使用时稍有区别，在中性至酸性条件下的絮凝效果最好) 。因此在实际生产中，应根据煤泥水的酸碱度合理确定药剂制度，或者用p H 值调整剂适当调整煤泥水的酸碱度，且应根据各药剂的不同特点合理确定药剂用量，以达到在取得较好的絮凝效果基础上降低生产成本的目的。8 7太原理：I ：大学硕士研究生学位论文6 1 凝
192、聚机理分析第六章凝聚及絮凝机理分析6 1 1 凝聚原理由于煤泥水中细小的固体颗粒表面常有剩余电荷( 而且相同固体颗粒带有相同的电荷) ，因而在固一液界面上存在一定的电位差，为了消除电位差使整个固体颗粒处于电中性状态，在固体外围吸附了一定数量的反号离子，这就是所谓的双电层结构。对于单个颗粒，由于双电层的存在使其呈电中性，因而在一定距离以外没有电场作用，但是当两个颗粒相互靠近时，根据库仑定律，它们之间将产生斥力，特别是当两个颗粒双电层重叠时，重叠之处的反号离子同时处于两个颗粒的作用范围之内，使原有的平衡状态受到破坏，重叠区的反号离子将重新平衡分配，当重叠区的离子浓度高于其它部位，结果引起离子向非重
193、叠区渗透。另外，双电层的重叠破坏了原有电平衡，出现了附加静电不平衡力，渗透力与静电力综合作用的结果，使两个颗粒不能继续靠近，产生排斥现象，正是这种排斥现象的产生才使煤泥水中固体颗粒保持相对分散状态而难于自然沉降。因为这种分散是由于固体颗粒表面的电荷引起的，所以我们自然就想到往煤泥水中加入某种电解质，通过电解质在水中电解产生的离子去消除固体表面电荷、压缩双电层，从而达到减小甚至消除相同固体颗粒之间的相互排斥作用而使其凝结成块，这就是所谓的凝聚过程【50 1 。6 1 2 凝聚剂对粘土电动电位的影响6 1 2 1 聚合氯化铝对粘土电动电位的影响将不同药剂用量的P A C 加入到粘土悬浮液中，搅拌均
194、匀，使其充分反映，测定其p H 值和电动电位，如图6 - 1 所示太原理： 大学硕士研究生学位论文药剂用量( k g t )_ Z e t a - D H图6 - 1P A C 对粘土p H 值及Z e t a 电位的影响F i g6 一IE f f e c to f P A Cv o l u m eo np Ha n dZ e t ap o t e n t i a lo f c l a y由图6 - l 可以看出，P A C 的加入不仅降低了介质的p H 值，还提高了粘土的Z e t a电位。随着P A C 用量的增加，粘土的Z e t a 电位迅速向正方向偏移，在药剂用量达到8 1 2 k
195、 g t 时，这种趋势丌始减缓，说明P A C 在粘土表面的吸附逐渐达到饱和。絮凝沉降试验中在药剂用量为1 2 k g t 时絮凝效果逐渐达到平衡，试验结果基本吻合。6 1 2 2 氯化钙对粘土电动电位的影响将不同药剂用量的C a C l 2 加入到粘土悬浮液中，搅拌均匀，使其充分反映，测定其p H 值和电动电位，如图6 2 所示，药剂用量( k g t )_ Z e t a _ O H图6 - 2C a C l 2 对粘土p H 值及Z e t a 电位的影响F i g6 - 2E f f e c to f C a C l 2v o l u m eo np Ha n dZ e t ap o
196、t e n t i a lo f c l a y由图6 2 可以看出，C a C l 2 的加入不仅降低了介质的p H 值，还提高了粘土的Z e t a电位。随着C a C l 2 用量的增加，粘土的Z e t a 电位迅速向正方向偏移，在药剂用量达到5 0 1 0 0 k ：g t 时，这种趋势开始减缓，说明C a C l 2 在粘土表面的吸附逐渐达到饱和。絮太原理：I ：大学硕士研究生学位论文凝沉降试验中在药剂用量为6 0 k t 时絮凝效果逐渐达到平衡。试验结果基本吻合。但在药剂用量达到1 6 0 k g t 时，Z e t a 电位仍为3 9 ，况明C a C l 2 的电中和效果很差
197、，所以单独使用时效果极差，这与絮凝沉降试验观察到的现象基本吻合。6 1 2 3 氢氧化钙对粘土电动电位的影响将不同药剂用量的C a ( O H ) 2 加入到粘土悬浮液中，搅拌均匀，使其充分反映，测定其p H 值和电动电位，如图6 3 所示。药剂用量( k g t )+ - Z e t a _ D H图6 - 3C a ( O H ) 2 对粘土p H 值及Z e t a 电位的影响F i g6 3E f f e c to f C a ( O H ) 2v o l u m eo np Ha n dZ e t ap o t e n t i a lo f c l a y由图6 3 可以看出，加入C
198、 a ( O H ) 2 不仅提高了介质的p H 值，还提高了粘土的Z e t a电位。随着C a ( O H ) z 用量的增加，粘土的Z e t a 电位迅速向正方向偏移，在药剂用量达到6 0 k t 时，Z e t a 电位的绝对值最小，此后逐渐增大，且趋势开始减缓，说明C a ( O H ) 2在粘土表面的吸附逐渐达到饱和。絮凝沉降试验中在药剂用量为4 0 6 0 k g t 时絮凝效果逐渐达到平衡，试验结果基本吻合。6 1 2 4 氯化铁对粘土电动电位的影响将不同药剂用量的F e C l 3 加入到粘土悬浮液中，搅拌均匀，使其充分反映，测定其p H 值和电动电位，如图6 - 4 所示
199、。由图6 - 4 可以看出，F e C l 3 的加入不仅降低了介质的p H 值，还提高了粘土的Z e t a电位。随着F e C l 3 用量的增加，粘土的Z e t a 电位迅速向正方向偏移，在药剂用量达到4 0 6 0 k 卧时，这种趋势开始减缓，在药剂用量较大时，Z e t a 电位的绝对值偏大，说明F e C l 3 在粘土表面的吸附逐渐达到饱和，且电中和能力较强。絮凝沉降试验中在药剂用量为6 0 k g t 时絮凝效果达到最佳，药剂用量较大时絮凝效果变差，试验结果基本太原理工大学硕士研究生学位论文吻合，即F e C l 3 过量就会恶化絮凝沉降效果。药剂用盘( k g t )- Z
200、 e t a _ D H图6 - 4F e C l 3 对粘土p H 值及Z e t a 电位的影响F i g 6 4E f f e c to fF e C l 3v o l u m eo np Ha n dZ e t ap o t e n t i a lo fc l a y612 5 明矾对粘土电动电位的影响将不同药剂用量的K A I ( S 0 4 ) 2 加入到粘土悬浮液中，搅拌均匀，使其充分反映测定其p H 值和电动电位，如图6 5 所示。弱剂用量( k g t )- Z e t a D H图6 - 5K A K S 0 4 ) 2 对粘土p H 值及Z e t a 电位的影响F i
201、g6 5E f f e c to f K A I ( S 0 4 ) 2v o l u m eo np Ha n dZ e t ap o t e n t i a lo f c l a y由图6 - 5 可以看出，K A I ( S 0 4 ) 2 的加入不仅降低了介质的p H 值，还提高了粘土的Z e t a 电位。随着K A I ( S 0 4 ) 2 用量的增加，粘土的Z e t a 电位迅速向正方向偏移，在药剂用量达到4 0 6 0 k g t 时，Z e t a 电位的绝对值最小，此后逐渐增大，且趋势开始减缓，说明K A I ( S 0 4 ) 2 在粘土表面的吸附逐渐达到饱和。絮凝沉
202、降试验中在药剂用量为4 0 k g t 时絮凝效果逐渐达到平衡，试验结果基本吻合。6 1 2 6 五种凝聚剂试验结果比较9 1太原理工大学硕士研究生学位论文五种药剂的试验结果如表6 - 1 所示。表6 I 五种药剂试验结果比较T a b l e 6 1C o m p a r i s o no f f i v ea g e n t Se x p e r i m e n t a lr e s u l t s药剂种类Z e t a 电位为零时的药剂用量( 大约值) k g tZ e t a 电位的最大值( m y )P A C72 3C a C l ，3 5 01 3C a ( O H ) 25 0
203、6 9F e C l 32 08 5K A l ( S 0 4 ) 26 02 8由表6 - 1 可以看出，在Z e t a 电位为零时P A C 的药剂用量最小，在吸附达到平衡后，粘土的Z e t a 电位较低，颗粒间斥力较小，则说明P A C 的电中和能力最强，单独使用时絮凝效果较好。C a C l 2 在Z e t a 电位为零时的药剂用量最大，则说明C a C l 2 的电中和能力最差，单独使用时絮凝效果最差，但在吸附达到平衡时，粘土的Z e t a 电位最低，颗粒之间存在斥力很小，所以在絮凝沉降试验中其絮团的压实程度最好，与絮凝沉降试验结果吻合。F e C l 3 在Z e t a
204、电位为零时的药剂用量较小，则F e C l 3 的电中和能力也较强，但在吸附达到平衡时，粘土的Z e t a 电位最高，则在絮凝沉降试验中絮凝效果最佳点较明显，与絮凝沉降试验结果吻合。6 13 对c a 2 + 凝聚作用机理的认识人们在实践中已经发现，在煤泥水处理过程中，矿浆中C a 2 + 的浓度是影响凝聚效果的因素之一。由前面试验可以发现，在无机凝聚剂和有机高分予絮凝剂联合作用时，添加C a 2 + 凝聚剂的絮凝沉降试验其沉降5 分钟后的絮团压实程度最好，因此c a 2 + 凝聚剂的作用机理并不只是C a 2 + 和矿物表面吸附从而压缩双电层。由于絮凝剂含有离解集团或亲水集团，胶体粒子一旦
205、吸附了絮凝剂，污泥的水和量就会升高，且该水和量与离解集团的种类有关，这种效应称为水和效应。多价会属离子如A I ”、F e ”对降低水和量是很有效的，如果有c a 2 + 存在，水和量会大幅度降低，其作用超过A 1 3 + 、F e 3 + ，原因可能是A l ”、F e 3 + 在一般情况下，并不是以三价离子的形态存在，而是以 A l ( O H ) 】“、 F e ( 0 H ) 】2 + 等二价离子的形态存在川。张明青等在煤泥水中黏土颗粒对钙离子的吸附试验研究及机理探讨中认为D 2 1 ，钙离子以静电作用吸附9 2太原理工大学硕士研究生学位论文压缩了黏土颗粒表面双电子层，钙羟基络合产生正
206、电荷，两种作用都降低了颗粒表面 电位，提高了颗粒之间相互碰撞吸附几率。在这两种作用下，颗粒之间的相互作用符合经典的D L V O 理论。方启学在钙镁离子对微细矿物颗粒分散稳定性研究中认为【5 3 】，矿物表面C a ( O H ) 2 为亲水沉淀，颗粒之间通过表面沉淀的桥联作用发生非选择性絮凝。因此煤泥水中颗粒之间相互作用可能包括非选择性絮凝和碰撞吸附两种方式。郭德在对C a 2 + 影响煤泥浮选和凝聚作用机理的认识中认为【5 4 1 ，C a 2 + 的吸附是在s t e r n层内，破坏了双电层结构，由此断定适当浓度的C a 2 + 可显著降低煤粒表面的电动电位，超过此浓度，电动电位并不会
207、随C a ”的增加而显著降低，该浓度即为满足生产要求的c a ”的最佳浓度。本试验通过电泳测试得出，C a C l 2 的电中和能力最差，单独使用时絮凝效果最差，但在吸附达到平衡时，粘土的Z e t a 电位最低，颗粒之间存在斥力很小，所以在絮凝沉降试验中其絮团的压实程度最好。6 2 絮凝机理分析62 1 絮凝原理在煤泥水中加入具有较长线性分子结构的高分子化合物，这些高分子化合物在水中发生电离作用，并通过静电键合、氢键合、共价键合等作用与煤泥水的固体颗粒发生吸附作用。由于这些线性化合物分子结构通常很长( 例如聚丙烯酰胺的每个分子长度达3 5um ) ，而且链上有很多活性基团，因此通常可以同时粘
208、结多个颗粒，从而引起颗粒的聚集，形成絮团。这个过程就叫作絮凝。62 2 各药剂絮团及分散状况的扫描电镜研究选用C a C l 2 、P H P 和P E O ( M W = 6 0 0 万) 作为絮凝剂来进行测试。试验步骤为：用天平称取0 5 9 粘土，倒入盛有2 5 r n l 的烧杯中充分润湿，再加入药剂用玻璃棒搅拌均匀，使药剂充分接触、絮凝，搅拌停止立即用胶头滴管吸取搅拌后的悬浊液滴在小铜片上，自然晾干，在电子显微镜下观察其吸附状态，并拍摄絮凝图像。C a C l 2 药剂用量为3 0 k g t ，P H P 和P E O ( M W = 6 0 0 万) 药剂用量为3 0 1 3 l
209、 g t 。电镜试验在太原理工大学材料学院测试中心进行，使用的机器设备是日本J E O L 公司生产的型号为9 3太原理工大学硕士研究生学位论文J S M 一6 7 0 0 F 场发射扫描电镜。6 2 2 1 氯化钙、阴离子聚丙烯酰胺的絮团分散状况扫描电镜研究单独使用C a C l 2 、P H P 及两种药剂联合使用的扫描电镜图像如图6 - 6 所示。a 单独使用C a C l 2 的扫面电镜图像aE l e c t r o nm i c r o s c o p i cp i c t u r eo f s i n g l eu s eo f C a C l 2b 单独使用P H P 的扫描电
210、镜图像b E l e c t r o nm i c r o s c o p i cp i c t u r eo f s i n g l eu s eo f P H P9 4太原理工大学硕士研究生学位论文cC a C l 2 和P H P 联合使用的扫描电镜图像c E l e c t r o nm i c r o s c o p i cp i c t u r eo f C a C I zw i t hP H P图6 - 6C a C l 2 、P H P 及联合使用的扫描电镜图像F i 9 6 - 6E l e c t r o nm i c r o s c o p i cp i c i u r
211、eo f C a C l 2 ，P H P , a n dC a C l 2w i t hP H P由图6 - 6 可以看出，单独加入无机凝聚剂C a C l 2 ，絮团很小且较少，均匀地呈分散状态：单独加入有机高分子絮凝剂P H P ，絮团较大，但絮团与絮团之间存在明显的空隙，连接不够紧密，这说明沉降后絮团的压实程度较差；两种药剂联合使用时，絮团较大，较大絮团之间分散着一些小絮团，絮团压实程度较好。6 2 2 2 氯化钙、聚氧化乙烯( M W = 6 0 0 万) 的絮团分散状况扫描电镜研究单独使用P E O ( M W = 6 0 0 万) ( 单独使用C a C l 2 的扫描电镜图像同
212、6 2 2 1 ) 及与C a C l 2 联合使用的扫描电镜图像如图6 7 所示。由图6 7 可以看出，单独加入有机高分子絮凝剂P E O ( M W = 6 0 0 万) ，絮团很大，但絮团与絮团之间存在很大的空隙，这就导致在絮凝沉降试验中絮团的压实程度较差了；P E O ( M W - - 6 0 0 万) 与无机凝聚剂C a C l 2 联合使用时，絮团也较大，絮团与絮团之间没有明显的缝隙，大絮团之间分散着一些较小的絮团，说明沉降后的絮团压实程度较好。9 5太原理：l ：人学硕士研究生学位论文a 单独使用P E O ( M W = 6 0 0 万) 的扫描电镜图像a E l e c t
213、 r o n m i c r o s c o p i cp i c t u r eo fs i n g l eu s eo f P E O ( M W = 6 1 0 6 )b C a C l 2 和P E O ( M W = 6 0 0 万) 联合使用的扫描电镜图像b E l e c t r o nm i c r o s c o p i cp i c t u r eo f C a C l 2w i t hP E O ( M W = 6 x1 0 6 )图6 - 7P E O ( M W = 6 0 0 万) 及与C a C l 2 联合使用的扫描电镜图像F i 9 6 7E l e c t
214、r o nm i c r o s c o p i cp i c t u r eo f C a C l 2 ，P E O ，a n dC a C l 2w i t hP E O太原理工大学硕士研究生学位论文6 3 小结通过采用电泳测试法与电镜测试法两种手段，验证了人们对絮凝及凝聚机理已经得出的结论，并对作用机理进一步进行了深入的探讨。通过研究无机凝聚剂对粘土表面Z e t a 电位的影响，发现随着药剂用量的增加，粘土的Z e t a 电位迅速向正方向偏移，但达到一定程度后，这种趋势开始减缓，说明药剂在粘土表面的吸附逐渐达到饱和，这与絮凝沉降试验观察到的现象基本吻合，在达到一定药剂用量时，絮凝效果
215、最佳或逐渐达到平衡。通过各药剂絮团及分散状况的扫描电镜研究发现。单独加入无机凝聚剂，絮团很小且较少，均匀地呈分散状态；单独加入有机高分子絮凝剂，絮团较大，但絮团与絮团之间存在明显的空隙，连接不够紧密，这说明沉降后絮团的压实程度较差；两种药剂联合使用时，絮团较大，较大絮团之间分散着一些小絮团，絮团压实程度较好。9 7太原理。I ：人学硕士研究生学位论文第七章实际煤泥水的絮凝试验研究7 1 选煤厂洗水系统存在的问题煤泥水处理在选煤过程中起着非常重要的作用，其效果的好坏直接影响煤炭分选的效率，直至造成选煤过程无法进行。目前选煤厂煤泥水系统存在的问题主要有：浮选尾矿浓度较高，且细泥含量大，致使浓缩机处
216、理量大，浓缩效果差，加剧浓缩机积料，加重了压滤机的负荷，且浓缩机溢流浓度偏高，使细泥在在生产系统内循环积聚，循环水浓度不断提高，进而影响块煤和朱煤以至浮选的分选，形成一个恶性循环。因此，如何解决并防止循环水浓度偏高的问题一直是选煤厂工程技术人员面临的关键问题之，一。7 2 太原选煤厂煤泥水絮凝效果7 21 太原选煤厂的煤泥水性质试验所用太原选煤厂浮选尾矿p H = 6 4 0 ，呈弱酸性；浓度为1 0 0 J ，浓度较低，但其中细泥含量较大，0 0 7 4 含量占9 4 1 0 ，属极细煤泥，这种煤泥所受重力很小，而布朗运动相当强烈，因此很难自然沉降。7 2 2 太原选煤厂的煤泥水絮凝试验研究
217、72 2 1 单独使有机高分子絮凝剂阴离子聚丙烯酰胺和聚氧化乙烯( M W = 6 0 0 万) 的絮凝效果单独加入有机高分予絮凝剂P H P 和P E O ( M W = 6 0 0 万) 的絮凝效果如图7 1 所示。太原理： ：大学硕士研究生学位论文o5掣 ；g兰园鼎2 0O01 0 02 0 03 0 04 0 0药剂用盘( g t )十P H P+ P E O ( M W = 6 0 0 万)a 沉降3 0 s 后絮团体积高度示意图a s e d i m e n t a t i o nf o r3 0 sIo o8 0琶6 0*鬟闫4 02 002 0：1 8S警1 6睡兰14圈聪1
218、2i ooi o o2 0 03 0 04 0 0药剂用盘( g t )十P H P+ P E O ( M W = 6 0 0 万)b 沉降5 m i n 后絮团体积高度示意图b s e d i m e n t a t i o nf o r5 r a i no1 0 02 0 03 0 04 0 0药剂用量( g t )十P H P+ P E O ( 姗2 6 0 0 万)c 透光率示意图c t h r o u g h p u t图7 - 1P H P 、P E O 的絮凝效果示意图F i 9 7 1S k e t c hm a po f f l o c c u l a t i o ne f
219、f e c to f P H P , P E O由图7 - 1 可以看出，单独加入有机高分子絮凝剂P H P 和P E O ( M W = 6 0 0 万) ，随着药剂用量的增大，P H P 的絮凝效果变化较大，在药剂用量接近2 0 0 矾时，沉降速度最快，压实程度最好，透光率也最高，絮凝效果最好；P E O 在药剂用量范围内沉降速度变化不大，在用量为1 0 0 9 t 左右时，压实程度最好，在用量为2 0 ( ) 卧时透光率达到平衡，因此最佳用量为1 0 0 2 0 0 9 t 。两种药剂相比较，P E O 的沉降速度较快，在药剂用量较大时压实程度也较好，但其澄清度比P H P 要差，因此可
220、根据现场实际需要而定。+加仰奎旦堡三! 三丕堂堡婴塑生堂堕笙塞一7 2 22 阴离子聚丙烯酰胺与氯化钙联合使用时的絮凝效果P H P 与C a C l 2 联合使用时的絮凝效果如图7 - 2 所示。P H P 药剂用量( g t ) p C a C l 20 k g t - 一C a C l 21 0 k g t_ C a C l 22 0 k g t - - C a C l 24 0 k g ta 沉降3 0 s 后絮团体积高度示意图a s e d i m e n I a t i o nf b r3 0 sP H P 药剂用盘( g t ) 卜- C a C l 20 k g t _ 一C
221、a C l 21 0 k g t- C a C l 22 0 k g t 卜- C a C l 24 0 k g lb 沉降5 r a i n 后絮团体积高度示意图h s e d i m e n t a t i o nf o r5r a i nP A M ( 阴) 药剂用量( g O 卜_ C a C l 20 k g t 1 一C a C l 2l O k g t- 广C a C l 22 0 k g t 卜- C a C l 24 0 k g tc 透光率示意图ct h r o u g h p u t图7 - 2P H P 与C a C l 2 的絮凝效果示意图F i 9 7 - 2S k
222、 e t c hm a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f C a C l 2w i t hP H P由图7 2 可以看出，加入无机凝聚剂C a C l 2 ，与单独使用P H P 相比絮凝效果有明显改善，沉降速度加快，压实程度较好，透光率也有明显提高。随着C a C l 2 药剂用量的增加，沉降速度和压实程度效果逐渐变差，在P H P 用量小于2 0 0 9 t 时，C a C l 2 用量为1 0 k g t 时的透光率也最高，因此，加入少量的C a C l 2 絮凝效果较好，最佳药剂用量为1 0 k g t 。1 0 0太原理工大学硕士研
223、究生学位论文随着P H P 药剂用量的增加，絮凝效果也有明显变化。沉降速度逐渐加快，在药剂用量大约为1 2 5 9 t 时达到平衡；在药剂用量范围内药剂用量越大压实程度越好：在C a C l 2 用量为1 0 k g t 时，P H P 用量为1 2 5 9 t 时澄清度达到最佳。因此，P H P 的最佳药剂用量为1 2 5 2 0 0 9 t 。7323 聚氧化乙烯( M w = 6 0 0 万) 与氯化钙联合使用时的絮凝效果P E O ( M W = 6 0 0 万) 与C a C l 2 联合使用时的絮凝效果如图7 3 所示。2 2，、2 1运2 0童- 。羞。籁1 71 605 01
224、0 01 5 02 0 02 5 0P E O ( M W = 6 0 0 万) 药剂用盘( g t )_ 卜C a C l 2O k g t 一C a C l 2l O k g t广C a C l 22 0 k g t 卜_ C a C l 24 0 k g ta 沉降3 0 s 后絮团体积高度示意图a s e d i m e n t a t i o nf o r3 0 s7 06 0童5 0耍4 0翥3 02 01 002 2，、2 0翥埔正1 6蔷。聚1 21 005 01 0 01 5 02 0 02 5 0P E O ( M W - - 6 0 0 万) 药剂用量( g t ) 卜-
225、 C a C l 20 k g t - 一C a C l 2l O k g t_ 广- C a C l 22 0 k g t h C a C l 24 0 k g tb 沉降5 m i n 后絮团体积高度示意图b s e d i m e n t a t i o nf o r5 m i n05 01 0 01 5 02 0 02 5 0P E 0 ( M W = 6 0 0 万) 药剂用量( g t ) 一C a C l 2O k g t _ 一C a C l 21 0 k g t_ 广- C a C l 22 0 k g t 卜_ C a C l 24 0 k g tc 透光率示意图c t h
226、 r o u g h p u t图7 3P E O ( M w = 6 0 0 万) 与C a C l 2 的絮凝效果示意图F i g7 - 3S k e t c hm a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f C a C l 2w i t hP E O由图7 3 可以看出，随1 P E O 药剂用量的变化，絮凝效果变化较明显，在药剂用”1 0 1太原理工大学硕士研究生学位论文量范围内，沉降速度越来越快，透光率越来越高，压实程度在用量为1 0 0 9 t 时，达到最佳，因此P E O 的最佳药剂用量为1 0 0 2 0 0 t 。加入无机凝聚剂C
227、 a C l 2 ，与单独使用P E O ( M W = 6 0 0 万) 相比，沉降速度有所加快，但压实程度和澄清度效果均较差，因此，对太原选煤厂的煤泥水P E O ( M w =6 0 0 万) 与无机凝聚剂C a C l 2 联合使用的絮凝效果较差。7 3 白龙选煤厂煤泥水絮凝效果7 3 1 白龙选煤厂的煤泥水性质煤泥水由煤泥与水组成，其性质既与煤泥的性质有关，又与水的性质有关，并受它们问相互影响。试验所用白龙选煤厂浮选尾矿的p H = 62 0 ，呈弱酸性；浓度为8 12 e , l ，浓度很高，其粒度组成见表7 1 。浮选尾煤的粒度组成情况对煤泥水的沉降具有非常重要的作用，通常粒度越
228、细煤泥水越稳定，沉降越困难。由表7 1 可以看出，O 0 4 5 m m 的粒级所占比例较高，因此，该煤泥水属较难处理的煤泥水。表7 I 白龙选煤厂浮选尾煤粒度组成T a b l e 7 1G r a n u l a r i t yo ff l o t a t i o nr e f u s eo fb a i l o n gc o a lw a s h e r y粒度( m m )产率( )灰分( )+ 0 52 5 43 8 30 5 0 2 51 1 8 24 9 2O 2 5 O 1 2 52 9 0 41 0 6 5O 1 2 5 00 7 41 1 9 32 9 6 00 0 7 4
229、 0 0 4 53 3 64 4 6 50 0 4 54 1 - 3 l6 1 0 1总计1 0 0 0 03 4 0 17 3 2 白龙选煤厂的煤泥水絮凝试验研究7 3 2 1 两种有机高分子絮凝剂阴离子聚丙烯酰胺和聚氧化乙烯( M W = 5 0 0 万) 的絮凝效果比较( 1 ) 单独加入阴离子聚丙烯酰胺和聚氧化乙烯( M W = 5 0 0 万) 的絮凝效果如图7 - 4 所示。一1 0 2太原理工大学硕士研究生学位论文山图7 4 可以看出，随着药剂用量的增大，絮凝效果逐渐提高。P H P 在药剂用量为2 5 0 9 t 时沉降速度达到平衡，在药剂用量为1 5 0 9 t 时压实程度达
230、到平衡，在用量为2 0 0 9 t 时透光率达到最大值；P E O 在药剂用量范围内用量为2 5 0 9 t 时沉降速度最快，压实程度差别不大，在用量为1 5 0 9 t 时透光率达到平衡。：占掣：吕三釜国籁2 5 02 3 005 01 0 015 02 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0药剂用量( g t )书P H P+ P E O ( | I W = 5 0 0 万)a 沉降3 0 s 后絮团体积高度示意图as e d i m e n t a t i o nf o r3 0 s9 08 0亲7 0一葵6 0蚓5 0d O3 0：5越娶蛙园聪2 3 02 1 005 01 0 0
231、1 5 02 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0药剂用量( g t )十P H P+ P E O ( M W = 5 0 0 万)b 沉降5 r a i n 后絮团体积高度示意图bs e d i m e n t a t i o nf o r5 m i n05 01 0 01 5 02 0 0 2 5 03 0 0 3 5 0药剂用量( g t )十P H P+ P E O ( M W = 5 0 0 万)c 透光率示意图C t h r o u 【曲p u t图7 - 4P H P 、P E O 的絮凝效果示意图F i 9 7 - 4S k e t c hm a po f f l o c
232、 c u l a t i o ne f f e c to f P HP ，P E O两种药剂相比较，在药剂用量小于2 0 0 t 时，P E O 的沉降速度较快，在药剂用量小于1 5 0 9 t 时压实程度坦比P H P 好，但在其它药剂用量下压实程度和透光率明显1 0 3帅加m旨：阳m加m太原理： 大学硕十研究生学位论文比P H P 效果要差。因此，对该煤泥水，P E O 可以加快其沉降速度，但P H P 可以整体改善其沉降效果。( 2 ) C a C l 2 与阴离子聚丙烯酰胺及聚氧化乙烯( M W = 5 0 0 万) 联合使用时的絮凝效果如图7 - 5 所示，其中C a C l 2 的
233、药剂用量为1 0 k g t ，加药方式为先加C a C l 2 ，试验步骤同4 2 1 。5 01 0 01 5 02 0 02 5 03 0 0药剂用量( g A )e P H P+ P E O ( M w = 5 0 0 万)a 沉降3 0 s 后絮团体积高度示意图a s e d i m e n t a t i o nf o r3 0 s9 08 07 0芭婺6 0蜊5 0d 03 0o3越 ：吕兰基醢懿5 01 0 01 5 02 0 02 5 03 0 0药剂用量( g t )十P H P+ P E O ( M W = 5 0 0 万)b 沉降5 m i n 后絮团体积高度示意图b
234、s e d i m e n t a t i o nf o r5 r a i n5 01 0 01 5 02 0 02 5 03 0 0药剂用量( g t )书P H P+ P E OO , I W = 5 0 0 万)C 透光率示意图c t h r o u g h p u t图7 - 5P H P ，P E O 与C a C l 2 的絮凝效果示意图F i g 7 5S k e t c hm a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f C a C l 2w i t hP E O ，P H P由图7 - 5 可以看出，P H P 及P E O 与无机
235、凝聚剂C a C l 2 联合使用时，两种药剂相仳较，P E O 的沉降速度较快，在药剂用量小于1 5 0 趴时压实程度也比P H P 好，、但在1 0 4如渤娜m啪太原理工大学硕士研究生学位论文其它药剂用量下压实程度和透光率明显比P H P 效果要差，且澄清度很差，不能满足生产的需要。7322 阴离子聚丙烯酰胺与氯化钙联合使用时的絮凝效果在不同药剂用量下，C a C l 2 与P H P 联合使用时的絮凝效果如图7 - 6 所示。2 5 02 3 0o5型2 1 0r 匡娶兰1 9 0目骚05 01 0 01 5 02 0 02 5 0P H P 药剂用盘( g t )_ p C a C l
236、 20 k g t 一C a C l 25 k g t- 一C a C l 21 0 k g t _ _ _ C a C l 21 5 k g ta 沉降3 0 s 后絮团体积高度示意图as e d i m e n t a t i o nf b r3 0 s9 08 07 0邑篓6 0蜊5 0 O3 0：占剿蜈娶兰园铺P H P 药剂用量( g t ) p C a C l 20 k g t p C a C l 25 k g tr C a C l 2l O k g t 卜_ g a 9 1 21 5 k g tb 沉降5 m i n 后絮团体积高度示意图b s e d i m e n t a t
237、 i o nf o r5 m i nP H P 药剂用量( g t ) C a C l 2O k g t 一C a C l 25 k g t- C a C l 2l O k g t 卜C a C l 21 5 k g tc 透光率示意图c t h r o u g h p u t图7 - 6P H P 与C a C l 2 的絮凝效果示意图F i g 7 - 6S k e t c hm a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f C a C l 2w i t hP H P由图7 - 6 可以看出，无机凝聚剂C a C l 2 与P H P 联合使用时
238、相比单独使用P H P 而言，透光率明显提高，且C a C l 2 的药剂用量越大透光率越大。在药剂用量较小时，添1 0 5查堕堡王盔堂堡主婴壅垒堂堡堡塞加C a C l 2 1 0 k t 的沉降速度较快，但压实程度较差。在药剂用量范围内，随着P H P 药剂用量的增大，沉降速度越来越快，在用量为15 0 9 t 时压实程度和透光率也达到平衡。因此C a C I 二的最佳药剂用量为1 0 k g t ，P H P 的最佳药剂用量为1 5 0 2 0 0 t 。7 3 23 阴离子聚丙烯酰胺与聚合氯化铝联合使用时的絮凝效果在不同药剂用量下，P A C 与P H P 联合使用时的絮凝效果如图7
239、7 所示。：5型矗娶兰圈巅P A M ( 阴) 药剂用置( g t )_ e P A CO k g t 一P A Cl k g t_ rP A C2 k g t - _ P A C3 k g ta 沉降3 0 s 后絮团体积高度示意图a s e d i m e n t a t i o nf o r3 0 s盆了杆杂蚓=占越：【三s 三兰圈麟P A M ( 阴) 药剂用堂( g t )_ E 卜_ P A CO k g t _ 一P A Cl k g t P A C2 k g t - - P A C3 k g tb 沉降5 m i n 后絮团体积高度示意图b s e d i m e n t a
240、t i o nf o r5 m i nP A M ( 胴) 药剂用量( g t ) P A C0 k g t - 一P A CI k g t- rP A C2 k g t 卜- P A C3 k g tc 透光率示意图c t h r o u g h p u t图7 7P H P 与P A C 的絮凝效果示意图F i g 7 - 7S k e t c hm a po ff l o c c u l a t i o ne f f e c to fP A Cw i t hP H P由图7 7 可以看出，无机凝聚剂p A C 与P H P 联合使用时相比单独使用P H P 而言1 0 6太原理工大学硕士
241、研究生学位论文透光率明显提高，且P A C 的药剂用量越大，透光率越大，但沉降速度和压实程度效果均较差。在药剂用量范围内，P H P 药剂用量越大，沉降速度越快，压实程度在用量为1 5 0 9 t时达到平衡，澄清度在用量为2 5 0 9 t 时达到最佳。因此在不同的药剂制度下有不同的絮凝效果，可根据现场的实际需要而定。73 2 4 不同加药方式对絮凝效果的影响研究为考察加药方式对煤泥水沉降效果的影响，本试验对四种加药方式进行了对比研究。单独使用P H P ；先加无机凝聚剂，搅拌均匀静置3 0 s 后再加入P H P ：先加P H P ，搅拌均匀静最3 0 s 后再加入无机凝聚剂；先加P H P
242、 ，搅拌均匀静置3 0 s 后再加入P H P ；先加P H P ，搅拌均匀静置3 0 s 后再加入无机凝聚剂，搅拌均匀静置3 0 s后再加入P H P ，其中、两次加入的P H P 药剂用量相同，且之和同、。根据前面絮凝试验结果C a C l 2 的药剂用量选用1 0 k g t ，P A C 的药剂用量选用2 k g ，t 。( 1 ) 阴离子聚丙烯酰胺与C a C l 2 联合使用不同加药方式的絮凝结果如图7 8 所不。=5锚 =娶毕回描P 1 4 P 药剂用量( g t )卜P H P 卜C a C l 2 + P H P- P H P + C a C l 2 卜_ P H P + C
243、 a C 2 + P H Pa 沉降3 0 s 后絮团体积高度示意图as e d i m e n t a t i o nf o r3 0 s1 0 7o占毯姬g兰困懿05 01 0 01 5 02 0 02 5 03 0 0P H P 药剂用量( g t )- - O - - P H P 一C a C l 2 + P H PP H P + C a C l 2 | 卜 P H P + C a C l 2 + P H Pb 沉降5 m i n 后絮团体积高度示意图b s e d i m e n t a t i o nf o r5 m i n脚枷蚰太原理：C 大学硕士研究生学位论文=占掣蝗g世园鼹2
244、 2 02 1 0未了r采刿05 01 0 01 5 02 0 02 5 03 0 0P H P 药剂用量( g t )e _ P H P + _ C a C l 2 + P H P一P H P + C a C l 2 _ P P H P C 8 C 1 2 十P H Pc 透光率示意图c t h r o u g h p u t图7 - 8P H P 与C a C l 2 不同加药方式的絮凝效果示意图F i g 7 - 8S k e t c hm a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f C a C l 2a n dP H Pa d d e di
245、 nd i f f e n tw a y( 2 ) 阴离子聚丙烯酰胺的不同加药方式对絮凝效果的影响如图7 - 9 所示。5 01 0 01 5 02 0 02 5 0P H P 药剂用量( g t )。e p P H P - r P H P + P H P 一P H P + C a C l 2 + P H Pa 沉降3 0 s 后絮团体积高度示意图as e d i m e n t a t i o nf o r3 0 s1 0 81 3 01 2 5童掣餐蔷躐1 0 51 0 05 01 0 01 5 02 0 02 5 0P H P 药荆用量( g t ) 卜P H P _ 广_ P H P
246、+ P H P 卜P H P + C a C l 2 + P H Pb 沉降5 r a i n 后絮团体积高度示意图b s e d i m e n t a t i o nf o r5 m i n孚；鲫阳舳加伯太原理： 大学硕士研究生学位论文10 09 0一邑8 0*采嘲7 06 05 05 01 0 01 5 02 0 02 5 0P H P 药剂用篮( g t )毛卜P H P _ 一P H P 十P H P 卜P H P + C a C l2 + P H Pc 透光翠示意图c t h r o u g h p u t图7 - 9P H P 的不同加药方式的絮凝效果示意图F i g 7 。9S
247、 k e t c hm a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f P H Pa d d e di nd i f f e n tw a y由图7 8 中可以看出，P H P 与C a C l 2 联合使用时，P H P + C a C l 2 + P H P 的沉降速度最快，透光率最高，在P H P 药剂用量较小时压实程度也最好，且絮凝效果达到最佳状态的药剂用量最小，在P H P 用量为1 0 0 9 t 时压实程度和澄清度就已达到平衡。两点加药方式中，P H P + C a C l 2 的透光率较高，但其沉降速度和压实程度效果均较差，且沉降速度极
248、慢，因此该种加药方式不可取。C a C l 2 + P H P 时透光率明显高于单独使用P H P ，沉降速度和压实程度也与单独使用P H P 时相当。由图7 - 9 可以看出，仍然是P H P + C a C l 2 + P H P 的沉降速度最快，透光率最高，除P H P 药剂用量为2 0 0 9 t 时压实程度比P H P + P H P 差外，压实程度也较好，P H P 点加药絮凝效果最差。因此单独添加有机高分子絮凝剂P H P 时，在添加药剂用量相同的情况下分两点加药的絮凝效果比一点加药要好，在与无机凝聚剂C a C l 2 联合使用情况下，P H P + C a C l 2 + P
249、 H P 加药方式的絮凝效果最好，其次为C a C l 2 + P H P 。且在所试验的几种加药方式中可以得出P H P + C a C l 2 + P H P 的絮凝效果最好。( 2 ) 阴离子聚丙烯酰胺与P A C 不同加药方式的絮凝结果如图7 1 0 所示。1 0 9太原理：C 大学硕士研究生学位论文P H P 药荆用量( g t ) 卜P H P 1 一P A C + P H P+ P f l P * P A C+ P H P 十P A c + P H Pa 沉降3 0 s 后絮固体积高度示意图a s e d f m e n t a t i o nf o r3 0 s拿*紫蚓o5刨肇
250、兰目籁P H P 药剂用量( g t ) 卜P H P _ 一P A C + P H P- P H P + P A C+ P H P + P A C + P I l Pb 沉降5 r a i n 后絮团体积高度示意图bs e d i m e n t a l i o nf o r5 m i nP H P 药剂用量( g t ) 卜P H P 一P A C * P H P- 一P H P + P A C 卜P H P + P A C + P H PC 透光率示意图C t h r o u g h p u t图7 、1 0P H P 与P A C 不同加药方式的絮凝效果示意图F i g7 1 0S k
251、 e t c hm a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f P A Ca n dP H Pa d d e di nd i f f e n tw a y由图7 1 0 可以看出，P H P 与P A C 联合使用时，分三段加药的沉降速度最快，透光率最高。在两段加药方式中先加P A C 的透光率较高，沉降速度和压实程度效果稍差，先加P H P 的各絮凝指标均较差。但在使用P A C 的情况下压实程度效果均较差。因此，不同的加药方式有不同的沉降效果，可根据现场的实际需要而定。( 3 ) 选用P H P 药剂用量为2 0 0 9 t ，与不同药利用量的
252、C a ( O H ) 2 在不同加药方式下的沉降效果如图7 1 1 所示。1 1 0太原理工大学硕士研究生学位论文：S型t =肇斗目懿051 01 52 00c a ( 伽) 2 药剂用量( k g t )- c a ( O H ) 2 + P H P P H P + C a ( O H ) 2卜_ P H P + C a ( O H ) 2 + P H Pa 沉降3 0 s 后絮团体积高度示意图a s e d i m e n t a t i o nf o r3 0 s奢寻卒求蚓51 01 52 0C a ( o H ) 2 药剂用量( k g t )p C a ( O H ) 2 + P
253、H P P H P + C a ( O H ) 21 卜 P H P + C a ( O H ) 2 + P H Pb 沉降5 m i n 后絮团体积高度示意图b s e d i m e n t a t i o nf o r5 r a i n05l o1 52 0c a ( 0 H ) 2 药剂用量( g t )_ C a ( O H ) 2 + P H P fP H P + C a ( O H ) 2- P H P + C a ( o t 0 2 + P H Pc 透光率示意图C t h r o u g h p u t图7 - 1 lP H P 与C a ( O H ) 2 不同加药方式的絮
254、凝效果示意图F i g 7 - 1 1S k e t c h m a po f f l o c c u l a t i o ne f f e c to f P A Ca n dP H P a d d e d i nd i f f e n t w a y由图7 - 1 1 可以看出，P H P 与C a ( O H ) 2 联合使用时，P H P + C a ( O H ) 2 + P H P 的各絮凝指标最好，P H P + C a ( O H ) 2 的絮凝效果最差，C a ( O H ) 2 + P H P 的絮凝效果居中。但与单独使用P H P 效果相比，除透光率有明显提高外，沉降速度及
255、压实程度效果均较差。1 1 l太原理：l i 人学硕十研究生学位论文7 4 小结通过对白龙选煤厂和太原选煤厂的煤泥水进行絮凝试验研究发现，在单独使用有机高分子絮凝剂时，聚氧化乙烯可以明显改善其沉降速度，但白龙选煤厂煤泥水的压实程度及两厂煤泥水的澄清度效果均明显比使用阴离子聚丙烯酰胺效果要差。因此，单独使用聚氧化乙烯絮凝效果不理想。在有机高分子絮凝剂与无机凝聚剂联合使用的研究中发现，聚氧化乙烯与无机凝聚剂联合使用的絮凝效果仍不理想。因此，聚氧化乙烯不适直应用于该两厂煤泥水的处理中。阴离子聚丙烯酰胺与无机凝聚剂联合使用时，加入少量( 1 0 k g t ) C a C l 2 的絮凝效果较好，P
256、H P 的最佳药剂用量为，白龙选煤厂：1 5 0 2 0 0 9 t ，太原选煤厂：1 2 5 2 0 0 9 t ，在达到相同絮凝效果情况下，与单独使用P H P 药剂用量较小。而与聚合氯化铝联合使用时，除明显提高透光率外，其它絮凝指标均不理想。通过进行不同加药方式的试验发现，单独添加有机高分子絮凝剂P H P 时，在添加药剂用量相同的情况下分两点加药的絮凝效果比一点加药要好，在与无机凝聚剂C a C l 2 联合使用情况下，P H P + C a C l 2 + P H P 加药方式的絮凝效果最好，其次为C a C l 2 + P H P 。且在所试验的几种加药方式中可以得出P H P +
257、 C a C l 2 + P H P 的絮凝效果最好。1 1 2太原理工大学硕士研究生学位论文结论本文对高泥化煤泥水特性与处理工艺进行了系统的研究，制定了比较合理的药剂制度，并对凝聚及絮凝机理进行了深入的探讨。为使絮凝效果的评价更加方便准确，本文根据沉降速度、澄清度和絮团压实程度等絮凝评价指标的变化特性，在不改变其原有评价目的基础上将该三个指标组合，建立一综合评价指标，并验证了其可行性。在粘土配制的模拟煤泥水试验中，通过单一药剂絮凝沉降试验可知，在不同的泥水浓度下，各药剂的絮凝效果不同。综合考虑各种絮凝评定指标，有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺和聚氧化乙烯絮凝效果较好；无机凝聚剂C a ( O H
258、) 2 和P A C 的絮凝效果较好。在两种药剂的协同效应研究中，由有机高分子絮凝剂与无机凝聚剂的条件试验得出，有机药剂絮凝效果较好的为：P A M ( M w 三3 0 0 万) 、P E O ( M W = 4 0 0 万) 、P E O( M W = 6 0 0 万) 、P H P 与N P A M ；无机药剂絮凝效果较好的为：C a C l 2 与P A C 。通过所选的几种药剂逐个组合试验得出了无机凝聚剂与有机高分子絮凝剂联合试验时各药剂的最佳药剂用量，并发现了无机凝聚剂C a C l 2 与有机高分子絮凝剂联合使用时的压实程度最好，沉降速度与澄清度效果也较好，且阴离子聚丙烯酰胺与氯
259、化钙联合使用时的综合指标较大，最大值为8 。通过调节不同的p H 值进行絮凝沉降试验发现，不同的药剂制度在不同的p H 值下，絮凝效果不同。在泥水p H 值为酸性条件下，宜单独使用有机高分子絮凝剂；在泥水p H 值为中性至碱性条件下，宣无机凝聚剂和有机絮凝剂联合使用。因此在实际生产中，应根据煤泥水的酸碱度合理确定药剂制度，或者用p H 值调整剂适当调整煤泥水的酸碱度，且应根据各药剂的不同特点合理确定药剂用量，以达到在取得较好的絮凝效果基础上降低生产成本的目的。在机理研究中，采用电泳测试法研究了无机凝聚剂对粘土表面Z e t a 电位的影响，与絮凝沉降试验相结合，探讨了凝聚机理，并重点就C a
260、C l 2 的凝聚机理进行了研究。1 1 3太原N 2 1 - 大学硕士研究生学位论文采用电镜测试法对加入各药剂后絮团及分散状况进行研究发现，单独加入无机凝聚剂，絮团很小且较少，均匀地呈分散状态；单独加入有机高分子絮凝剂，絮团较大，但絮团与絮团之问存在明显的空隙，连接不够紧密，这况明沉降后絮团的压实程度较差：两种药剂联合使用时，絮团较大，较大絮团之间分散着一些小絮团，絮团压实程度较好。将通过泥水絮凝沉降试验制定出的药剂制度应用于白龙选煤厂和太原选煤厂的煤泥水，进行实际煤泥水的絮凝沉降试验研究，得出结果：( 1 ) 聚氧化乙烯不适宜应用于该两厂煤泥水的处理中。( 2 ) 阴离子聚丙烯酰股与无机凝
261、聚剂联合使用时，加入少量( 1 0 k g t ) C a C l 2 的絮凝效果较好，P H P 的最佳药剂用量与单独使用P H P 相比在达到相同絮凝效果情况下，药剂用量较小。( 3 ) 单独添加有机高分子絮凝剂P H P 时，在添加药剂用量相同的情况下分两点加药的絮凝效果比一点加药要好，在与无机凝聚剂C a C l 2 联合使用情况下，P H P + C a C l 2 + P H P 加药方式的絮凝效果最好，其次为C a C l 2 + P H P 。且在所试验的几种加药方式中可以得出P H P + C a C l 2 + P H P 的絮凝效果最好。本试验研究的药剂制度在对实际煤泥水的处理中取得了明显的效果，但因为时间有限，未在选煤厂现场进行实践，留待今后研究。1 1 4
