摘要：通過對多種絮凝劑實驗室試驗和現場實際應用比較，找到了適合準格爾選煤廠煤泥水性質的絮凝劑，以及合理使用絮凝劑數量的確定方法。為選煤廠的正常生產奠定了堅實的基礎，同時也為選煤廠的經濟效益作出了較大貢獻。

關鍵詞：絮凝劑 乳液型 沉降速度 溢流濃度 應用

 神華集團準格爾能源有限責任公司選煤廠是一座設計能力為12Mt/a的大型動力煤選煤廠。經過幾次改造和擴建后，到2005年底設計能力可達到22Mt/a。其工藝為跳汰機主選13mm～100mm，0mm～13mm末煤直接入產品倉；次選為重介旋流器和重介淺槽選，旋流器入選50mm～0.75mm，-0.75mm入旋流器組進行分級，+0.25mm進入離心機脫水后入產品倉，-0.25mm進入濃縮池。淺槽入選200mm～13mm塊煤，-13mm直接入產品倉。隨著產量的增加，煤泥水量也在不斷增加，特別是準格爾選煤廠一期改造工程新增了重介選煤系統，該系統的運行會增加大量的煤泥，致使煤泥水濃度居高不下，最高時濃度達到320g/L。這樣選擇適合準格爾煤泥水特性的絮凝劑就顯得非常重要。為此，我廠為了降低成本，使煤泥水的濃度降低到理想境界，我們對各種絮凝劑進行了實驗和現場運用對比。

1各種絮凝劑在我廠使用效果

 按其化學成分，絮凝劑可分為無機鹽類絮凝劑、有機高分子絮凝劑和微生物絮凝劑。無機鹽類絮凝劑的品種較少，主要是鋁鹽、鐵鹽、水解聚合物等低分子鹽類以及無機高分子等絮凝劑。有機高分子絮凝劑主要有合成的有機高分子絮凝劑和天然改性有機高分子絮凝劑。

1.1無機絮凝劑

 無機低分子絮凝劑主要分為鋁鹽和鐵鹽，無機低分子絮凝劑包括硫酸鋁、氯化鋁、硫酸鐵、氯化鐵等，其中硫酸鋁最早是由美國開發的，并一直沿用至今的一種重要的無機絮凝劑。常用的鋁鹽有硫酸鋁AL2(SO4)3·18H2O和明礬AL2(SO4)3·K2SO4·24H2O，另一類是鐵鹽有三氯化鐵水合物FeCL3·6H2O.硫酸亞鐵水合物FeSO4·17H2O和硫酸鐵。無機絮凝劑的優點是比較經濟、用法簡單；但用量大、絮凝效果低，而且存在成本高、腐蝕性強的缺點。它們存在很大的缺點:殘留在水中的鋁離子會導致二次污染；鐵離子本身有顏色，并對設備有腐蝕作用，會增加成本；加入量大，煤泥產量高，運行費用高。為了克服以上缺點，我們又使用無機鹽聚合物類絮凝劑，這類無機聚合物絮凝劑主要是鋁鹽和鐵鹽的聚合物。如聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鋁(PAS)、聚合氯化鐵(PFC)以及聚合硫酸鐵(PFS)等。無機聚合物絮凝劑之所以比其它無機絮凝劑效果好，其根本原因在于它能提供大量的絡合離子，且能夠強烈吸附膠體微粒，通過吸附、橋架、交聯作用，從而使膠體凝聚。同時還發生物理化學變化，中和膠體微粒及懸浮物表面的電荷，降低了電位，使膠體微粒由原來的相斥變為相吸，破壞了膠團穩定性，使膠體微粒相互碰撞，從而形成絮狀混凝沉淀，沉淀的表面積可達(200～1000)m2/g，極具吸附能力。絮凝效果較好，殘留在水中的鋁、鐵離子少，對加藥設備腐蝕小。

1.2高分子絮凝劑

 有機高分子絮凝劑同無機高分子絮凝劑相比，具有用量少、絮凝速度快、受共存鹽類pH值及溫度影響小，生成污泥量少，并且容易處理等特點，因而有著廣闊的應用前景。目前使用的有機高分子絮凝劑主要有天然改性的高分子絮凝劑和合成的高分子絮凝劑兩類。

1.2.1有機合成高分子絮凝劑

 合成高分子絮凝劑投加量少，一般在2%以下，效果好，形成的絮團大，而且強度大，不易破碎，不增加泥量，降低熱值，無腐蝕性。它分非離子型、陽離子型、陰離子型和兩性四種。常用有機絮凝劑有:聚丙烯酰胺(PAM)、聚丙烯酸鈉、聚氧乙烯、聚乙烯胺、聚乙烯磺酸鹽等，其中聚丙烯酰胺的應用最多，占合成高分子絮凝劑的80%左右。然而這一類絮凝劑由于存在著一定量的殘余單體丙烯酰胺，不可避免的帶來一些毒性，所以限制了它的應用。聚丙烯酰胺中的酰胺基團是氮或胺的酰基衍生物。由于酰胺基團中氮原子的未共用電子對與羥基雙鍵中的Л電子形成共軛體系，使氮原子的電子層密度降低，與之相連的氫原子也變得活潑，較易質子化。因此，在一定條件下通過曼尼期反應，在聚丙烯酰胺上引如胺類分子，生成季胺型陽離子。聚丙烯酰胺陽離子絮凝劑與絮凝體不僅有橋連作用，而且還有包絡作用。發生橋連和包絡的高分子還能相互作用形成三維網狀結構，有助于沉降分離。而我廠主要選用聚丙烯酰胺(PAM)干粉和乳液型兩種絮凝劑，現對兩種絮凝劑進行比較。

 聚丙烯酰胺干粉絮凝劑，該絮凝劑呈白色，其分子量為1000萬，陰離子型。該絮凝劑的特點為溶解速度較慢，添加時較容易，而且需要放置一定時間(約7～8小時)效果才好。另一種為內蒙古河西航天工業總公司生產的乳液型聚丙烯酰胺絮凝劑，該絮凝劑呈乳膠狀，乳白色，分子量為1000萬，其特點是溶解速度快，溶解效果很好，攪拌時間短，15分鐘即可使用。

兩種絮凝劑對比實驗如下。

 用200mL燒杯配制1‰濃度的干粉聚丙烯酰胺絮凝劑溶液，用電磁攪拌器攪拌一小時，靜置半小時。再用200mL燒杯配制1‰濃度的液體聚丙烯酰胺絮凝劑溶液，用電磁攪拌器攪拌15分鐘。現場采集煤泥水試樣并測其濃度，其值為45.69g/L，分裝在兩個500mL量筒內，每只量筒內煤泥水的量均為500mL。將配置好的兩種絮凝劑用注射器分別吸取2mL、2.5mL、3mL注入量筒內，蓋上橡膠塞，上下自然翻轉五個循環，做好記錄，實驗結果如下表所示(見表1)。

 從以上結果可以看出，乳液型聚丙烯酰胺絮凝劑比干粉聚丙烯酰胺絮凝劑效果稍好一些，而且最佳用量均為5mL(1000mL煤泥水量)。按照煤泥水小時入料量1500m3計算，則每班需加60kg絮凝劑。

1.2.2水溶性兩性高分子絮凝劑

 水溶性兩性高分子絮凝劑是指在高分子鏈節上同時含有正、負兩種電荷基團的水溶性高分子，與僅含有一種電荷的水溶性陰離子或陽離子聚合物相比，它的性能較為獨特。作為絮凝劑不僅可除去廢水中的懸浮物和膠體，而且可除去一般絮凝劑所不能及的范圍——廢水中的溶解物(如有色物質及表面活性劑等)。將兩性高分子絮凝劑用于污泥脫水的實踐表明:經過兩性高分子絮凝劑處理的污泥，沉降性能良好、泥餅含水量少。又由于兩性高分子內陰、陽基團能與金屬離子發生螯合作用，在等電點時又可將其釋放出來，因此可利用這一性質將金屬離子分離回收。兩性高分子又可反復使用，這在重金屬污染的治理中將起到積極作用。因此，水溶性兩性高分子絮凝劑在廢水處理方面具有較廣泛的應用前景。國內雖然對兩性高分子絮凝劑的產品有報道，但僅限于實驗室合成和對性能的初步研究，并沒有成熟的、性能良好的產品供應市場

1.2.3天然高分子絮凝劑

 天然高分子絮凝劑易生物降解，本身或中間降解產物對人體無毒，具有選擇性大、價廉、產泥量少等優點。淀粉衍生物作為工業絮凝劑的研究始于60年代。乙烯基單體與淀粉的接枝共聚反應是淀粉改性制備可生物降解的高分子材料的重要途徑之一，其關鍵問題在于引發劑的篩選。在生化系統中投加該類絮凝劑，可為城市污水處理后的回用提供符合要求的水質。另外淀粉磷酸酯和淀粉黃原酸脂也是良好的絮凝劑。殼聚糖、甲殼素類絮凝劑作為水處理劑在工業上已大量應用，美國主要用于給水及飲用水處理；日本主要用于水處理及污水處理，其中用于水處理的殼聚糖每年達1000噸之多；目前清華大學著手殼聚糖作絮凝劑的中試生產研究，獲得了一套適合我國國情的工業化生產的最佳工藝路線，其主要性能指標均達到了或超過國內外同類產品的水平。殼聚糖除了對水中的固體懸浮物有較好的絮凝作用外，還對水中的COD、色度和重金屬離子等有較好的去除效果。由于該類聚合物具有無毒無味、抗菌、可生物降解等優點使其被大量應用于食品工業廢水處理中，殼聚糖可使各種食品加工廢水的固形物減少70%～98%。其絮凝機理主要是復合絮凝劑，復合型絮凝劑是近年才開始研制的新型絮凝劑，能克服使用單一絮凝劑的許多不足，適應范圍廣，對低濃度或高濃度水質、有色廢水、多種工業廢水都有良好的凈水效果，脫污泥性好，pH使用范圍大。然而復合在有機合成制備上手續復雜，成本較高，并有可能存在二次污染。目前還未見復合絮凝劑有工業化生產和使用的報道。污水或活性污泥中，有機固體顆粒帶負電荷，無機固體顆粒帶正電荷，混合固體顆粒呈電中性，所以有機污水或污泥加陽離子型絮凝劑，對無機污水或污泥加陰離子型絮凝劑，對混合污水或污泥加非離子型絮凝劑。帶有PAM的聚合氯化鋁、聚合氯化鐵，為無機有機高分子聚合物，它們具有無機、有機的雙重優點，又避免了兩者的不足，還具有某些獨特的優點，使凈水效果得到高度發揮。無機離子使懸浮顆粒發生絮凝并沉淀，高分子有機陽離子的高度架橋又促進了絮凝吸附速度，故能達到快速凈水的目的。基于上述原因，我廠沒有采用過該類絮凝劑。

1.3復合型絮凝劑

 復合絮凝劑復合型絮凝劑是近年才開始研制的新型絮凝劑，能克服使用單一絮凝劑的許多不足，適應范圍廣，對低濃度或高濃度水質、有色廢水、多種工業廢水都有良好的凈水效果，脫泥性好，pH使用范圍大。然而復合在有機合成制備上手續復雜，成本較高，并有可能存在二次污染，無機固體顆粒帶正電荷，混合固體顆粒呈電中性，所以有機污水或污泥加陽離子型絮凝劑，對無機污水或污泥加陰離子型絮凝劑，對混合污水或污泥加非離子型絮凝劑。帶有PAM的聚合氯化鋁、聚合氯化鐵，為無機有機高分子聚合物，它們具有無機、有機的雙重優點，又避免了兩者的不足，還具有某些獨特的優點，使凈水效果得到高度發揮。無機離子使懸浮顆粒發生絮凝并沉淀，高分子有機陽離子的高度架橋又促進了絮凝吸附速度，故能達到快速凈水的目的。目前，我廠使用的復合絮凝劑其主要成份為聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁，使用情況如下(見表2)。

2結語

我廠經過長期的探索和研究，對各種絮凝劑的性能和特性有一個較為全面的了解，通過實驗室試驗和現場煤泥水添加，總結出一套比較全面的、系統的、行之有效的經驗，我們認為使用復合型絮凝劑的效果較好，加藥量適中，經濟效益也很好，每年可節約成本28萬元。
 

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