论文部分内容阅读
高浓度煤泥水是煤炭精加工过程中洗选所产生的工业废水。它具有流量大、悬浮细颗粒物浓度高以及很难自然沉降的特点。在实际的高浓度煤泥水处理中，多采用混凝工艺来实现高浓度煤泥水的闭路循环利用。但由于混凝过程中絮体纷繁复杂的结构及人们对高浓度煤泥水混凝机理认识的不足，导致了高浓度煤泥水处理过程中常出现药剂用量偏大、出水水质差、絮体沉降速度慢以及底泥含水率高造成的压虑难度大等问题。同时，随着实际生产过程中高浓度煤泥水处理量的不断增大，要在原有混凝处理工艺的基础上对高浓度煤泥水进行处理，就要求其处理必须达到快速澄清及高效浓缩的目的。因此，需要对混凝过程中所形成的絮体结构进行深入研究，从而进一步认清高浓度煤泥水的混凝机理。本文以60g/L的煤泥水为原水，以聚丙烯酰胺（PAM）为混凝剂，首先，通过单因素变化试验和正交试验确定了高浓度煤泥水混凝过程所需要的最佳控制条件；其次，借助分形维数对不同水力条件下絮体形态结构进行了定量说明，并探究了不同类型混凝药剂联用下的混凝机理；再次，基于分形理论和一般混凝过程物理模型及试验结论，提出了高浓度煤泥水混凝过程的物理模型；最后，进行了絮体沉降特性的理论方程推导和试验数据拟合，以期待其定量指导实际混凝控制过程。具体结论如下：（1）确定了60g/L高浓度煤泥水的最佳PAM投加量为1.8mg/L和影响混凝过程四个因素的主次顺序为：混合阶段的速度梯度（G1）>凝聚絮凝阶段的时间（T2）>凝聚絮凝阶段的速度梯度（G2）>混合阶段的时间（T1），以及最佳水力条件组合为：382（s-1)+50(s)+57(s-1)+180(s)。（2）混凝过程中不同G1、T1、G2、T2值下所形成的絮体结构不同。当混凝过程各阶段的G、T值均取最佳值时，混凝静置沉降过程中所得絮体的体积最大、结构最密实，可得到絮体的最大分形维数值为1.8847。混合阶段所需要的最佳能耗值为：G1T1=19100；凝聚—絮凝阶段的最佳能耗值G2T2=10260。（3）不同类型混凝剂的混凝机理不同。投加高分子无机药剂（PAC）时，高浓度煤泥水的混凝机理主要表现为压缩双电层和电性中和；投加PAM时，吸附架桥为主要的混凝机理；在不考虑混凝静置沉降过程中所共有的网捕卷扫机理，可以推测出，对于高浓度煤泥水，PAC与PAM联用时所表现出来的主要混凝机理为：先压缩双电层、电性中和，后吸附架桥和填充及包裹。（4）基于高浓度煤泥水混凝沉降试验的试验结果和机理探究，结合一般混凝过程的物理模型和分形维数评判混凝过程的物理模型，得到了适用于高浓度煤泥水混凝沉降过程的物理模型。(5)推导出了适合本试验的高浓度煤泥水絮体沉降速率与其分形维数间的数学方程：U(mm/s)=1.1×42/3df;对试验数据进行拟合,并对理论方程进行修正,最终得到了更符合实际的絮体沉降速率与其分形维数间的数学模型：U(mm/s)=1.1×42/3df。