一种去除矿井水中残余铝的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种去除矿井水中残余铝的方法，包括向待处理的矿井水中投加聚合氯化铝(PAC)和粉末活性炭，通过搅拌处理和静置沉淀处理，去除矿井水中的悬浮物，并采用活性炭过滤器吸附矿井水中的残余铝。本发明专利技术同时提供了一种去除矿井水中残余铝的装置，包括混凝反应池、加药装置、搅拌装置，沉淀池和和活性炭过滤器。经本发明专利技术的方法和装置处理后的矿井水，出水中残余铝含量可稳定维持在0.2mg/L以下，达到国家饮用水标准规定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及矿井水的处理方法，具体涉及一种采用聚合氯化铝和粉末活性炭降低矿井水中残余铝并采用活性炭去除矿井水中残余铝的方法，属于废水处理领域。
技术介绍
煤炭在开采过程中将排出大量的矿井水。2010年，我国煤炭产量达到32.4亿t，煤矿矿井水排放量约61亿m3。按照矿井水的污染特性，矿井水主要分为高悬浮物矿井水、高矿化度矿井水(又称矿井苦咸水)、酸性矿井水和特殊污染物矿井水等四大类。其中，高悬浮物矿井水所占比例最大，约占60-70％左右。我国绝大部分煤炭产地均位于极度缺水地区。因此，对矿井水进行有效处理后进行回用，是矿井水处理与资源化的必然选择。对于高悬浮物矿井水，我国大多数矿井排水均属于此类型。悬浮物含量高主要是地下水受开采影响而带入的煤尘和岩粉。此类矿井水的处理方法基本上均是采用混凝、沉淀、过滤和消毒工艺处理，达到矿井水净化目的后排放或回用。高悬浮物矿井水中SS(悬浮物)含量一般在100-1000mg/L。在井下水仓清仓时，SS含量最高可达每升上万毫克。并且，矿井水中SS颗粒粒径非常小，平均只有2-8μm，总悬浮物中有85％以上的SS颗粒粒径在50μm以下。对于如此细小的颗粒物，采用自然沉降的方法是很难去除的。此外，细小颗粒在水中还受颗粒的布朗运动的影响，颗粒界面间的相互作用使得矿井水水质复杂化，不但具有悬浮液的特性，还具有胶体的某些性质。因此，必须向高悬浮物矿井水中投加适量混凝剂，破坏矿井水中的胶体稳定性，使细微颗粒聚集成较大的絮团，加快沉降速度，提高净化效果。常用的混凝剂是以铝盐为基础的聚合氯化铝(PAC)高分子混凝剂。但PAC的使用会导致矿井水中出现较高浓度的残余铝，而铝在人体内的积累会对人体产生毒性，导致老年痴呆、骨质疏松、神经功能紊乱等疾病的发生。鉴于水中铝的危害性，各国都制定了相应的水环境中铝浓度标准，我国规定饮用水中铝浓度<0.2mg/L。根据文献，我国已查的40座城市中，有32.5％的城市饮用水中铝浓度超标，东北地区超标的城市高达76.9％。由于大部分高悬浮物矿井水经处理后会直接或间接地用作饮用水用途。因此，去除高悬浮物矿井水中残余铝对保护人体健康、保护环境具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术针对矿井水处理中存在的问题，提供了一种去除矿井水中残余铝的方法，采用聚合氯化铝(PAC)和粉末活性炭共同絮凝去除矿井水中的悬浮物，并采用活性炭吸附矿井水中的残余铝，采用本专利技术方法处理矿井水，可使处理后的矿井是中残余铝的含量显著降低，达到国家规定的饮用水标准。本专利技术一方面提供一种去除矿井水中残余铝的方法，包括如下步骤：将待处理的矿井水引入到混凝反应池中；将聚合氯化铝和粉末活性炭投入到所述混凝反应池的矿井水中；通过对投入了所述聚合氯化铝和粉末活性炭的矿井水进行搅拌处理，使矿井水中的悬浮物混凝；通过对悬浮物已混凝的矿井水进行静置沉淀处理，得到去除了混凝悬浮物的清水；利用活性炭过滤器吸附所述清水中残余的聚合氯化铝，从而得到净水。其中，所述聚合氯化铝的投加量为55-100mg/L。特别是，所述聚合氯化铝的投加量为55-80mg/L。尤其是，所述聚合氯化铝的投加量优选为60mg/L。特别是，所述聚合氯化铝中Al2O3的含量为9.6-10.5％，优选为10％。尤其是，所述聚合氯化铝的盐基度为58.2-63.8％，优选为60％。特别是，所述聚合氯化铝的密度为1.166-1.183g/mL，优选为1.175g/mL。聚合氯化铝是一种无机高分子混凝剂，其主要成分主要是三氧化二铝即氧化铝，具有高电荷聚合环链体形，对废水中的胶体和颗粒物具有高度电中和及桥联作用，可去除废水中的难降解有机物、SS和重金属离子等污染物质。其中，所述聚合氯化铝投加量与粉末活性炭投加量的比值为：55-100：4-6，即当聚合氯化铝的投加量为55-100mg/L时，粉末活性炭的投加量为4-6mg/L。特别是，所述聚合氯化铝投加量与粉末活性炭投加量的比值为：55-80：4-6。尤其是，所述聚合氯化铝投加量与粉末活性炭投加量的比值优选为60：4-6。特别是，所述聚合氯化铝投加量与粉末活性炭投加量的比值进一步优化为60：5。尤其是，所述活性炭优选为褐煤基活性炭。特别是，所述褐煤基活性炭的粒径为0.2-0.4mm，表面积为1000-1200m2/g。尤其是，所述褐煤基活性炭的成分含量为：灰份：8-12％；水份≤4％。特别是，所述褐煤基活性炭的碘值为900-1100g/g。活性炭通过桥接固体悬浮颗粒，从而使悬浮物迅速沉降而得以去除。本专利技术采用活性炭和聚合氯化铝一同降低矿井水中的悬浮物，可降低聚合氯化铝的投加量并增加混凝效果，在增加悬浮物去除率的同时减少了矿井水中的残余铝含量。其中，所述搅拌处理为先在150-250r/min的搅拌速率下搅拌1-5min，然后降低搅拌速率至30-80r/min，搅拌5-20min。特别是，所述搅拌处理为先在200r/min的搅拌速率下搅拌2min，然后降低搅拌速率至50r/min，搅拌10min。在搅拌的作用下，添加剂与矿井水充分混合均匀。因为初步形成的絮凝体很容易被打散，所以在开始的时候快速进行搅拌，以确保絮凝的稳定进行，不破坏絮凝体的分子结构；之后，慢速搅拌可以使最终形成的絮凝体不会迅速沉淀下来，使整个絮凝达到最佳的效果。其中，所述静置沉淀处理的时间为10-30min。特别是，所述静置沉淀处理的时间优选为20min。对悬浮物已混凝的矿井水进行静置沉淀处理，悬浮物由于重力作用沉降到水底，上清液即为去除了悬浮物的清水。其中，利用活性炭过滤器吸附所述清水中残余的聚合氯化铝，从而得到净水。特别是，将所述清水引入活性炭过滤器，通过活性炭的吸附、网捕截留作用去除清水中的残余铝，处理后的矿井水出水中残余铝含量可稳定维持在0.2mg/L以下，达到国家饮用水标准规定。尤其是，所述活性炭优选为褐煤基活性炭。特别是，所述褐煤基活性炭的粒径为0.2-0.4mm，孔径为2-100nm，表面积为1000-1200m2/g。尤其是，所述褐煤基活性炭的成分含量为：灰份：8-12％；水份≤4％。特别是，所述褐煤基活性炭的碘值为900-1100g/g。本专利技术另一方面提供一种去除矿井水中残余铝的装置，包括：混凝反应池，用于接受并保存来自矿井的待处理矿井水；加药装置，用于将聚合氯化铝和粉末活性炭投入到所述混凝反应池的矿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种去除矿井水中残余铝的方法，其特征在于，包括如下步骤：将待处理的矿井水引入到混凝反应池中；将聚合氯化铝和粉末活性炭投入到所述混凝反应池的矿井水中；通过对投入了所述聚合氯化铝和粉末活性炭的矿井水进行搅拌处理，使矿井水中的悬浮物混凝；通过对悬浮物已混凝的矿井水进行静置沉淀处理，得到去除了混凝悬浮物的清水；利用活性炭过滤器吸附所述清水中残余的聚合氯化铝，从而得到净水。

【技术特征摘要】
1.一种去除矿井水中残余铝的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将待处理的矿井水引入到混凝反应池中；
将聚合氯化铝和粉末活性炭投入到所述混凝反应池的矿井水中；
通过对投入了所述聚合氯化铝和粉末活性炭的矿井水进行搅拌处理，使矿井
水中的悬浮物混凝；
通过对悬浮物已混凝的矿井水进行静置沉淀处理，得到去除了混凝悬浮物的
清水；
利用活性炭过滤器吸附所述清水中残余的聚合氯化铝，从而得到净水。
2.根据权利要求1所述的去除矿井水中残余铝的方法，其特征在于，所述聚合
氯化铝的投加量为55-100mg/L。
3.根据权利要求2所述的去除矿井水中残余铝的方法，其特征在于，所述聚合
氯化铝的投加量为55-80mg/L。
4.根据权利要求1所述的去除矿井水中残余铝的方法，其特征在于，所述聚合
氯化铝投加量与粉末活性炭投加量的比值为：55-100：4-6。
5.根据权利要求4所述的去除矿井水中残余铝的方法，其特征在于，所述聚合
氯化铝投加量与粉末活性炭投加量的比值为：55-80：4-6。
6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春晖，谭淑慧，彭忱，王凯，牛夏梦，苏佩东，李娟，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11