Thread Content
産業排水は主な排水源であり、生活排水に比べて処理が難しく、下水処理工程が複雑なため、深刻な水質汚染が生じています。産業の急速な発展に伴い、廃水の種類と量は急速に増加し、水域の汚染はますます広範囲かつ深刻になり、人間の健康と安全を脅かしています。この記事では、産業排水の一つである洗炭排水の処理方法や原理について詳しく解説しますので、ぜひ参考にしてください。 1. 石炭洗浄廃水の発生 湿式石炭の調製には多量の水を必要とします。ジギング用石炭の洗浄を例にとると、選択した原炭 1 トンあたり約 3 ～ 5 立方メートルの循環水が必要であり、若干の清水を追加する必要があります。洗浄後の水には微粒子が多く含まれています。このように粒径 1mm 未満の浮遊粒子を含む石炭洗浄水を通常石炭スラリー水といい、石炭洗浄廃水とも呼ばれます。 石炭洗浄排水は、石炭品質の良い原炭を洗浄する際に発生する石炭洗浄排水と、地質年代が短く灰分や不純物の含有量が多い原炭を洗浄する際に発生する石炭洗浄排水の２つに分類されます。前者の排水は粒子が大きく濃度が低いため、比較的処理が容易です。この種の石炭洗浄廃水は、濃縮と沈殿という物理的方法によって効果的に処理され、分離されたきれいな水は石炭洗浄に再利用できます。後者の洗炭排水にはコールスライム粒子が多く含まれており、サイズが小さく濃度が高いだけでなく、粒子表面に強いマイナス電荷を帯びており、安定なコロイド系となっています。したがって、この種の石炭洗浄廃水は長期間沈下せず、処理が困難です。このような石炭洗浄排水は、現在、凝集沈殿処理が一般的である。 二次石炭洗浄廃水の主な汚染物質 コールスライム廃水の主な汚染物質は次のとおりです。：浮遊固体、油状物質、有機化学物質。 1. 浮遊物質 石炭調製廃水には、主要な汚染物質である浮遊物質が多量に含まれています。このタイプの石炭調製廃水汚染物質は、カオリンや石炭粉末などの微細な鉱物粒子で構成されています。石炭中の有機物は主に黒色で特殊な変色を示すため、水の色が変化し、光の透過率が悪くなります。 2. 軽油や灯油などの浮遊選鉱剤の多用や設備の漏洩、清掃などにより石炭中に油分が残留します。石炭の洗浄工程において、石炭洗浄水には様々な量の油分が含まれます。 3. 有機化学薬品は通常、石炭の洗浄工程において、ろ過、脱水、濃縮、浮選などの石炭スライム水を閉鎖循環処理します。この工程では、防止剤、凝集剤、発泡剤などのさまざまな化学物質が添加されており、洗浄工程中の石炭洗浄排水中に残留し、水質汚染の原因となります。 上記の石炭スライム水汚染物質については、石炭洗浄排水中の浮遊物質、pH などを主要な汚染物質として選択し、対応する管理指標を処理することができます。石炭洗浄水にはマンガン、鉄などが含まれている可能性があります。そのため、我が国はこれら 2 つの石炭洗浄水汚染物質を制限指標に含めています。 国内外3つの洗炭工場排水処理状況 洗炭排水処理の目的は泥水分離、すなわち洗炭基準に適した清浄な水の確保と洗炭水の閉回路循環を実現するだけでなく、含水率が低く脱水しやすい石炭スライムを得ることが目的である。近年の環境意識と環境保護要求の高まりに伴い、あらゆるレベルの部門および石炭準備企業は、石炭洗浄廃水の閉鎖循環を実現することを要求しています。しかし、石炭洗浄廃水の処理は困難であるため、世界中のエネルギー・化学産業の専門家や環境保護の専門家は、産業廃水処理の重要な要素として石炭洗浄廃水の処理と再利用に関する特別な研究を常に行ってきました。 1. 海外の洗炭排水処理の現状 現在、ロシア、米国、ドイツ、英国、オーストラリア、ウクライナ、南アフリカ、ポーランドなどの世界の主要産炭国では、洗炭排水の排出は基本的にゼロを達成しており、分離された石炭スライムも有効利用されている。理由は次のとおりです**コールスライム選別装置は優れた性能を持っています。選択された原料炭の石炭品質は一般に良好です。生成される石炭洗浄廃水は低濃度、低灰分であるため処理効果が良く、基本的には閉回路サイクルが実現されます。しかし、これらは**高濃度石炭洗浄廃水の処理技術に関する研究はほとんどなく、あまり成熟した経験もありません。また、石炭洗浄排水の処理に使用される凝集剤は比較的単一であり、主に有機高分子凝集剤である。この凝集剤は価格が高いため、単独で添加して処理するとコストも高くなります。したがって、国内の石炭洗浄廃水処理は外国の経験を真似することはできません。現在の急成長する石炭化学品生産のニーズを満たすために、我が国の実情に基づいて高効率かつ低消費量の処理技術を開発する必要がある。 2. 国内の洗炭排水処理の現状 我が国は、近年、選炭工場の洗炭排水処理システムを変革してきましたが、我が国で選別された原炭の量が多いこと、選炭処理工程が不完全であることなどの理由により、洗炭排水の処理には依然として多くの問題が残されています。現在、私の国では、石炭洗浄廃水を処理するために凝集剤と凝集剤を添加することが一般的に使用されている処理方法です。使用される主なエージェントは次のとおりです。：無機塩凝集剤、有機高分子凝集剤、無機高分子凝集剤。一般的に使用される無機塩凝集剤には、主にアルミニウム塩、鉄塩などが含まれます。一般に、無機塩類凝集剤のみを添加して石炭洗浄排水の処理効果を確保することは困難である。一般的に使用される有機高分子凝集剤は、主にポリアクリルアミドまたはその誘導体の重合体または共重合体です。実際のプロジェクトでは、無機塩凝集剤と有機高分子凝集剤を併用したり、石炭洗浄排水の処理にポリ硫酸第二鉄、ポリ塩化アルミニウム、ポリシロ硫酸、ポリアルミニウム塩化第二鉄などの無機高分子凝集剤を使用したりすることが多い。 石炭調製プラントにおける石炭スライム水の沈降に対する 3 つの異なる凝集剤、つまり石灰、塩基性塩化アルミニウム、ポリアルミニウム塩化第二鉄の沈降効果を調査するために、Li Ruiqin 氏は 3 つの凝集剤を同じ用量で使用して石炭スライム水の沈降に関する比較試験を実施しました。実験の結果、同じ条件下では、ポリアルミニウム塩化第二鉄（PAFC）を添加した石炭スライム水が最も早く沈降し、上澄み濃度が最も低かった。 Bai Qingzi は硫酸第一鉄を原料として、固相化学反応法により新しいタイプの鉄系無機ポリマー浄水剤を開発しています。石炭洗浄廃水を処理するためにポリオキシ硫酸塩高速鉄およびポリアクリルアミド (PAM) と組み合わせた後、粒子は効果的に凝集し、すぐに沈降します。処理後の水はより透明で、光透過率は 83% で、リサイクル可能です。副産物の石炭スライムは練炭の製造にも使用でき、結合剤や添加剤を節約できます。 Li Yafengらは、炭化物スラグ-ポリアクリルアミド（PAM）を使用した石炭洗浄廃水の処理に関する実験研究を実施した。実験研究結果と実際の工学的応用結果は、炭化物スラグとポリアクリルアミドの組み合わせが石炭洗浄廃水に対して良好な凝集効果を有することを示している。ポリアクリルアミドの添加量が20mLに達すると、水分離率は40％に達し、汚泥比抵抗は1.8×1010m/kgに低下し、処理された石炭スラリー水のすべての指標が達成できます**排出基準を満たしており、石炭洗浄プロセスの水要件を満たすことができます。また、ポリアクリルアミドは、単独で使用した場合には洗炭排水に対して凝集効果を示さないが、炭化物スラグと併用すると凝集効果を発揮することが実験により判明しており、炭化物スラグが洗炭排水の凝集において非常に重要な役割を果たしていることがわかった。 李春暁ら。植物木粉を原料とし、分解しやすく二次公害を生じないエーテル化剤をグラフト共重合させた天然改質植物性カチオン凝集剤を石炭洗浄排水処理用に研究しました。研究によると、室温、pH = 6-8、凝集剤とポリアルミニウムの投入量がそれぞれ 10 mg/L と 5 mg/L の場合、石炭洗浄廃水中の濁度、CODCr、浮遊物質の除去率はそれぞれ 96.8%、69.3%、97.9% に達する可能性があります。 Liu Kefeng らは、石炭洗浄廃水を処理するために自社開発した新しい凝集剤 BH-1 および BH-2 を使用しました。新凝集剤BH-1は有機高分子凝集剤を主成分とし、BH-2は無機凝集剤を主成分としています。実験結果は,新しい複合凝集剤が有機と無機の化合物であり,石炭洗浄廃水に対して良好な処理効果を有することを示した。他の凝集剤に比べて凝集速度が速く、大きなミョウバンの花を形成します。 BH-1は19.3mg/L添加されており、BH-1とBH-2は約1：6の割合で配合されており、凝集効果が最大限に発揮されます。最高の状態。新しい凝集剤を凝固試験に使用すると、沈殿時間が短く、効果は15分で明らかで、濁度除去率は96.50％以上に達し、石炭洗浄廃水を処理する場合、新しい凝集剤は同種の凝集剤よりも安く、約0.19元/立方メートルで、高い経済効果があり、大規模生産および使用に適しています。 Fu Jianzhong らが開発した無機ポリマー鉄・カルシウム・アルミニウム凝集剤 (PFCA) は、石炭洗浄廃水の処理に理想的な効果をもたらし、PAM の量を節約します。 現在、石炭洗浄廃水処理における最大の課題は、石炭洗浄水を再利用するだけでなく、燃料価値の高いコールスライムを得るために、適切な処理剤をいかに選択するかであることがわかる。 従来の 4 つの洗炭排水処理方法 1960 年代から 1970 年代にかけて、多くの製炭工場ではスライム水を直接スライム沈殿槽に排出し、一部は排水されました。コールスライムを回収するために、簡単な沈殿処理を行い、浄化された水を再利用または放流する場合もあります。排水中の小さなスライム粒子や粘土粒子などが沈降しにくい。このため、循環過程でコールスライム粒子が精製され続けると、循環水中のSS濃度が上昇し、正常な石炭製造プロセスに重大な影響を与えたり、破壊したりする可能性があります。このとき、高濃度石炭洗浄排水の一部を放流するか、大量の上水を加えて希釈する必要がある。また、洗浄水のバランスが崩れ、洗浄水の循環ができなくなり、環境汚染を引き起こすだけでなく、コールスライムの損失につながり、資源の無駄遣いとなってしまいます。 1. 凝集沈殿法 現在、石炭洗浄排水処理においては凝集沈殿法が最も多く使用されており、広く使用されている方法である。具体的な処理プロセスでは、石炭洗浄廃水の異なる性質に応じて異なる凝集剤を使用する必要があります。凝集沈殿法は洗炭排水の処理効果が高く、SS除去率も高い。重力濃縮沈降法と比較して、洗浄水の閉回路循環を効果的に確保できます。排水した場合でも、基本的には排水基準を満たすことができ、多くのメリットがあります。しかし、一般的な凝集沈殿法では、凝集量が多く、薬剤費も高価であり、水処理装置の腐食性もあります。形成されたフロックの密度は高くなく、その含水量は比較的高いため、濾過やフィルタープレスの脱水プロセスには適していません。 コールスライム水の主な特徴は、高濃度、高粒子径、微細な灰分であり、粒子表面のほとんどがマイナスに帯電しています。均一な電荷間の反発により、これらの粒子は水中で分散したコロイド状態に保たれ、重力だけでなくブラウン運動の影響も受けます。さらに、スライム水中の固体粒子界面間の相互作用により、スライム水の性質は複雑になります。懸濁液の特性だけでなく、コロイドの特性もいくつか持っています。このコロイド粒子は帯電しているため、コールスライム粒子同士の凝集を防ぎ、石炭洗浄排水の自然凝集を防ぎます。したがって、石炭洗浄廃セメントから水を分離するという目的を達成するには、適切な凝集剤を添加してコロイドの安定性を破壊し、ゼータ電位を低下させる必要があります。 凝集沈殿法は、排水中のコロイドや微細浮遊物質を凝集剤の作用によりフロック状に凝集させ、分離除去する水処理方法です。凝集・清澄法は水処理に広く使用されています。原水の濁度や色などの水質の感覚指標を低減するだけでなく、さまざまな有毒物質や有害な汚染物質も除去できます。 2. 重力濃縮沈殿法 重力濃縮沈殿法による水処理では、一般に沈殿槽や濃縮装置などが用いられます。淮北鉱業グループ会社の一部の石炭精製プラントのスライム水処理プロセスでは、石炭スライム水の一部がベイリングピットを通って濃縮装置に入りますが、そのオーバーフロー固形分含有量は10g/Lを超えません。一部のシステムでは傾斜管沈殿槽を使用しており、処理スライム水の流量は 30m2 角の槽を 3 つ使用して 350m3/h です。表面負荷は 4m3/(m2˙h) に達し、石炭洗浄廃水の SS 濃度は 26.67g/L となった。日本では、一部の石炭精製プラントでは 2 台のディープコーン濃縮装置が使用されており、オーバーフロー水は沈殿タンクでさらに処理されます。レーキ濃縮器に傾斜板を追加して、オーバーフロー水中の SS 濃度を 150g/L から 50g/L に下げる方法もあります。自然沈降法で洗炭排水を処理すると、表面負荷が低く、面積が広いことがわかります。排水処理後の浮遊物質濃度は依然として高く、排水濃度基準に達していません。 しかしながら、凝集沈降法や重力濃縮沈降法にもいくつかの欠点がある。したがって、石炭洗浄排水の処理や排水の閉鎖循環を実現するには、効果的な沈降濃縮技術の選択も重要な課題となります。