申请日2009.11.28
公开(公告)日2010.05.19
IPC分类号C02F9/02; C02F11/12; C02F1/56
摘要
本发明涉及一种泥砂污水处理方法，属于矿山污水处理技术领域。它包括如下步骤：①砂分离：将泥砂污水进行初步分离，分离出砂粒;②沉淀处理：加入质量浓度为0.2～0.4%的阴离子型聚丙烯酰胺溶液;沉淀生成后，再加入0.1～0.3%的阴离子型聚丙烯酰胺溶液;分离出沉淀;③沉淀压滤：将②步分离出的沉淀压滤。本发明方法有效地解决了矿山的污水如何处理的难题，并且分离出粗砂、细砂、污泥三类有用的物质，增加了企业创收。
权利要求书
1.一种泥砂污水处理方法，包括如下步骤：
①砂分离：将泥砂污水进行初步分离，分离出砂粒;
②沉淀处理：加入质量浓度为0.2-0.4%的阴离子型聚丙烯酰胺溶液;沉淀完成后，再加入0.1-0.3%的阴离子型聚丙烯酰胺溶液;分离出沉淀;
③沉淀压滤：将②步分离出的沉淀压滤。
2.根据权利要求1所述的泥砂污水处理方法，其特征在于：
所述的泥砂污水进行初步分离包括一级分离和二级分离步骤，所述的一级分离是分离出粗砂的步骤，所述二级分离是分离出细砂的步骤。
3.根据权利要求2所述的泥砂污水处理方法，其特征在于：所述的一级分离为采用螺旋式离心分离出粗砂。
4.根据权利要求2所述的泥砂污水处理方法，其特征在于：所述的二级分离为采用旋流器组和高频振动装置分离出细砂。
5.根据权利要求1所述的泥砂污水处理方法，其特征在于：步骤③中所述的压滤是利用自动拉板压滤机完成的。
6.根据权利要求1所述的泥砂污水处理方法，其特征在于：在所述的步骤②前还包括有添加浓度为3～5%的聚合氯化铝溶液的步骤。
7.根据权利要求1所述的泥砂污水处理方法，其特征在于：所述的阴离子型聚丙烯酰胺溶液的配制方法是，在温度50～60℃的条件下加水搅拌，搅拌速度保持在500～600转/分。
8.根据权利要求1所述的泥砂污水处理方法，其特征在于：所述的步骤②为加入质量浓度为0.3%的阴离子型聚丙烯酰胺溶液;沉淀完成后，再加入0.2%的阴离子型聚丙烯酰胺溶液，最后分离出沉淀。
9.根据权利要求6所述的一种泥沙污水 处理方法，其特征在于：所述聚合氯化铝的质量浓度为5%。
说明书
一种泥砂污水处理方法
技术领域
本发明涉及一种泥砂污水处理方法，属于矿山污水处理技术领域。
背景技术
水洗碎石所产生的污水的处理一直是矿山企业的一大难题，传统的做法一般采用三级沉淀池对污水进行处理。此种方法，在众多矿山企业一直沿用至今。但是三级沉淀有诸多的弊端，一是沉淀的时间较长;二是清出的淤泥中含有较多的砂质成分等有用物质，资源白白的流失了;三是清出的淤泥含水率高，须自然干化后才能处理，但干化时间太长，不仅占用大面积的土地，而且还有可能造成环境污染。
发明内容
本发明的目的是为解决上述技术问题提供一种泥砂污水处理方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种泥砂污水处理方法，包括如下步骤：
①砂分离：将泥砂污水进行初步分离，分离出砂粒;
②沉淀处理：加入质量浓度为0.2～0.4%的阴离子型聚丙烯酰胺溶液;沉淀生成后，再加入0.1～0.3%的阴离子型聚丙烯酰胺溶液;分离出沉淀;
③沉淀压滤：将②步分离出的沉淀压滤。
本发明上述技术方案中，步骤①是将粒度大、密度大的砂石从水中分离出来;步骤②是用絮凝剂将污水中的各类杂质去除，污水就能变成清水，可满足矿山用水的需求;步骤③是将步骤②得到的沉淀压干，就能得到污泥，所述污泥也是一种产品。本发明不仅能较快回收碎石污水中的各种固含量，还有效地解决了现有技术沉淀时间长、资源白白流失和淤泥含水率高的技术问题。
作为优选，所述的泥砂污水进行初步分离包括一级分离和二级分离步骤，所述的一级分离是分离出粗砂的步骤，所述二级分离是分离出细砂的步骤。
将粗砂和细砂分别分离出来，提高了资源的利用率，同时提高了污水处理工艺的速度和质量。
作为优选，所述的一级分离为采用螺旋式离心分离出粗砂。
作为优选，所述的二级分离为采用旋流器组和高频振动装置分离出细砂。
作为优选，步骤③中所述的压滤是利用自动拉板压滤机完成的。
所述螺旋式离心分离机、旋流器组和高频振动装置、自动拉板压滤机为本领域技术人员在碎石制造、生产过程所常用的仪器设备。
作为优选，所述的步骤②为加入质量浓度为0.3%的阴离子型聚丙烯酰胺溶液;沉淀生成后，再加入0.2%的阴离子型聚丙烯酰胺溶液，最后分离出沉淀。
上述技术方案中先后采用了质量分数分别为0.3%和0.2%的阴离子型聚丙烯酰胺作为絮凝剂明显提高了净水的效率。
有机高分子絮凝剂具有用量少、絮凝速度快、受共存盐类PH值及温度影响小，并且容易处理等特点。阴离子型聚丙烯酰胺作为本发明使用的絮凝剂其絮凝机理有以下几点：由于其具有极性基因-酰胺基，易于借其氢健的作用在泥沙颗粒表面吸附;因其有很长的分子链，大数量级的长链在水中有巨大的吸附表面积，故絮凝作用好，能利用长链在颗粒之间架桥，形成大颗粒的絮凝体，加速沉降;借助于聚丙烯酰胺的絮凝-助凝，在净水处理的泥凝过程中可能发生双电离压缩，使颗粒聚集稳定性降低，在分子引力作用下颗粒结合起来，分散相的简单阴离子可以被聚合物阴离子基团所取代;高分子和天然水组成中的物质和水中悬浮物，或在它之前投加的水解混凝剂的离子之间发生化学相互作用，可能是络合反应;由于分子链固定在不同颗粒的表面上，各个固相颗粒之间形成聚合桥。上述特性与碎石污水的固含物及其相配。
但并不是絮凝剂用量越多越好，当颗粒表面被聚合物分子过饱和，就会导致絮凝恶化，因为在这种情况下絮凝剂分子的自由末端也可以吸附在同一表面上，形成弯曲状，相领颗粒间的架桥结合数因而减少。所以本发明人经过长期的研究和总结得到以下技术方案：在处理污水时所选取的絮凝剂的浓度不可过高，在首次处理时选用0.3%为宜，但是只通过一次处理可能达不到水质净化的标准。故采取两段净化工艺法来去除污水中的杂质，二次处理时阴离子型聚丙烯酰胺的浓度为0.2%为宜。
作为优选，在所述的步骤②前还包括有添加浓度为3～5%的聚合氯化铝溶液的步骤。
无机聚合物絮凝剂能提供大量的络合离子，且能够强烈吸附胶体微粒，通过吸附、桥架、交联作用，从而使胶体凝聚;同时还会发生物理化学变化，中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷，降低δ电位，使胶体微粒由原来的相斥变为相吸，使胶体微粒相互碰撞，从而形成絮状混凝沉淀。聚合氯化铝作为本发明方法所选用的无机聚合物絮凝剂，对水中胶体颗粒或胶体污染物的混凝是铝盐水解-聚合产物对其进行电性中和、脱稳和吸附架桥作用生成粗颗粒絮凝体而去除的。阴离子型聚丙烯酰胺其分子链很长，它的酰胺基(-CONH2)可与许多物质亲和、吸附形成氢键，这就使它能在吸附的粒子之间架桥，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。这两种絮凝剂的絮凝机理不同，先后使用能够起到相互补益的效果。
但两类絮凝剂同时使用的结果可能比两者分别使用时的效价更低，其原因是：当颗粒周围存在多种絮凝剂时不会与多种絮凝剂都结合从而加速沉降，反而会因为颗粒结合了不同种类的絮凝剂从而导致结团的能力降低，从而使得絮凝的作用减弱。本发明先后使用两种絮凝剂，先用聚合氯化铝出去水中的胶体颗粒或胶体污染物，再通过阴离子型聚丙烯酰胺除去剩下的大部分的杂质，以确保确保絮凝的效果得到最优化。
作为优选，所述聚合氯化铝的质量浓度为5%。
作为优选，所述的阴离子型聚丙烯酰胺溶液的配制方法是：在温度50～60℃的条件下加水搅拌，搅拌速度保持在500～600转/分。
聚丙烯酰胺的溶解需要有一定的温度，以加快溶解速度。但温度过高，又会使高聚物的分子链断裂，降低使用效果，较适宜的溶解温度为50～60℃。聚丙烯酰胺的溶解应避免过强的剪切力搅拌，过强的搅拌会使分子链断裂，从而降低使用效果。
在配制阴离子型聚丙烯酰胺溶液时还要注意如下事项：均匀分散投料，阴离子型聚丙烯酰胺溶解的关键环节是投料的均匀分散，开动搅拌机后，最好采用机械震动筛网投料，昼避免产生“大团块状”、“鱼眼状”难溶颗粒，从而使阴离子型聚丙酰胺得到充分溶解，发挥好使用效果;避免与铁接解，在溶解搅拌及输送投加系统中，最好采用塑料、搪瓷、铝、不锈钢等材质;每段准备两个溶解装置，聚丙烯酰胺的溶解需要搅拌40分钟左右，为避免换药过程中无阴离子型聚丙烯酰胺溶液投加，每段应准备两个溶解装置。
在研究聚合氯化铝和阴离子型聚丙烯酰胺对污水中的颗粒的絮凝作用时本发明人做了以下实验：
实验一取10只烧杯各装入200ml的污水，然后按不同比例分别先后加入聚合氯化铝溶液和阴离子型聚丙烯酰胺溶液，进行沉降絮凝试验，实验结果如下表所示。
实验二取10只烧杯各装入200ml的污水，然后分别加入不同量的阴离子型聚丙烯酰胺溶液。此次试验APAM浓度分别为1‰和2‰，按不同比例加入到200ml污水中，进行沉降絮凝试验，试验结果如下表所示。
从实验结果可以看出，在使用聚合氯化铝和阴离子型聚丙烯酰胺两种不同类型絮凝剂后，沉降时间有了明显的缩短，也就意味着沉降效果更佳。如实验一第七组数据显示，该组结果矾花大小较大，沉降时间较短。但在平时使用时因为要考虑到经济成本、絮凝剂的毒性等因素，往往选择并不是效果最好的方案组而是效果较好的方案组。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明方法有效地解决了矿山的污水如何处理的难题，并且分离出粗砂、细砂、污泥三类有用的物质，增加了企业创收。
2、本发明方法具有净水效率高，净水效果好的优点;
3、本发明方法针对泥砂污水的特点先后使用了聚合氯化铝和阴离子型聚丙烯酰胺作为絮凝剂，具有意想不到的效果;
4、本发明方法从净水效果、净水效率以及经济和环保角度多方面综合考虑，并通过实验的论证，所采用的两种絮凝剂的浓度是最合理的;不仅如此，两者先后使用所获得的效果比两者分别使用所获得的效果要好得多;
5、经测算，一个日产生4000吨污水的企业，每天可提取粗砂约92吨，按25元/吨计算，可增收2300元/天;二级处理后，使水中砂泥固体含量从3.2%降到1.54%减少了1.66%，同样每天可提取细沙约66.4吨;干化后的污泥61.6吨，按3元/吨计算，可增收185元/天。企业每天增收4327元(粗砂：2300元、细沙：996元、污泥：185元、循环用水：846元)。一年按300天计算，每年增收129.8万元，扣除运行成本每年31.8万元(电费：800度/天×0.7元/度=560元/天、机械易损件320元/天，药剂费：180元/天，合计1060元/天，每年按300天计算)，每年净增收入98万元。这样处理污水所投入的150万元，不到二年就可以收回。新工艺、新技术、新设备的运用，为水资源的充分利用、矿产资源的综合利用奠定了基础。
具体实施方式
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1
一种泥砂污水处理方法，污水是采石场水洗碎石产生的，其中含有大量的泥砂，固含量约为4%。本实施例直接对产线上排出的污水进行处理，污水依次流经粗砂分离装置，细沙分离装置，一级絮凝剂加入装置，二级絮凝剂加入装置。上述装置依次对污水进行处理。
首先对上述污水首先进行砂分离，上述砂分离步骤包括一级分离和二级分离步骤。一级分离步骤采用螺旋式离心分离出污水中的粗砂，二级分离采用旋流器组和高频振动装置分离出污水中的细砂。
配制阴离子型聚丙烯酰胺溶液：在温度约50℃的条件下向盛有阴离子型聚丙烯酰胺的容器内加水并搅拌，其搅拌速度保持在500转/分，待充分溶解后备用。
将配制好的阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)溶液加入到经过上述砂分离步骤的污水中。上述加入阴离子型聚丙烯酰胺溶液的步骤分成两个阶段，首先加入2‰的APAM溶液到污水中，溶液与污水的体积比约为1∶40000。加入APAM溶液后，污水中产生沉淀后，再次向污水中加入1‰的APAM溶液，溶液与污水的体积比约为1∶40000。通常上述两次加入APAM溶液的间隔时间为10～30秒。
本实施例中，阴离子型聚丙烯酰胺溶解要求投料均匀分散。它采用机械震动筛网投料，避免产生“大团块状”、“鱼眼状”难溶颗粒，从而使聚丙酰胺得到充分溶解，发挥好使用效果。溶液在溶解搅拌及输送投加系统中，最好采用塑料、搪瓷、铝、不锈钢等材质，避免采用铁质材料。
加入两次絮凝剂后，污水经过三级沉淀池沉淀，分离出沉淀物后从三级沉淀池出水。三级沉淀池中的沉淀物还需经自动拉板压滤机压滤出水。
实施例2
一种泥砂污水处理方法，污水是采石场水洗碎石产生的，其中含有大量的泥砂，固含量约为5%。本实施例直接对产线上排出的污水进行处理，污水依次流经粗砂分离装置，细沙分离装置，一级絮凝剂加入装置，二级絮凝剂加入装置。上述装置依次对污水进行处理。
首先对上述污水首先进行砂分离，上述砂分离步骤包括一级分离和二级分离步骤。一级分离步骤采用螺旋式离心分离出污水中的粗砂，二级分离采用旋流器组和高频振动装置分离出污水中的细砂。
配制阴离子型聚丙烯酰胺溶液：在温度约60℃的条件下向盛有阴离子型聚丙烯酰胺的容器内加水并搅拌，其搅拌速度保持在600转/分，待充分溶解后备用。
将配制好的阴离子型聚丙烯酰胺溶液加入到经过上述砂分离步骤的污水中。上述加入阴离子型聚丙烯酰胺溶液的步骤分成两个阶段，首先加入4‰的APAM溶液到污水中，溶液与污水的体积比约为1∶40000。加入APAM溶液后，污水中产生沉淀后，再次向污水中加入3‰的APAM溶液，溶液与污水的体积比约为1∶40000。通常上述两次加入APAM溶液的间隔时间为10～30秒。
本实施例中，阴离子型聚丙烯酰胺的溶解要求投料均匀分散。它采用机械震动筛网投料，避免产生“大团块状”、“鱼眼状”难溶颗粒，从而使聚丙酰胺得到充分溶解，发挥好使用效果。溶液在溶解搅拌及输送投加系统中，最好采用塑料、搪瓷、铝、不锈钢等材质，避免采用铁质材料。
加入两次絮凝剂后，污水经过三级沉淀池沉淀，分离出沉淀物后从三级沉淀池出水。三级沉淀池中的沉淀物还需经自动拉板压滤机压滤出水。
实施例3
一种泥砂污水处理方法，污水是采石场水洗碎石产生的，其中含有大量的泥砂，固含量约为4.5%。本实施例直接对产线上排出的污水进行处理，污水依次流经粗砂分离装置，细沙分离装置，一级絮凝剂加入装置，二级絮凝剂加入装置。上述装置依次对污水进行处理。
首先对上述污水首先进行砂分离，上述砂分离步骤包括一级分离和二级分离步骤。一级分离步骤采用螺旋式离心分离出污水中的粗砂，二级分离采用旋流器组和高频振动装置分离出污水中的细砂。
配制阴离子型聚丙烯酰胺溶液：在温度约55℃的条件下向盛有阴离子型聚丙烯酰胺的容器内加水并搅拌，其搅拌速度保持在550转/分，待充分溶解后备用。
将配制好的阴离子型聚丙烯酰胺溶液加入到经过上述砂分离步骤的污水中。上述加入阴离子型聚丙烯酰胺溶液的步骤分成两个阶段，首先加入3‰的APAM溶液到污水中，溶液与污水的体积比约为1∶38000。加入APAM溶液后，污水中产生沉淀后，再次向污水中加入2‰的APAM溶液，溶液与污水的体积比约为1∶40000。通常上述两次加入APAM溶液的间隔时间为10～30秒。
本实施例中，阴离子型聚丙烯酰胺溶解要求投料均匀分散。它采用机械震动筛网投料，避免产生“大团块状”、“鱼眼状”难溶颗粒，从而使聚丙酰胺得到充分溶解，发挥好使用效果。溶液在溶解搅拌及输送投加系统中，最好采用塑料、搪瓷、铝、不锈钢等材质，避免采用铁质材料。
加入两次絮凝剂后，污水经过三级沉淀池沉淀，分离出沉淀物后从三级沉淀池出水。三级沉淀池中的沉淀物还需经自动拉板压滤机压滤出水。
实施例4
一种泥砂污水处理方法，污水是采石场水洗碎石产生的，其中含有大量的泥砂，固含量约为4%。本实施例直接对产线上排出的污水进行处理，污水依次流经粗砂分离装置，细沙分离装置，一级絮凝剂加入装置，二级絮凝剂加入装置。上述装置依次对污水进行处理。
首先对上述污水首先进行砂分离，上述砂分离步骤包括一级分离和二级分离步骤。一级分离步骤采用螺旋式离心分离出污水中的粗砂，二级分离采用旋流器组和高频振动装置分离出污水中的细砂。
配制阴离子型聚丙烯酰胺溶液：在温度约53℃的条件下向盛有阴离子型聚丙烯酰胺的容器内加水并搅拌，其搅拌速度保持在560转/分，待充分溶解后备用。采用同样的方法溶解得到5%的聚合氯化铝溶液，备用。
将配制好的阴离子型聚丙烯酰胺溶液加入到经过上述砂分离步骤的污水中。上述加入阴离子型聚丙烯酰胺溶液的步骤分成两个阶段，首先加入3‰的APAM溶液到污水中，溶液与污水的体积比约为1∶40000。加入APAM溶液后，污水中产生沉淀后，再次向污水中加入2‰的APAM溶液，溶液与污水的体积比约为1∶37000。通常上述两次加入APAM溶液的间隔时间为10～30秒。再次向污水中添加5%的聚合氯化铝溶液，溶液与污水的比例为1∶40000。
本实施例中，阴离子型聚丙烯酰胺溶解要求投料均匀分散。它采用机械震动筛网投料，避免产生“大团块状”、“鱼眼状”难溶颗粒，从而使聚丙酰胺得到充分溶解，发挥好使用效果。溶液在溶解搅拌及输送投加系统中，最好采用塑料、搪瓷、铝、不锈钢等材质，避免采用铁质材料。
加入三次絮凝剂后，污水还需经过三级沉淀池沉淀，分离出沉淀物后从三级沉淀池出水。三级沉淀池中的沉淀物还需经自动拉板压滤机压滤出水。
实施例5
一种泥砂污水处理方法，污水是采石场水洗碎石产生的，其中含有大量的泥砂，固含量约为4%。本实施例直接对产线上排出的污水进行处理，污水依次流经粗砂分离装置，细沙分离装置，一级絮凝剂加入装置，二级絮凝剂加入装置。上述装置依次对污水进行处理。
首先对上述污水首先进行砂分离，上述砂分离步骤包括一级分离和二级分离步骤。一级分离步骤采用螺旋式离心分离出污水中的粗砂，二级分离采用旋流器组和高频振动装置分离出污水中的细砂。
配制阴离子型聚丙烯酰胺溶液：在温度约50℃的条件下向盛有阴离子型聚丙烯酰胺的容器内加水并搅拌，其搅拌速度保持在500转/分，待充分溶解后备用。采用同样的方法溶解得到5%的聚合氯化铝溶液，备用。
将配制好的阴离子型聚丙烯酰胺溶液加入到经过上述砂分离步骤的污水中。上述加入阴离子型聚丙烯酰胺溶液的步骤分成两个阶段，首先加入2‰的APAM溶液到污水中，溶液与污水的体积比约为1∶40000。加入APAM溶液后，污水中产生沉淀后，再次向污水中加入1‰的APAM溶液，溶液与污水的体积比约为1∶40000。通常上述两次加入APAM溶液的间隔时间为10～30秒。再次向污水中添加5%的聚合氯化铝溶液，溶液与污水的比例为1∶40000。
本实施例中，阴离子型聚丙烯酰胺溶解要求投料均匀分散。它采用机械震动筛网投料，避免产生“大团块状”、“鱼眼状”难溶颗粒，从而使聚丙酰胺得到充分溶解，发挥好使用效果。溶液在溶解搅拌及输送投加系统中，最好采用塑料、搪瓷、铝、不锈钢等材质，避免采用铁质材料。
加入三次絮凝剂后，污水还需经过三级沉淀池沉淀，分离出沉淀物后从三级沉淀池出水。三级沉淀池中的沉淀物还需经自动拉板压滤机压滤出水。