煤泥水的处理方法与流程

1.本发明涉及煤泥水净化技术领域，具体而言，涉及一种煤泥水的处理方法。


背景技术：

2.煤炭是中国最主要的能源，在一次能源消费结构中占76％。煤炭又是非清洁能源，需开展分选加工以尽可能大幅度降低在其中的矿物质和有危害杂质含量。煤泥水已成为了煤炭工业的最主要的污染源中的一种，治理刻不容缓。煤泥水是湿法选煤所形成的工业尾水，在其中含有大量的煤泥颗粒物，是煤矿的最主要的污染源中的一种。煤泥水是一种复杂的多分散体系。它由一些粒度、形状、密度、岩相等不尽相同的颗粒物，以不同的比例混合而成。
3.煤矿煤泥水可以分为两类：一类是由地质年代较短、灰分和杂质含量较高的原煤在洗选时所产生的；另一类是由地质年代较长，煤质较好的原煤在洗选时所产生的。为了避免煤泥水中的悬浮固体以及残留药剂污染水环境，影响动植物的生长，选煤厂以往普遍采用将煤泥水直接排入煤泥沉淀池自然而然沉淀，澄清水循环系统的处理方法，这种方法不需要添加化学药剂，大幅度降低了产品成本。但是，伴随着科技的发展和采煤机械化程度的提高，入选原煤中细粒煤含量增加，为煤泥水处理带来困难，煤泥水中大量微细颗粒物彻底沉降往往需要数天以至于数月。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种煤泥水的处理方法，以解决现有技术中煤泥水处理效果差、工艺成本高的问题。
5.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种煤泥水的处理方法，煤泥水中含有微细粒颗粒物和粘土矿物，处理方法包括以下步骤：步骤s1，将煤泥水自然沉降6～8h，得到初级沉降煤泥水；步骤s2，向初级沉降煤泥水中加入第一微生物絮凝剂，并调节初级沉降煤泥水的ph至6.0～8.0，得到二级沉降煤泥水；步骤s3，向二级沉降煤泥水中加入第二微生物絮凝剂，得到三级沉降煤泥水，过滤后排入清水池；其中，第一微生物絮凝剂包括枯草芽孢杆菌发酵提取液和酵母提取物，第二微生物絮凝剂包括烟曲霉。
6.进一步地，第一微生物絮凝剂中，枯草芽孢杆菌发酵提取液与酵母提取物的质量比为2:(0.5～1)。
7.进一步地，第一微生物絮凝剂与初级沉降煤泥水的体积比为(2～20):100。
8.进一步地，第二微生物絮凝剂与二级沉降煤泥水的体积比为(3～15):100。
9.进一步地，加入第一微生物絮凝剂之前，步骤s2还包括向初级沉降煤泥水中加入助凝剂溶液的步骤，助凝剂包括骨胶和海藻酸钠。
10.进一步地，骨胶与海藻酸钠的质量比为1:(10～30)。
11.进一步地，助凝剂溶液的质量分数为1.5～2.5％；优选地，助凝剂溶液与初级沉降煤泥水的体积比为1:(50～70)。
12.进一步地，枯草芽孢杆菌发酵提取液由以下方法获得：将枯草芽孢杆菌种子培养液接种在培养基中，进行有氧发酵，得到发酵液；将发酵液过滤，得到滤液进行蒸发浓缩，得到枯草芽孢杆菌发酵提取液。
13.进一步地，有氧发酵的温度为30～32℃，转速为120～240rpm，时间为2～4天。
14.进一步地，烟曲霉的培养条件包括：温度为30～32℃，ph为5.5～7.5，时间为2～7天，菌液浓度为(8～10)
×
107个/ml。
15.应用本发明的技术方案，在短时间自然沉降后的煤泥水中加入第一微生物絮凝剂，其中的酵母提取物和枯草芽孢杆菌发酵提取物中含有大量蛋白质和多糖等成分，对于煤泥水中的微细粒颗粒物以及粘土矿物等具有良好的絮凝效果，并且添加含烟曲霉的第二微生物絮凝剂以增强其对微细粒颗粒物的絮凝沉降作用，进一步改善煤泥水絮凝效果。本发明采用不同的微生物絮凝剂絮凝煤泥水中的微细粒颗粒物和粘土矿物等，能够使煤泥水中的可燃物得到充分的回收利用，大大缩短沉降时间。此外，微生物絮凝剂的添加还可以避免使用无机或者有机絮凝剂，可有效防止环境污染，降低煤泥水处理成本。
具体实施方式
16.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
17.需要说明的是，如无特殊说明，本发明所使用的物料均可以方便地从市场上购得。
18.术语解释：
19.酵母提取物：以食用酵母为原料，采用自溶、酶解、分离、浓缩等技术，将酵母细胞内的蛋白质、核酸等进行降解后精制而成的物质，可以方便地从市场上购得。
20.正如本发明背景技术中所述，现有技术中存在煤泥水处理效果差、工艺成本高的问题。为了解决上述问题，在本发明一种典型的实施方式中，提供了一种煤泥水的处理方法，煤泥水中含有微细粒颗粒物和粘土矿物，处理方法包括以下步骤：步骤s1，将煤泥水自然沉降6～8h，得到初级沉降煤泥水；步骤s2，向初级沉降煤泥水中加入第一微生物絮凝剂，并调节初级沉降煤泥水的ph至6.0～8.0，得到二级沉降煤泥水；步骤s3，向二级沉降煤泥水中加入第二微生物絮凝剂，得到三级沉降煤泥水，过滤后排入清水池；其中，第一微生物絮凝剂包括枯草芽孢杆菌发酵提取液和酵母提取物，第二微生物絮凝剂包括烟曲霉。
21.微细粒颗粒物主要是矿物粒度小于18μm或小于10μm的矿泥颗粒物。粘土矿物主要是高岭石、伊利石和蒙脱石，特殊的晶体结构使其在煤的湿法分选中极易泥化或受机械冲击裂解形成大量的微米级的细颗粒而难以沉降。本发明先将煤泥水排入初沉降池，经过6～8小时的短时间自然沉降，将其中的大块杂质除去，然后将初沉降处理后的煤泥水排入调节池中；初沉降池底部沉降的煤泥颗粒收集后进行压滤处理，压滤得到的污水返回初沉降池后再进行调节、过滤等处理。然后向调节池内加入包括枯草芽孢杆菌发酵提取液和酵母提取物的第一微生物絮凝剂，搅拌并调节煤泥水的ph至6.0～8.0，以提供适宜的ph环境使得微生物絮凝剂对煤泥水进行絮凝沉降，其中酵母提取物中含有葡聚菌、甘露聚糖、蛋白质和n-乙酸葡萄糖胶等成分，枯草芽孢杆菌发酵提取液中含有蛋白质、多糖以及少量核酸和其他物质，对于煤泥水中的微细粒颗粒物以及粘土矿物等具有良好的絮凝效果。
22.最后向调节池内添加含烟曲霉的第二微生物絮凝剂以增强第一微生物絮凝剂对
微细粒颗粒物的絮凝沉降作用，进一步改善煤泥水絮凝效果，使得煤泥水再次絮凝沉降，再次絮凝沉降后的煤泥水经过滤装置过滤后排入清水池。沉降的煤泥颗粒分别收集后进行压滤处理，压滤得到的污水返回调节池后再进行过滤等处理，过滤包括粗格栅、微滤、超滤等常规步骤。本发明采用不同的微生物絮凝剂分别絮凝煤泥水中的微细粒颗粒物和粘土矿物等，能够使煤泥水中的可燃物得到充分的回收利用，大大缩短沉降时间。此外，微生物絮凝剂的添加还可以避免使用无机或者有机絮凝剂，可有效防止环境污染，降低煤泥水处理成本，并且采用微生物絮凝剂可降解性强、环境友好、不会产生二次污染，也不会影响动植物生长。
23.为进一步改善煤泥水的絮凝效果，在一种优选的实施方式中，第一微生物絮凝剂中，枯草芽孢杆菌发酵提取液与酵母提取物的质量比为2:(0.5～1)。典型的但非限定性的，枯草芽孢杆菌发酵提取液与酵母提取物的质量比为2:0.5、2:0.6、2:0.7、2:0.8、2:0.9、2:1或其任意两个比值组成的范围值。
24.在一种优选的实施方式中，第一微生物絮凝剂与初级沉降煤泥水的体积比为(2～20):100。第一微生物絮凝剂的加入比例包括但不限于上述范围，当处于上述范围时对煤泥水中的微细粒颗粒物以及粘土矿物具有更好的絮凝效果，又不需要加入较多的絮凝剂导致成本升高。典型的但非限定性的，第一微生物絮凝剂与初级沉降煤泥水的体积比为2:100、5:100、10:100、12:100、15:100、20:100或其任意两个比值组成的范围值。
25.相应地，在一种优选的实施方式中，第二微生物絮凝剂与二级沉降煤泥水的体积比为(3～15):100。第二微生物絮凝剂的加入比例包括但不限于上述范围，当处于上述范围时对第一微生物絮凝剂的辅助絮凝效果更佳，又不需要加入较多的絮凝剂导致成本升高。典型的但非限定性的，第二微生物絮凝剂与二级沉降煤泥水的体积比为3:100、6:100、9:100、12:100、15:100或其任意两个比值组成的范围值。
26.为进一步增强第一微生物絮凝剂对微细粒颗粒物的絮凝沉降作用，在一种优选的实施方式中，加入第一微生物絮凝剂之前，步骤s2还包括向初级沉降煤泥水中加入助凝剂溶液的步骤，助凝剂包括骨胶和海藻酸钠，上述助凝剂在加入煤泥水后，可对煤泥水中细小的煤粒进行吸附粘结，形成较大煤渣沉淀，从而进一步提高煤泥水的处理效果。
27.在一种优选的实施方式中，骨胶与海藻酸钠的质量比为1:(10～30)，可以进一步辅助改善煤泥水絮凝效果。典型的但非限定性的，骨胶与海藻酸钠的质量比为1:10、1:15、1:20、1:25、1:30或其任意两个比值组成的范围值。
28.助凝剂的加入量可以根据煤泥水的处理情况进行调整，在一种优选的实施方式中，助凝剂溶液的质量分数为1.5～2.5％；优选地，助凝剂溶液与初级沉降煤泥水的体积比为1:(50～70)，可以在提高辅助絮凝效果的同时进一步降低成本。典型的但非限定性的，助凝剂溶液与初级沉降煤泥水的体积比为1:50、1:55、1:60、1:65、1:70或其任意两个比值组成的范围值。
29.出于使得枯草芽孢杆菌发酵提取液中具有更多葡聚菌、甘露聚糖、蛋白质和n-乙酸葡萄糖胶等絮凝有效成分，从而进一步改善本发明中的微生物絮凝剂对煤泥水中微细粒颗粒物和粘土矿物的絮凝效果的目的，在一种优选的实施方式中，枯草芽孢杆菌发酵提取液由以下方法获得：将枯草芽孢杆菌种子培养液接种在培养基中，进行有氧发酵，得到发酵液；将发酵液过滤，得到滤液进行蒸发浓缩，得到枯草芽孢杆菌发酵提取液。
30.为进一步提高枯草芽孢杆菌发酵提取液的获取速率，在一种优选的实施方式中，有氧发酵的温度为30～32℃，转速为120～240rpm，时间为2～4天。
31.在一种优选的实施方式中，烟曲霉的培养条件包括：温度为30～32℃，ph为5.5～7.5，时间为2～7天，菌液浓度为(8～10)
×
107个/ml，从而可以在短时间内获取更多的烟曲霉用于辅助第一微生物絮凝剂对微细粒颗粒物的絮凝沉降作用。
32.以下结合具体实施例对本技术作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本技术所要求保护的范围。
33.实施例1
34.一种煤泥水的处理方法，包括如下步骤：
35.步骤一、将煤泥水排入初沉降池，自然沉降6小时，然后将初沉降处理后的煤泥水排入调节池中；初沉降池底部沉降的煤泥颗粒收集后进行压滤处理，压滤得到的污水继续排入初沉降池后再进行调节、过滤等处理；初级沉降煤泥水在排入调节池之前还包括浮选处理；
36.步骤二、向调节池内加入第一微生物絮凝剂，搅拌并调节煤泥水的ph至6.0，煤泥水进行絮凝沉降，得到二级沉降煤泥水；
37.步骤三、向二级沉降煤泥水中加入第二微生物絮凝剂，煤泥水再次絮凝沉降，得到三级沉降煤泥水经过滤装置过滤后排入清水池；沉降的煤泥颗粒分别收集后进行压滤处理，压滤得到的污水继续排入调节池后再进行过滤等处理；
38.其中，第一微生物絮凝剂与煤泥水的体积比为2:100，第一微生物絮凝剂为枯草芽孢杆菌发酵提物液与酵母提取物，两者质量比为2:0.5；第二微生物絮凝剂为烟曲霉，与煤泥水的体积比为3:100；向调节池内加入第一微生物絮凝剂之前加入助凝剂，助凝剂为质量分数1.5％的骨胶与海藻酸钠的水溶液，骨胶与海藻酸钠的质量比为1:10，助凝剂与煤泥水的质量比为1:50。
39.其中，枯草芽孢杆菌发酵提取液：将枯草芽孢杆菌种子培养液接种在培养基中，在温度为30℃，转速为120转/分钟的条件下进行有氧发酵2～4天，得到发酵液过滤，将滤液蒸发浓缩，得到枯草芽孢杆菌发酵提取液。
40.其中，烟曲霉的培养：在温度为30℃，ph为5.5的条件下培养2天，菌液浓度为(8～10)
×
107个/ml。
41.实施例2
42.一种煤泥水的处理方法，包括如下步骤：
43.步骤一、将煤泥水排入初沉降池，自然沉降8小时，然后将初沉降处理后的煤泥水排入调节池中；初沉降池底部沉降的煤泥颗粒收集后进行压滤处理，压滤得到的污水继续排入初沉降池后再进行调节、过滤等处理；初级沉降煤泥水在排入调节池之前还包括浮选处理；
44.步骤二、向调节池内加入第一微生物絮凝剂，搅拌并调节煤泥水的ph至8.0，煤泥水进行絮凝沉降，得到二级沉降煤泥水；
45.步骤三、向二级沉降煤泥水中加入第二微生物絮凝剂，煤泥水再次絮凝沉降，得到三级沉降煤泥水经过滤装置过滤后排入清水池；沉降的煤泥颗粒分别收集后进行压滤处理，压滤得到的污水继续排入调节池后再进行过滤等处理；
46.其中，第一微生物絮凝剂与煤泥水的体积比为20:100，第一微生物絮凝剂为枯草芽孢杆菌发酵提物液与酵母提取物，两者质量比为2:1；第二微生物絮凝剂为烟曲霉，与煤泥水的体积比为15:100；向调节池内加入第一微生物絮凝剂之前加入助凝剂，助凝剂为质量分数2.5％的骨胶与海藻酸钠的水溶液，骨胶与海藻酸钠的质量比为1:30，助凝剂与煤泥水的质量比为1:70。
47.其中，枯草芽孢杆菌发酵提取液：将枯草芽孢杆菌种子培养液接种在培养基中，在温度为32℃，转速为240转/分钟的条件下进行有氧发酵2～4天，得到发酵液过滤，将滤液蒸发浓缩，得到枯草芽孢杆菌发酵提取液。
48.其中，烟曲霉的培养：在温度为32℃，ph为7.5的条件下培养7天，菌液浓度为(8～10)
×
107个/ml。
49.实施例3
50.一种煤泥水的处理方法，包括如下步骤：
51.步骤一、将煤泥水排入初沉降池，自然沉降7小时，然后将初沉降处理后的煤泥水排入调节池中；初沉降池底部沉降的煤泥颗粒收集后进行压滤处理，压滤得到的污水继续排入初沉降池后再进行调节、过滤等处理；初级沉降煤泥水在排入调节池之前还包括浮选处理；
52.步骤二、向调节池内加入第一微生物絮凝剂，搅拌并调节煤泥水的ph至7.0，煤泥水进行絮凝沉降，得到二级沉降煤泥水；
53.步骤三、向二级沉降煤泥水中加入第二微生物絮凝剂，煤泥水再次絮凝沉降，得到三级沉降煤泥水经过滤装置过滤后排入清水池；沉降的煤泥颗粒分别收集后进行压滤处理，压滤得到的污水继续排入调节池后再进行过滤等处理；
54.其中，第一微生物絮凝剂与煤泥水的体积比为12:100，第一微生物絮凝剂为枯草芽孢杆菌发酵提物液与酵母提取物，两者质量比为2:0.8；第二微生物絮凝剂为烟曲霉，与煤泥水的体积比为9:100；向调节池内加入第一微生物絮凝剂之前加入助凝剂，助凝剂为质量分数2.0％的骨胶与海藻酸钠的水溶液，骨胶与海藻酸钠的质量比为1:20，助凝剂与煤泥水的质量比为1:60。
55.其中，将枯草芽孢杆菌种子培养液接种在培养基中，在温度为31℃，转速为170转/分钟的条件下进行有氧发酵2～4天，得到发酵液过滤，将滤液蒸发浓缩，得到枯草芽孢杆菌发酵提取液。
56.其中，烟曲霉的培养：在温度为31℃，ph为6.5的条件下培养5天，菌液浓度为(8～10)
×
107个/ml。
57.对比例1
58.对比例1与实施例1的区别在于：未加入第二微生物絮凝剂。
59.对比例2
60.对比例2与实施例1的区别在于：未加入助凝剂。
61.利用公式：絮凝率＝(ao－ai)
÷
ao
×
100％计算实施例1至3和对比例1至2中絮凝率，结果见表1。式中，ao是未做任何处理的煤泥水上清液的od660nm值，ai是各最终沉降煤泥水上清液od660nm值；od值测定是uv-5100紫外可见分光光度计在660nm处测定。
62.表1
[0063][0064][0065]
由上可知，与对比例相比，本发明各实施例通过在短时间自然沉降后的煤泥水中加入第一微生物絮凝剂，其中的酵母提取物和枯草芽孢杆菌发酵提取物中含有大量蛋白质和多糖等成分，对于煤泥水中的微细粒颗粒物以及粘土矿物等具有良好的絮凝效果，并且添加含烟曲霉的第二微生物絮凝剂以增强其对微细粒颗粒物的絮凝沉降作用，进一步改善煤泥水絮凝效果，能够使煤泥水中的可燃物得到充分的回收利用，大大缩短沉降时间。
[0066]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。