矿井水中悬浮物的主要成分是粒径较小的煤粉和岩屑。因此,很难通过自然沉降去除悬浮物。必须采用混凝沉淀的处理方法,辅以混凝剂,实现悬浮物的去除。
混凝的概念存在于天然水和各种废水中。水中物质有三种形态:离子态、胶体态和悬浮态。一般来说,溶解物质是指粒径小于1nm的物质,胶体物质是指粒径为1至100nm的物质,悬浮物是指粒径为100至1 mm的物质,悬浮物肉眼可见,可通过自然沉淀去除;溶解物质以离子状态存在于水中。可以将试剂加入水中反应生成水不溶性物质,然后通过自然沉淀去除;由于胶体颗粒的双层结构,胶体物质是稳定的,不能通过自然沉淀除去。需要在水中加入一些化学物质,使水中难以沉淀、相互聚合的胶体颗粒变得不稳定,通过自然沉淀的方式将其去除。这种在水中加入试剂使胶体不稳定而沉淀的方法称为混凝,加入的试剂称为混凝剂。
聚丙烯酰胺
混凝能有效去除污水中的悬浮颗粒、胶体杂质、总磷和藻类。混凝技术是强化和优化常规混凝剂、混合、混凝和絮凝的任何一个或多个环节。其主要作用机理包括双电层压缩电、吸附电中和、吸附架桥、冷凝水净收集和特殊混凝。一方面,胶体扩散层受到压缩双电层和吸附电中和作用的压缩,电位降低,胶体变得不稳定;另一方面,不稳定的胶体聚集成大絮体,通过吸附架桥和沉淀捕获沉淀,最终进行固液分离。混凝剂种类、混凝剂投量、水质、水力条件、水温、碱度、pH值是影响强化混凝效果的条件。通过优化这些反应条件,使混凝剂在最佳条件下工作,可以达到强化混凝,提高常规混凝效果的目的。
采用混凝沉淀过滤法处理含悬浮物的矿井水,出水可达到工业用水标准。聚合氯化铝和聚丙烯酰胺通常用于固化。矿井水经过混凝反应后沉淀,实现固液分离,去除大颗粒悬浮物和细颗粒悬浮物,然后过滤掉。废水符合工业用水标准。用于过滤的滤料通常是无烟煤和石英砂。若将处理后的矿井水作为饮用水,除了“混凝沉淀过滤”法外,还必须增加吸附去除水中有机污染物的工艺。吸附原理是利用物质的强吸附性去除矿井水中的有机污染物。目前用于矿井水处理的吸附剂是活性炭。活性炭具有丰富的微孔结构和表面疏水性。它对水中的某些污染物有很强的亲和力,是一种有效的去除方法。含悬浮物矿井水处理剂的种类和用量应根据烧杯搅拌试验确定。目前,在去除矿井水中悬浮的煤粉和石粉时,通常加入PAC和PAM作为混凝剂。它是混凝水处理过程中非常重要的一个环节。向矿井水中加入凝结剂,使细小的悬浮固体形成矾花。使用混凝剂的原理是产生大、重、强的矾花。常用的无机混凝剂有铝盐和铁盐混凝剂,净水效果好,出水水质能满足矿区要求。聚合氯化铝在低温下有很好的混凝效果,适合在北方地区使用。助凝剂是聚丙烯酰胺。通常是先投混凝剂,再投助凝剂。聚合氯化铝和聚丙烯酰胺的组合在矿井水处理中应用最广泛。