一種煤泥水的處理方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于微生物應用【技術領域】，涉及一種將煤泥水經(jīng)微生物絮凝劑絮凝后浮選分離粘土礦物與微細粒煤的方法。主要工藝包括微生物絮凝劑的制備、微生物絮凝浮選、微生物絮凝沉降步驟。其特征是：將濃度為20～400g/L的煤泥水中加入微生物絮凝劑，調(diào)節(jié)礦漿pH后加入浮選藥劑于浮選柱中浮選，浮選后的礦漿再次加入微細粒煤微生物絮凝劑絮凝沉降，最后分別回收浮選泡沫產(chǎn)品和可燃微細粒煤，泡沫產(chǎn)品灰分80%以上，可燃微細粒煤絮凝率80%以上，灰分小于10%。本發(fā)明能夠回收利用煤泥水中的可燃物，微生物絮凝效果好，且該微生物絮凝劑培養(yǎng)條件粗放、可降解性強、環(huán)境友好、無二次污染問題。
【專利說明】一種煤泥水的處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤泥水的處理方法，具體涉及一種將煤泥水經(jīng)微生物絮凝劑絮凝后浮選分離粘土礦物與微細粒煤的方法，屬于微生物應用技術與礦物加工【技術領域】。
【背景技術】
[0002]煤泥水是選煤過程中產(chǎn)生的水與多種礦物、細粒煤、粘土的混合物，同時具有懸浮液與膠體溶液的性質(zhì)。隨著煤炭開采機械化水平的提高，原煤中矸石量不斷增大，導致煤炭洗選過程中產(chǎn)生了大量難以沉降處理的高泥化煤泥水。煤泥水必須經(jīng)過一定的工藝處理后才能夠在選煤廠循環(huán)使用，或滿足國家環(huán)保法規(guī)的排放要求。然而采用常規(guī)的沉淀和脫水設備難以將煤泥水沉降，主要原因是煤泥水中帶有較強負電荷的固體顆粒間互相排斥使得懸浮物分散穩(wěn)定；固體顆粒中相當一部分是原煤中灰分高、粘性大的微細顆粒。目前煤泥水處理一般采用絮凝技術，常用的絮凝劑主要有無機高分子絮凝劑和有機高分子絮凝劑兩大類。傳統(tǒng)的絮凝劑在煤泥水處理工藝中得到了廣泛的研究和應用，然而普遍使用的絮凝劑存在嚴重的不足之處，無機絮凝劑耗量大且有二次污染問題，聚丙烯酰胺類高分子合成絮凝劑不易被降解而且聚合單體丙烯胺有強烈的神經(jīng)毒性和致癌性。傳統(tǒng)絮凝劑的大量使用，不僅造成了環(huán)境污染，還會危害人體健康，因此高效安全的新型絮凝劑亟待開發(fā)。生物絮凝劑以其環(huán)境友好和易降解特性已成為研究的熱點。
[0003]微生物絮凝劑是一類利用生物技術由微生物產(chǎn)生的可沉降水中懸浮顆粒和膠體顆粒的特殊高分子有機物，主要由胞外多糖、糖蛋白、蛋白質(zhì)、纖維素、核酸等高分子物質(zhì)組成。自1930年日本的Butterfield報道以來，微生物絮凝劑以其來源廣、種類多、絮凝性能良好、培養(yǎng)條件粗放、可降解性和安全性等特點而引起廣大環(huán)境工作者的極大興趣。微生物具有比表面積大、轉(zhuǎn)化能力強、繁殖速度快、易變異及絮凝處理的對象廣泛等特點，開發(fā)利用潛力巨大。我國相關科研工作者已篩選出上百種絮凝劑產(chǎn)生菌，并對其進行了較為深入的研究。目前微生物絮凝劑已在許多領域得到應用，如高濃度有機廢水的處理、城市生活污水和塑料工業(yè)廢水的處理、抑制活性污泥膨脹、燃料廢水的脫色、無機物懸浮廢水的處理等。利用微生物絮凝劑處理煤泥水的研究較少，周桂英等的論文《利用微生物絮凝劑處理煤泥水的試驗研究》(能源環(huán)境保護，2004，18 (5):36- 41.)中利用草分枝桿菌絮凝劑對煤泥水進行了絮凝作用研究，吳學鳳等發(fā)表的論文《醬油曲霉絮凝煤泥水的試驗研究》(煤炭學報，2007,32(4):433- 436.)中考察了醬油曲霉與助凝劑CaCl2對煤泥水的絮凝效果，但這些微生物絮凝劑均為其他領域處理廢水常用的絮凝劑，并沒有將絮凝劑種類、成分與煤泥水的性質(zhì)類型相對應的研究，生物絮凝劑的使用盲目而缺乏針對性，導致生物絮凝劑處理煤泥水的效率不高，且絮凝過程需添加無機鹽來強化絮凝效果。煤泥水處理過程中將可觀的可燃微細粒煤作為廢棄物丟棄，造成能源浪費，不利于節(jié)能減排。
[0004]目前關于微生物絮凝處理煤泥水課題的研究基本上還處于初期的探索階段，沒有針對性的微生物絮凝劑、絮凝機理研究不夠透徹，需要進行大量細致的、更具創(chuàng)新性的基礎研究才能形成成熟的技術，最終工業(yè)化應用。煤泥水處理過程中未對微細粒煤進行回收利用，造成能源浪費。提出細菌對煤泥水的絮凝浮選分離以及微細粒煤微生物絮凝回收的方法，對解決煤泥水處理技術難題具有重要理論價值和實際應用意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明旨在提供一種煤泥水的處理方法，目的是解決現(xiàn)有煤泥水處理技術中絮凝劑用量大、有二次污染、高分子絮凝劑不易被降解和有毒性等問題。
[0006]本發(fā)明提供的一種煤泥水的處理方法，包括微生物絮凝與浮選處理，步驟如下:
(1)以圓褐固氮菌為菌種，將該菌種接種到液體培養(yǎng)基中，于27?35°C水浴振蕩培養(yǎng)24?96h，獲得圓褐固氮菌培養(yǎng)液；
(2)將步驟(I)得到的圓褐固氮菌培養(yǎng)液離心分離，離心上清液為微生物絮凝劑，取微生物絮凝劑加入到煤泥水中，攪拌并調(diào)整煤泥水PH值為61 ；
(3)取步驟(2)中的煤泥水于浮選柱中浮選；
(4)向步驟(3)浮選后的礦漿中加入草分枝桿菌、大腸桿菌、白腐真菌、酵母菌或曲霉中的一種或幾種進行絮凝沉淀。
[0007]進一步地，所述步驟(I)培養(yǎng)基的配方為:蔗糖4.0-10.0g/L, Na2HPO4 1.0-4.0 g/LjMgSO4.7Η20 0.2-1.0g/L, FeCl30.002-0.010 g/L, CaCl2 0.05-0.20 g/L, AlCl30.1-1.0g/L，且 pH 值為 6-8.5。
[0008]進一步地,所述步驟(2)中微生物絮凝劑制備離心速率為100(T5000r/min,煤泥水中加入微生物絮凝劑后攪拌方式為先快速攪拌0.5?2min，攪拌速率為100-300r/min ;后緩慢攪拌2?90min，攪拌速率為20_50r/min。
[0009]進一步地，所述步驟(3)中浮選抑制劑為淀粉、糊精、單寧、羧甲基纖維素或羧甲基纖維素和單寧的混合物，用量為10g/L?1000g/L ;捕收劑為胺類陽離子捕收劑，用量為Ig/L?60g/ L ;礦漿pH值為6.5?7.5。所述羧甲基纖維素和單寧的混合物中二者的質(zhì)量比為2:3 ;所述胺類陽離子捕收劑為十二胺或醚胺。
[0010]進一步地，所述步驟(3)中浮選包括經(jīng)一次粗選、I飛次精選、廣5次掃選，直至浮選泡沫產(chǎn)品中可燃細粒煤小于5%。
[0011]進一步地，所述步驟(4)中用作絮凝沉淀的微生物由草分枝桿菌、大腸桿菌、白腐真菌、酵母菌或曲霉中的一種或幾種復配而成。
[0012]更進一步地，所述步驟(4)中用作絮凝沉淀的微生物由草分枝桿菌、大腸桿菌、白腐真菌、酵母菌或曲霉中的任一種制成，包括以下步驟:取上述任一菌種，于28-30°C，pH5-8條件下培養(yǎng)1-7天的培養(yǎng)液，菌液濃度為￠-10) X 17個/mL，煤泥水與菌液體積比為100: (8-20)，煤泥水pH值調(diào)節(jié)為5-8。
[0013]更進一步地，所述步驟(4)中用作絮凝沉淀的微生物由草分枝桿菌、白腐真菌、酵母菌或曲霉中的幾種復配而成，復配微生物加入方式為:先調(diào)節(jié)煤泥水pH值為5-6，再加入草分枝桿菌或曲霉，煤泥水與菌液體積比為100:(5-8)，最后加入白腐真菌或酵母菌培養(yǎng)液，煤泥水與菌液體積比為100: (4-15)。
[0014]現(xiàn)有技術在研究生物絮凝劑處理煤泥水時，沒有將絮凝劑種類、成分與煤泥水的性質(zhì)類型相對應的研究，生物絮凝劑的使用盲目而缺乏針對性，導致生物絮凝劑處理煤泥水的效率不高。本發(fā)明做了以下創(chuàng)新: 首先，科學研究表明，煤泥灰分中的礦物質(zhì)大部分是粘土類礦物和石英，其中粘土礦物主要是高嶺石、伊利石和蒙脫石，特殊的晶體結構使其在煤的濕法分選中極易泥化或受機械沖擊裂解形成大量的微米級的細顆粒而難以沉降，由此可見，煤泥水絮凝處理的主要對象應是粘土類礦物與石英。圓褐固氮菌可產(chǎn)生胞外多糖和酶蛋白，特別是鋁硅酸鹽礦物存在時能刺激細菌分泌出更多的胞外多糖，胞外多糖和蛋白是生物絮凝劑的核心成分；圓褐固氮菌代謝的多糖與蛋白對含硅礦物有較強的吸附性能，對于煤泥水中的粘土礦物與石英有較強的絮凝作用；而草分枝桿菌、曲霉等則對細粒煤有較好的絮凝效果；含硅礦物的反浮選技術成熟，特別是胺類陽離子捕收劑在含硅礦物的浮選中效果顯著。
[0015]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明采用不同針對性的微生物絮凝劑分別絮凝煤泥水中的難沉降固體顆粒，并結合礦物加工中的浮選手段對其進行了分離。本發(fā)明能夠使煤泥水中的可燃物得到充分的回收利用，微生物絮凝作用過程無需加入無機鹽強化絮凝效果，此微生物絮凝劑絮凝浮選工藝對選煤廠煤泥水及洗煤廢水均具有良好的處理效果，且該微生物絮凝劑培養(yǎng)條件粗放、可降解性強、環(huán)境友好、無二次污染問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為微生物絮凝與浮選處理煤泥水方法的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面通過實施例來進一步說明本發(fā)明，但不局限于以下實施例。
[0018]實施例1:
某煤泥水中煤泥顆粒濃度為32g/L，煤泥水pH值為8.5，煤泥固體顆粒粒度與灰分如下:0.074mm以下含量和灰分分別為56.58%,70.19%，其中0.045mm以下含量和灰分分別為49.69%、75.48%ο
[0019]采用本發(fā)明方法對上述煤泥水進行處理，具體步驟如下:
(I)將圓褐固氮菌菌種接種到液體培養(yǎng)基中，培養(yǎng)基配比為蔗糖5.0 g/L, Na2HPO4 2.0g/L, MgSO4.7H20 0.5 g/L, FeCl3 0.005 g/L, CaCl2 0.1 g/L, AlCl30.5 g/L, pH 值為 7.0 ；于30°C水浴振蕩培養(yǎng)72h，得到的圓褐固氮菌培養(yǎng)液于3000 r/min離心，離心上清液為圓褐固氮菌絮凝劑。
[0020](2)取200mL攪拌均勻的煤泥水，加入8mL圓褐固氮菌絮凝劑先以200r/min的速率攪拌0.5min，后以25r/min的速率攪拌1min ；
(3)對⑵中煤泥水進行浮選，調(diào)節(jié)pH值為7，于250ml浮選柱中加入20%的糊精溶液20mL,攪拌5min后加入5%的十二胺醋酸溶液12mL，攪拌5min后充氣浮選，刮泡3min，一次粗選后補加1mL糊精溶液和5mL十二胺醋酸溶液再次精選，刮泡2min ；
(4)對(3)中的浮選泡沫過濾、烘干、穩(wěn)重，浮選后的礦漿調(diào)節(jié)pH值為6后加入草分枝桿菌培養(yǎng)液2mL，靜置30min后測定上清液吸光度值，計算絮凝率。
[0021]本例實施結果是:浮選泡沫產(chǎn)品重3.69g，灰分83.45% ;可燃微細粒煤絮凝率為87.01%，灰分 7.20%ο
[0022]實施例2: 某煤泥水中煤泥顆粒濃度為94g/L，煤泥水pH值為8.3，煤泥固體顆粒粒度與灰分如下:0.074mm以下含量和灰分分別為78.08%,49.80%，其中0.045mm以下含量和灰分分別為65.69%,46.48%。此煤泥水懸浮物濃度高，細小顆粒含量偏高，灰分較低，自然沉降困難。
[0023]采用本發(fā)明方法對上述煤泥水進行處理，具體步驟如下:
(I)將圓褐固氮菌菌種接種到液體培養(yǎng)基中，培養(yǎng)基配比為蔗糖5.0 g/L, Na2HPO4 2.0g/L, MgSO4.7H20 0.5 g/L, FeCl3 0.005 g/L, CaCl2 0.3 g/L, AlCl3L 0 g/L, pH 值為 7.3 ；于30°C水浴振蕩培養(yǎng)96h，得到的圓褐固氮菌培養(yǎng)液于4000 r/min離心，離心上清液為圓褐固氮菌絮凝劑。
[0024](2)取200mL攪拌均勻的煤泥水，加入12mL圓褐固氮菌絮凝劑先以150r/min的速率攪拌lmin，后以30r/min的速率攪拌30min ；
(3)對⑵中煤泥水進行浮選，調(diào)節(jié)pH值為7.2，于250mL浮選柱中加入20%的淀粉溶液20mL，攪拌5min后加入5%的醚胺醋酸溶液15mL，攪拌5min后充氣浮選，刮泡5min，粗選后補加7.5mL醚胺醋酸溶液后再次精選，刮泡3min，兩次粗選尾礦合并后，補加20%的淀粉溶液5mL掃選二次，刮泡2min，掃選精礦與粗選精礦合并為最終精礦；
(4)對(3)中的浮選泡沫過濾、烘干、穩(wěn)重，浮選后的礦漿調(diào)節(jié)pH值為5.5后先加入草分枝桿菌培養(yǎng)液10mL，后加入白腐真菌培養(yǎng)液12mL，靜置30min后測定上清液吸光度值，計算絮凝率。
[0025]本例實施結果是:浮選泡沫產(chǎn)品重8.91g，灰分96.63% ;可燃微細粒煤絮凝率為90.28%,灰分 8.99%ο
【權利要求】
1.一種煤泥水的處理方法，其特征在于:包括微生物絮凝與浮選處理，步驟如下: (1)以圓褐固氮菌為菌種，將該菌種接種到液體培養(yǎng)基中，于27?35°C水浴振蕩培養(yǎng)24?96h，獲得圓褐固氮菌培養(yǎng)液； (2)將步驟(I)得到的圓褐固氮菌培養(yǎng)液離心分離，離心上清液為微生物絮凝劑，取微生物絮凝劑加入到煤泥水中，攪拌并調(diào)整煤泥水PH值為61 ； (3)取步驟(2)中的煤泥水于浮選柱中浮選； (4)向步驟(3)浮選后的礦漿中加入草分枝桿菌、大腸桿菌、白腐真菌、酵母菌或曲霉中的一種或幾種進行絮凝沉淀。
2.根據(jù)權利要求1所述的煤泥水的處理方法，其特征在于:所述步驟(I)培養(yǎng)基的配方為:蔗糖 4.0-10.0 g/L，Na2HPO4 1.0-4.0g/L，MgSO4.7H20 0.2-1.0g/L，F(xiàn)eCl30.002-0.010 g/L, CaCl2 0.05-0.20g/L, AlCl30.1-1.0 g/L，且 pH 值為 6-8.5。
3.根據(jù)權利要求1所述的煤泥水的處理方法，其特征在于:所述步驟(2)中微生物絮凝劑制備離心速率為100(T5000r/min，煤泥水中加入微生物絮凝劑后攪拌方式為先快速攪拌0.5?2min，攪拌速率為100_300r/min ;后緩慢攪拌2?90min，攪拌速率為20_50r/min。
4.根據(jù)權利要求1所述的煤泥水的處理方法，其特征在于:所述步驟(3)中浮選抑制劑為淀粉、糊精、單寧、羧甲基纖維素或羧甲基纖維素和單寧的混合物，用量為10g/L?1000g/L;捕收劑為胺類陽離子捕收劑，用量為I g/L?60g/ L ;礦漿pH值為6.5?7.5。
5.根據(jù)權利要求4所述的煤泥水的處理方法，其特征在于:所述羧甲基纖維素和單寧的混合物中二者的質(zhì)量比為2:3，所述胺類陽離子捕收劑為十二胺或醚胺。
6.根據(jù)權利要求1所述的煤泥水的處理方法，其特征在于:所述步驟(3)中的浮選包括經(jīng)一次粗選、廣5次精選、廣5次掃選，直至浮選泡沫產(chǎn)品中可燃細粒煤小于5%。
7.根據(jù)權利要求1所述的煤泥水的處理方法，其特征在于:所述步驟(4)中用作絮凝沉淀的微生物由草分枝桿菌、大腸桿菌、白腐真菌、酵母菌或曲霉中的任一種制成，包括以下步驟:取上述任一菌種，于28-30°C，pH 5-8條件下培養(yǎng)1_7天的培養(yǎng)液，菌液濃度為(6-10) X 17個/mL，煤泥水與菌液體積比為100: (8-20)，煤泥水pH值調(diào)節(jié)為5_8。
8.根據(jù)權利要求1所述的煤泥水的處理方法，其特征在于:所述步驟(4)中用作絮凝沉淀的微生物由草分枝桿菌、白腐真菌、酵母菌或曲霉中的幾種復配而成，復配微生物加入方式為:先調(diào)節(jié)煤泥水pH值為5-6，再加入草分枝桿菌或曲霉，煤泥水與菌液體積比為100:(5-8)，最后加入白腐真菌或酵母菌培養(yǎng)液，煤泥水與菌液體積比為100: (4-15)。
【文檔編號】C02F103/10GK104326625SQ201410588826
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權日:2014年10月29日
【發(fā)明者】楊志超, 董憲姝, 劉生玉, 郭建英, 張素紅 申請人:太原理工大學