高铁高锰矿井水净化工艺优化研究

论文摘要

基于实现矿井水资源化的必要性,以鹤壁煤业集团九矿矿井水为例,对高铁高锰矿井水净化工艺的优化和应用进行了深入研究,为矿井水的资源化利用提供了技术支持。通过混凝烧杯搅拌试验,确定了最佳混凝剂为PAC,投药量为60mg/L;当采用单级搅拌时,最佳反应搅拌转速为40r/min,反应G值为5.4s-1,GT值为5598;当采用多级搅拌时,三级减速搅拌处理效果最佳,其反应搅拌转速依次变化为60r/min、40r/min、20r/min;向原水中投加强氧化剂和提高pH值在一定程度上利于除铁除锰,但在工程中不具备合理性和可行性;总出水中总铁的去除率达90%以上,锰的去除率不足40%,混凝沉淀工艺除锰效果较差。在过滤试验中采用多种方法对滤料进行化学改性,通过对比除锰性能,确定了5%KMnO4改性锰砂为最佳除锰滤料,它具有启动快、适应能力强、处理程度高、易改性的特点。当控制滤速79m/h、滤层厚度不少于800mm、反冲洗膨胀率30%左右时,5%KMnO4改性锰砂的过滤周期达25h以上,出水锰含量达到痕量,能适应弱酸、中性、碱性的水质环境,受进水锰离子浓度和总硬度影响较小,一旦除锰失效可采用酸浸泡再生法恢复滤料活性。为了进一步探讨除锰机理,利用扫描电镜和X射线能谱分析手段对滤料表面物质的形态和成分进行了分析和表征,结果表明:改性滤料比表面积增大,吸附能力增强;滤料改性后在表面形成了一层复合物质,对锰的去除起到了关键性的作用,其成分中锰元素含量越高除锰效果越好;改性剂浓度越大,形成的复合物质就越致密。在此基础上,总结出了一套适合高铁高锰矿井水处理的工艺流程和参数,并应用于九矿矿井水回用处理工程,获得了良好的处理效果,出水水质满足回用标准,经济效益显著,具有较高的推广应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及目的意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 目的意义
• 1.2 矿井水的水质类型
• 1.2.1 矿井水的水质特征
• 1.2.2 矿井水的分类
• 1.3 含铁含锰矿井水处理技术研究现状
• 1.3.1 地下水铁、锰的形成及存在形式
• 1.3.2 水中铁、锰对人体和工业的危害及用水标准
• 1.3.3 我国地下水除铁技术的发展
• 1.3.4 我国地下水除锰技术的发展
• 1.3.5 地下水除铁除锰的机理
• 1.3.6 国内外含铁含锰地下水处理技术研究现状
• 1.3.7 国内外含铁含锰矿井水处理技术研究现状
• 1.4 研究内容与方案
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 拟解决的关键技术问题
• 1.4.3 技术路线
• 1.5 本章小结
• 第2章 试验装置与方法
• 2.1 试验水质及处理要求
• 2.1.1 原水水质
• 2.1.2 用水水质标准
• 2.2 试验装置
• 2.2.1 混凝试验装置
• 2.2.2 过滤试验装置
• 2.3 试验方法
• 2.4 测试项目与分析方法
• 2.5 本章小结
• 第3章 高铁高锰矿井水混凝沉淀工艺优化研究
• 3.1 混凝剂的筛选
• 3.2 最佳投药量的确定
• 3.3 混凝沉淀除铁除锰的影响因素研究
• 3.3.1 强氧化剂对除铁除锰的影响
• 3.3.2 pH 值对除铁除锰的影响
• 3.3.3 反应搅拌转速对除铁除锰的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 高铁高锰矿井水过滤工艺优化研究
• 4.1 滤料的制备
• 4.2 滤料的筛选
• 4.2.1 滤池的启动
• 4.2.2 过滤周期与反冲洗
• 4.3 改性滤料再生试验研究
• 4.4 过滤除锰的影响因素研究
• 4.4.1 滤速对除锰效果的影响
• 4.4.2 滤层厚度对除锰效果的影响
• 2+浓度对除锰效果的影响'>4.4.3 Mn²⁺浓度对除锰效果的影响
• 4.4.4 硬度对除锰效果的影响
• 4.4.5 pH 值对除锰效果的影响
• 4.5 强氧化剂强化除锰研究
• 4.5.1 氯氧化法
• 4.5.2 高锰酸钾氧化法
• 4.6 除锰机理探讨
• 4.7 本章小结
• 第5章 高铁高锰矿井水回用工艺优化及应用
• 5.1 高铁高锰矿井水回用工艺流程和参数
• 5.1.1 高铁高锰矿井水回用工艺流程
• 5.1.2 高铁高锰矿井水回用工艺参数
• 5.2 高铁高锰矿井水回用技术应用
• 5.2.1 九矿矿井水处理总体工艺流程
• 5.2.2 九矿矿井水处理出水水质
• 5.2.3 九矿矿井水处理主要构筑物及设备
• 5.2.4 九矿矿井水处理投资及成本分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 在学期间参加的科研项目
• 在学期间发表的学术论文