煤炭洗選產(chǎn)生大量煤泥水，如不能妥善處理并循環(huán)利用，將產(chǎn)生嚴重污染環(huán)境和水資源浪費。煤泥水影響煤炭洗選的整個過程，而且產(chǎn)生量大、濃度高、性質(zhì)復(fù)雜，煤泥水處理已成為選煤工藝中涉及面廣、投資大、最難管理的工藝環(huán)節(jié)。煤泥水澄清處理是煤泥水綜合治理的關(guān)鍵一環(huán)。目前工業(yè)上常用的煤泥水澄清處理方法是通過投加藥劑實現(xiàn)懸浮顆粒的混凝沉降，該方法對泥化程度低、易沉降煤的泥水處理效果較好，可滿足洗水閉路循環(huán)的要求。但在多數(shù)選煤廠的應(yīng)用中，此方法還存在明顯問題，輕則煤泥水處理效率低、循環(huán)水水質(zhì)不達標，影響其他工藝流程，重則導(dǎo)致停產(chǎn)。為此，工業(yè)上亟需更高效的煤泥水處理技術(shù)。

煤泥水主要由煤泥和水組成，是一種復(fù)雜的多分散體系。隨著采煤機械化程度的提高，使得大量的粘土等伴生礦物進入原煤中，同時由于細粒分選的要求，煤炭中微細粒顆粒大幅增加（-0.045mm粒級的顆粒占比約90%），致使煤泥水泥化程度增加。高泥化煤泥水的主要特點是高濃度、細粒度、高灰分，再加上懸浮顆粒表面的一般帶有同種電荷，產(chǎn)生靜電作用，使得煤泥顆粒在水中長期保持分散狀態(tài)。研究表明，煤泥顆粒表面包覆有一層水化膜，水化膜妨礙膠粒與絮凝劑分子間的相互作用，對絮團形成具有嚴重的負面影響。煤泥水的性質(zhì)與入選原煤種類及選煤工藝密切相關(guān)，不同選煤廠產(chǎn)生的煤泥水性質(zhì)差異很大；水的性質(zhì)（如硬度等）也對煤泥水特性具有重要影響。煤泥水處理已成為選煤工藝中涉及面廣最難管理的環(huán)節(jié)。

1、煤泥水澄清處理現(xiàn)狀

目前國內(nèi)工業(yè)上主要投加混凝藥劑（絮凝劑、凝聚劑等）的方法加速煤泥水的沉降。由于不同選煤廠煤泥水的性質(zhì)差異較大、濃縮澄清工藝不同，藥劑制度很難確定，煤泥水處理效果很不穩(wěn)定，對于難處理的高泥化煤泥水效果更差。生產(chǎn)中存在的主要問題包括：

1）煤泥沉降速度慢，運轉(zhuǎn)周期長，有的選煤廠的煤泥水甚至放置幾個星期也不能達到理想的澄清效果；

2）循環(huán)水濃度高粘度大，影響整個洗煤工藝；

3）消耗大量絮凝藥劑，不但成本高，而且對循環(huán)水性質(zhì)造成負面影響。當煤泥水泥化嚴重時，需要增加藥劑的投放量，使選煤廠的經(jīng)濟效益降低；

4）由于煤泥水處理系統(tǒng)的繁瑣龐大，需配備大面積的沉淀池，占地面積大，有悖于我國的耕地保護與環(huán)境保護政策。

相比而言，國外許多國家選煤廠由于入廠原煤性質(zhì)好，煤泥水處理系統(tǒng)較完善，因而煤泥水處理問題并不突出。美國、澳大利亞、俄羅斯，波蘭等主要煤炭生產(chǎn)大國在煤泥水處理方面基本實現(xiàn)了零排放。

總的來看，國內(nèi)現(xiàn)有的煤泥水澄清處理工藝不能滿足現(xiàn)代化化選煤、綠色選煤的要求，煤炭洗選用水很難實現(xiàn)閉路循環(huán)。只有對煤泥水處理技術(shù)進行技術(shù)革新與工藝改進，才能實現(xiàn)選煤廠水系統(tǒng)的有效管控和洗水閉路循環(huán)。令人欣慰的是，通過業(yè)內(nèi)研究者的不懈努力，一些煤泥水澄清處理的新技術(shù)已經(jīng)浮出水面。

2、煤泥水澄清處理新技術(shù)

（1）電場輔助沉降

電場輔助沉降主要包括2種機制：電泳技術(shù)和電絮凝技術(shù)。電泳技術(shù)是利用煤泥顆粒表面帶負電荷的性質(zhì)，使煤泥顆粒在電場力的作用下向陽極作定向電泳運動。在煤泥水處理過程中，通過設(shè)定外電場方向（向上），可加速煤泥顆粒的凝聚和沉降速度，從而提高沉降效率。劉寶臣等人的研究發(fā)現(xiàn)，通過在礦泥中加電場的方法，可以降低礦泥的含水量。杜慧玲等人通過電絮凝法對渤海灣的海水（鹽度為30‰，懸浮物固體質(zhì)量濃度為16.85mg/L）進行了懸浮物的清除試驗。

電絮凝技術(shù)的基本原理是，在直流電場中，作為陽極的鋁或鐵溶解形成Al3+或Fe3+，經(jīng)水解聚合后，形成膠體絮凝劑，吸附煤泥水中細粒物粒形成煤泥絮團，其工藝原理如圖1所示。

　　電絮凝對煤泥水的作用包括兩方面：鋁鹽鐵鹽膠體可與煤泥顆粒表面的負電荷中和，降低電位，從而增大顆粒間的碰撞幾率；同時，鋁鐵絮凝劑通過吸附架橋網(wǎng)捕作用與煤泥顆粒結(jié)合，形成煤泥絮團，加速煤泥沉降。必要時還可以通過投加pH調(diào)整劑或者改變水的硬度促進電絮凝效果。目前，電絮凝方法在含油廢水、焦化廢水、工業(yè)除氟、TNT除酸、垃圾滲濾液上，以及造紙廢水等工業(yè)廢水的處理領(lǐng)域研究較多，有些已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。在煤泥水處理方面，電絮凝技術(shù)尚處于實驗室的研究階段，董憲姝等人利用電絮凝的方法消除煤泥水顆粒表面電荷，提高了煤泥水絮凝沉降效率。

電化學(xué)方法處理煤泥水不但可有效去除SS和COD，實現(xiàn)較好的澄清效果，而且可提高煤泥水沉降效率。同時，與傳統(tǒng)工業(yè)處理煤泥水方法相比，由于省去了大面積的濃縮池，可節(jié)約土地資源；無需投加大量藥劑，所以可降低煤泥水處理成本，同時明顯降低循環(huán)水粘度。水粘度降低，對清水回用及上下游工藝的進行都可產(chǎn)生積極作用。

電化學(xué)煤泥水處理，需要較強外加電場，因此電能消耗高、對電力設(shè)備及安全防護要求較高。在電絮凝反應(yīng)過程中，金屬陽極的Fe和Al等表面會生成一層致密的氧化薄膜，阻礙電化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生；若使用較高電流強度時，電極鈍化現(xiàn)象更為嚴重，同時還大幅增加能耗。此外，利用直流高壓電處理大體積煤泥水，存在一定用電安全隱患。

（2）磁絮凝沉降

磁絮凝沉降是通過磁場加速煤泥絮團沉降的一種污水處理方法。通過向煤泥水中同時投放絮凝劑和磁種，在絮凝吸附架橋等作用下使水中懸浮顆粒與磁種顆粒結(jié)合生成磁性絮團，最后利用外加磁場將磁性絮團分離出來，實現(xiàn)煤泥水澄清處理。其主要工藝環(huán)節(jié)包括：煤泥水的預(yù)磁化處理、磁種與絮凝劑投加、磁輔助沉降及回收磁種等，工藝流程如圖2所示。

　　微觀上，絮凝劑高分子鏈與煤泥顆粒及磁種結(jié)合形成穩(wěn)定的磁絮團是磁絮凝的關(guān)鍵。因此，在磁絮凝工藝中，選擇合適的磁種、改善煤泥顆粒的表面性質(zhì)、調(diào)整煤泥水的物理性質(zhì)（如pH等）都非常重要。如果對煤泥水進行預(yù)先磁處理，磁絮凝效果更佳。煤泥水磁處理，可破壞水分子的類晶體結(jié)構(gòu)，破壞水分子長鏈，增加游離態(tài)水分子數(shù)目；同時還可減小煤泥的水合程度，減薄顆粒表面的水化膜，促進煤泥顆粒的凝聚。此外，磁絮團中含有大量的磁種顆粒，在磁場作用下，磁性顆粒間相互吸引，可增加絮團的密實程度，擠出絮團中多余的水分，從而大幅減少尾泥體積，降低尾泥處理難度。

由于磁絮凝技術(shù)操作簡單、經(jīng)濟實用、分離沉降速度快，而且尾泥較密實體積小含水量低，使得其性能較傳統(tǒng)方法有更明顯的優(yōu)勢和更獨特的性能。另一方面，選煤廠中的多級濃縮機構(gòu)和循環(huán)水備用存儲池占地面積很大，遠遠超過主廠房的建筑用地；如果磁絮凝技術(shù)能用于選煤廠生產(chǎn)實踐，有望取代濃縮池的作用，大大節(jié)約選煤廠的占地面積。除此之外，加載的磁性顆?？梢越?jīng)過磁分選系統(tǒng)回收，用它處理煤泥水，以廢治廢，可以達到資源的再利用效果，具有很好地環(huán)保效益；而且與磁分離技術(shù)匹配的設(shè)備可國產(chǎn)化，能夠滿足不同類型的煤泥水處理工藝要求。到目前為止，磁絮凝技術(shù)已應(yīng)用于水凈化、微藻處理、垃圾滲濾液、重金屬去除、含油廢水處理等領(lǐng)域。在煤泥水的磁絮凝澄清處理方面，李建軍等人進行了試驗性研究，并取得了較好的效果。

磁絮凝沉降的主要問題包括：磁絮凝過程需要額外添加磁種，磁種消耗將增加煤泥水處理成本；同時磁種的引入增加了絮凝沉降工藝的復(fù)雜性，特別是磁絮團的性質(zhì)優(yōu)劣直接影響到最終的磁絮凝效果。因此，磁絮凝技術(shù)走向應(yīng)用，需要開發(fā)高性價比磁種或磁性絮凝劑，同時優(yōu)化工藝流程和藥劑制度。李建軍等人利用粉煤灰磁珠與聚丙烯酰胺復(fù)合制備出磁性絮凝劑，為解決這些難題做了有益嘗試。

（3）微生物絮凝沉降

微生物絮凝劑作為一種微生物或其分泌物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，用于污水處理，不但可杜絕二次污染，還能實現(xiàn)無污染排放。部分微生物絮凝劑中包含無機金屬離子，由于其與煤泥水中顆粒帶有相反電荷，可以壓縮煤泥顆粒的雙電層，減小煤泥水的ζ電位。根據(jù)DLVO理論，顆粒間靜電斥力減小，有利于膠體體系的凝聚沉降。同時，有些微生物分泌物對煤泥顆粒表面的水化膜具有減薄作用，可增加顆粒間的有效碰撞幾率，增強煤泥顆粒的凝聚效果。在離子鍵、氫鍵和范德華力的同時作用，微生物絮凝劑可以同時吸附多個懸浮顆粒，通過架橋卷掃等作用，實現(xiàn)快速沉降。目前，微生物絮凝技術(shù)已被用于煤泥水處理中。大量試驗表明，處理后的煤泥水各項指標均達到國家排放標準，并可回收煤泥水中的可燃物質(zhì)，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

對微生物絮凝沉降的影響因素及藥劑制度等進行的系統(tǒng)研究表明，生物絮凝劑的性質(zhì)是影響絮凝效果的關(guān)鍵因素。同時，生物絮凝劑用量、使用條件、煤泥水性質(zhì)等都對煤泥水絮凝沉降效果具有重要影響。

目前，生物絮凝劑的應(yīng)用研究日趨成熟，生物絮凝法在工業(yè)污水處理中已有較多應(yīng)用。具有絮凝活性的微生物種類繁多，對污水適應(yīng)性強，加之生物絮凝法生產(chǎn)成本低，對環(huán)境友好，因此比較適用于煤泥水的澄清處理。但微生物絮凝處理周期較長，同時由于微生物菌種用量大，微生物培養(yǎng)及增殖要求高，處理不當會造成處理成本增加，限制生物絮凝法在工業(yè)污水處理中的大規(guī)模應(yīng)用。

3、結(jié)語與展望

針對現(xiàn)有煤泥水處理中存在的突出問題，對電場輔助、磁場輔助及微生物絮凝劑等煤泥水澄清處理新技術(shù)進行了綜述評價。3種方法在理論和技術(shù)上都具有較強可行性，并能提高煤泥水沉降速度與澄清效果，但目前尚未用于現(xiàn)場生產(chǎn)。

3種新技術(shù)的改進方向：電場輔助技術(shù)需要在保證澄清效果的前提下，實現(xiàn)電場電流與電極的最優(yōu)化配制，提高可靠性，減小安全隱患至關(guān)重要；微生物絮凝技術(shù)的發(fā)展方向是進一步培育篩分微生物群落，減小生長周期，實現(xiàn)與現(xiàn)有洗煤工藝銜接；磁場輔助技術(shù)澄清效果好效率高，同時又具有占地少、能耗低、技術(shù)條件成熟等優(yōu)點，是比較理想的煤泥水處理技術(shù)之一。研發(fā)高性價比磁種或磁性絮凝劑、開發(fā)高效的磁絮凝裝置是未來重要研究方向。