煤炭洗選產生大量煤泥水，如不能妥善處理并循環(huán)利用，將產生嚴重污染環(huán)境和水資源浪費。煤泥水影響煤炭洗選的整個過程，而且產生量大、濃度高、性質復雜，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)水水質不達標，影響其他工藝流程，重則導致停產。為此，工業(yè)上亟需更高效的煤泥水處理技術。

煤泥水主要由煤泥和水組成，是一種復雜的多分散體系。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。煤泥水的性質與入選原煤種類及選煤工藝密切相關，不同選煤廠產生的煤泥水性質差異很大；水的性質（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。生產中存在的主要問題包括：

1）煤泥沉降速度慢，運轉周期長，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進行技術革新與工藝改進，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)內研究者的不懈努力，一些煤泥水澄清處理的新技術已經浮出水面。

2、煤泥水澄清處理新技術

（1）電場輔助沉降

電場輔助沉降主要包括2種機制：電泳技術和電絮凝技術。電泳技術是利用煤泥顆粒表面帶負電荷的性質，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‰，懸浮物固體質量濃度為16.85mg/L）進行了懸浮物的清除試驗。

電絮凝技術的基本原理是，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)廢水的處理領域研究較多，有些已實現(xiàn)工業(yè)化生產。在煤泥水處理方面，電絮凝技術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生積極作用。

電化學煤泥水處理，需要較強外加電場，因此電能消耗高、對電力設備及安全防護要求較高。在電絮凝反應過程中，金屬陽極的Fe和Al等表面會生成一層致密的氧化薄膜，阻礙電化學反應的發(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合形成穩(wěn)定的磁絮團是磁絮凝的關鍵。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、調整煤泥水的物理性質（如pH等）都非常重要。如果對煤泥水進行預先磁處理，磁絮凝效果更佳。煤泥水磁處理，可破壞水分子的類晶體結構，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。

由于磁絮凝技術操作簡單、經濟實用、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；如果磁絮凝技術能用于選煤廠生產實踐，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，加載的磁性顆粒可以經過磁分選系統(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；而且與磁分離技術匹配的設備可國產化，能夠滿足不同類型的煤泥水處理工藝要求。到目前為止，磁絮凝技術已應用于水凈化、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雜性，特別是磁絮團的性質優(yōu)劣直接影響到最終的磁絮凝效果。因此，磁絮凝技術走向應用，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生的代謝產物，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，具有較好的經濟效益和社會效益。

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，生物絮凝劑的性質是影響絮凝效果的關鍵因素。同時，生物絮凝劑用量、使用條件、煤泥水性質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用。具有絮凝活性的微生物種類繁多，對污水適應性強，加之生物絮凝法生產成本低，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)模應用。

3、結語與展望

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進行了綜述評價。3種方法在理論和技術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。

3種新技術的改進方向：電場輔助技術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，減小安全隱患至關重要；微生物絮凝技術的發(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；磁場輔助技術澄清效果好效率高，同時又具有占地少、能耗低、技術條件成熟等優(yōu)點，是比較理想的煤泥水處理技術之一。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。