選煤廢水是原煤洗選加工時(shí)產(chǎn)生的工業(yè)尾水，其中含有大量的煤粉、泥砂、懸浮物以及少量有機(jī)藥劑和金屬離子等。選煤廢水由于具有色度高、pH值偏高、出水量大，顆粒表面帶有較強(qiáng)的負(fù)電荷，SS濃度和CODcr濃度都很細(xì)小顆粒含量高、黏度大、污泥比阻大、過(guò)濾性能差等特點(diǎn)，使其處理非常困難。

選煤廢水的處理方法有生化法、電滲透析法、絮凝沉降法、吸附法、化學(xué)氧化法、離子交換法等，目前國(guó)內(nèi)選煤廠(chǎng)主要采用電化學(xué)處理法、絮凝沉降法、氣浮法、混凝沉降法、重力濃縮沉淀法等。絮凝劑處理是一種常用選煤廢水處理方法，其中，化學(xué)絮凝沉淀法是較基本的方法。常用的化學(xué)絮凝劑分為無(wú)機(jī)鹽類(lèi)絮凝劑和有機(jī)高分子絮凝劑，一般將二者復(fù)配使用。如電石渣與PAM的混凝沉降法處理選煤廢水具有良好的效果，處理后選煤廢水的各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，且能滿(mǎn)足選煤工藝的用水要求。

近年來(lái)，天然高分子改性吸附劑、絮凝劑的研究取得很大發(fā)展，中國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始重視羽毛廢棄物的資源利用，且正在向水處理領(lǐng)域應(yīng)用的方向發(fā)展，如韓慶利利用羽毛雞毛）作為凈化油煙的過(guò)濾材料，邵堅(jiān)等用不同方法制備改性羽毛用于Cr2O72-吸附，徐鎖洪等用稀堿液及CS2將羽毛改性，用于處理含金屬離子的廢水，鄭慶康等將改性后的水解角蛋白質(zhì)用于印染廢水脫色，均取得了良好的應(yīng)用效果。實(shí)驗(yàn)前期研究了角蛋白助劑用于選煤廢水處理，取得了良好的效果，但存在廢水處理pH值低、處理投藥量大等缺點(diǎn)。因此，尋求將雞毛角蛋白助劑與聚合硫酸鐵組成復(fù)配體系，開(kāi)發(fā)其在選煤廢水處理方面的應(yīng)用價(jià)值。

1實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)藥品及儀器

角蛋白助劑（自制）；選煤廢水：陜西省榆林富民選煤廠(chǎng)；化學(xué)試劑鹽酸、亞硫酸氫鈉、氫氧化鈉、冰乙酸等，均為分析純）：西安化學(xué)試劑廠(chǎng)生產(chǎn)。

GKC-11-CR2電子恒溫水浴鍋（上海金橋科儀器廠(chǎng)）；PhS-3C型精密酸度計(jì)（上海雷磁儀器廠(chǎng)）；SHZ-D（Ⅲ）循環(huán)水式真空泵（鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司）；2K-82B電熱真空干燥箱（上海實(shí)驗(yàn)儀器廠(chǎng)有限公司）等。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

取等量的選煤廢水分別置于燒杯中，調(diào)節(jié)廢水pH值，一定溫度下加入助劑，攪拌一定時(shí)間后靜置30min，取上清液抽濾，抽濾后將濾紙烘干，再干燥至室溫，稱(chēng)量。

1.3SS去除率測(cè)定

按照GB11901-1989《水質(zhì)懸浮物的測(cè)定重量法》測(cè)定。

SS去除率按式（1）計(jì)算

SS去除率=（mO-mi）/mv×100%(1）式中，mo為原廢水抽濾干燥后濾紙的質(zhì)量，g；mi為經(jīng)處理后廢水抽濾干燥后濾紙的質(zhì)量，g。

2結(jié)果與討論

2.1角蛋白助劑與聚合硫酸鐵處理選煤廢水對(duì)比

室溫下，對(duì)同濃度的a，b兩組選煤廢水分別調(diào)節(jié)廢水pH值為4，a組投加不同量的角蛋白助劑，b組投加不同量的聚合硫酸鐵助劑，比較角蛋白助劑用量和聚合硫酸鐵用量的變化對(duì)SS去除率的影響，結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，不同用量的雞毛角蛋白助劑和聚合硫酸鐵處理選煤廢水，隨著投加量的增加，SS去除率都呈先增加后逐漸下降的趨勢(shì)。當(dāng)雞毛角蛋白助劑和聚合硫酸鐵投加量分別為0．01g/L時(shí)，SS去除率為16.7%和65.3%；當(dāng)用量增加至0.05g/L時(shí)，SS去除率分別為45.1%和90.2%，此時(shí)，聚合硫酸鐵處理選煤廢水的SS去除率達(dá)到較高值。當(dāng)雞毛角蛋白助劑和聚合硫酸鐵投加量分別為0.2g/L時(shí)，SS去除率分別達(dá)到89%和83%，這時(shí)雞毛角蛋白助劑處理選煤廢水的SS去除率達(dá)到峰值，隨后SS去除率逐漸下降，這可能是由于過(guò)量助劑破壞了煤泥膠團(tuán)，導(dǎo)致絮體太小、難以沉降，致使SS去除率下降。綜上分析，聚合硫酸鐵處理選煤廢水整體用量較少，效果明顯，但角蛋白助劑也具有成本低廉、效果良好的優(yōu)勢(shì)，因此，考慮將二者復(fù)配組成復(fù)配體系，以達(dá)到處理?xiàng)l件優(yōu)化、用量更少、以廢制廢的目的。

2.2角蛋白助劑與聚合硫酸鐵復(fù)配

室溫下，將雞毛角蛋白助劑和聚合硫酸鐵組成復(fù)配體系，分別對(duì)選煤廢水保持原廢水pH值為7—8)進(jìn)行處理，研究不同配比的復(fù)配體系對(duì)SS去除率的影響，結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可見(jiàn)，在不調(diào)節(jié)選煤廢水pH值的情況下，即堿性條件下，不同配比的復(fù)配體系對(duì)選煤廢水處理，SS去除率均在80%左右。當(dāng)雞毛角蛋白助劑用量為0.2g/L，聚合硫酸鐵用量為0.025g/L時(shí)，SS去除率達(dá)到較高值85.5%，實(shí)現(xiàn)了在堿性條件下高效處理廢水。

2.3復(fù)配體系處理選煤廢水影響因素研究

2.3.1選煤廢水pH值對(duì)SS去除率的影響

室溫下，分別調(diào)節(jié)選煤廢水pH值，然后加入等量角蛋白、聚合硫酸鐵復(fù)配體系，研究廢水pH值變化對(duì)SS去除率的影響，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，當(dāng)廢水pH值從2增至9時(shí)，SS去除率呈逐漸下降趨勢(shì)，但均未低于75%。當(dāng)pH值為4時(shí)，SS去除率較大，可達(dá)92.2%，當(dāng)pH值在6—8時(shí)，SS去除率在85%左右。這可能是由于一方面角蛋白助劑是大分子絮凝劑，其大分子鏈具有吸附架橋作用一“橋聯(lián)”作用，使煤粒脫穩(wěn)、絮凝、沉降除去；另一方面在堿性條件下，角蛋白助劑逐步轉(zhuǎn)化為帶負(fù)電荷的大分子，與煤泥膠團(tuán)負(fù)離子產(chǎn)生靜電斥力，使分散的小絮凝顆粒無(wú)法絮凝沉降，導(dǎo)致SS去除率降低。本實(shí)驗(yàn)中較佳處理pH值為4，但因原選煤廢水出水pH值為7—8，此時(shí)，SS去除率也在85%以上，因此實(shí)際應(yīng)用中，可以不調(diào)廢水pH值直接進(jìn)行處理。

2.3.2選煤廢水溫度對(duì)SS去除率的影響

保持選煤廢水原水pH值，然后加入等量復(fù)配體系，分別調(diào)節(jié)溫度，研究溫度對(duì)SS去除率的影響，結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，隨著溫度的升高，SS去除率先增大而后略有下降。20℃時(shí)，選煤廢水的SS去除率為92.3%，30℃時(shí)，SS去除率為93.5%，在溫度升至50℃時(shí)，SS去除率達(dá)到較大94.5%，而后隨著溫度的升高，SS去除率略微下降。這是因?yàn)樵诘蜏貭顩r下，聚合硫酸鐵水解速度慢，水黏度變大，布朗運(yùn)動(dòng)減弱，煤泥粒子與絮凝劑不能充分接觸，導(dǎo)致絮體不易形成。而溫度過(guò)高又導(dǎo)致角蛋白助劑中大分子的肽鏈部分?jǐn)嗔?，致使角蛋白助劑?duì)煤泥膠團(tuán)的吸附、絮凝等作用減弱。本實(shí)驗(yàn)中較佳處理溫度為50℃，實(shí)際處理時(shí)，因選煤廢水出水溫度在20~30℃，可以不考慮廢水溫度，直接處理。

2.3.3攪拌速度對(duì)SS去除率的影響

保持選煤廢水原水pH值，在室溫20℃左右時(shí)，分別加入等量復(fù)配體系，控制選煤廢水處理的攪拌速度，研究攪拌速度對(duì)SS去除率的影響，結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，隨著攪拌速度的增大，SS去除率呈先增大后逐漸減小的趨勢(shì)。當(dāng)攪拌速度為30r/min時(shí)，SS去除率為79.5%，當(dāng)速度為120r/min時(shí)，SS去除率達(dá)到較高86.6%，隨著攪拌速度的加快，SS去除率逐漸降低。這可能是由于攪拌速度太慢，煤泥膠團(tuán)與復(fù)配助劑不能充分接觸，不利于絮體的形成，而攪拌速度過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致煤泥膠團(tuán)與絮凝劑被解析甚至破壞絮體，使絮體無(wú)法順利沉降，導(dǎo)致SS去除率降低。本實(shí)驗(yàn)選取較佳攪拌速度為120r/min。

2.3.4處理時(shí)間對(duì)SS去除率的影響

保持選煤廢水原水pH值，室溫20℃左右時(shí)，加入等量復(fù)配體系對(duì)選煤廢水進(jìn)行處理，調(diào)節(jié)攪拌速度為120r/min，研究沉降時(shí)間對(duì)SS去除率的影響，結(jié)果如圖5所示。

由圖5可知，隨著沉降時(shí)間的增加，SS去除率先增大而后趨于平緩。當(dāng)沉降時(shí)間為5min時(shí)SS去除率僅為42.3%，當(dāng)沉降時(shí)間為15min時(shí)SS去除率為86%，而當(dāng)沉降時(shí)間達(dá)到45min時(shí)，SS去除率達(dá)到較高92.9%，之后，隨著沉降時(shí)間的延長(zhǎng)，SS去除率變化不大。這是因?yàn)楹线m的沉降時(shí)間可以保證絮凝劑與煤泥膠團(tuán)充分接觸反應(yīng)，使形成的大絮體帶著小絮凝體充分沉降，較終使SS達(dá)到良好的去除效果。本實(shí)驗(yàn)中選擇較佳沉降時(shí)間為30min。

3結(jié)論

1)當(dāng)復(fù)配體系中雞毛角蛋白助劑為0.2g/L，聚合硫酸鐵為0.025g/L時(shí)，將該角蛋白聚合硫酸鐵復(fù)配體系直接用于選煤廢水處理，SS去除率達(dá)到85.5%，實(shí)現(xiàn)了在堿性條件下高效處理廢水。該復(fù)配體系處理選煤廢水較佳工藝條件為：室溫條件下，不考慮出水溫度和廢水pH值，即保持選煤廢水原水pH值（7—8），投加角蛋白、聚合硫酸鐵復(fù)配體系并攪拌，攪拌速度為120r/min，反應(yīng)后沉降45min，此時(shí)，SS去除率達(dá)到92.9%。

2)選煤廠(chǎng)處理選煤廢水時(shí)，考慮到設(shè)備、能耗等問(wèn)題，可以不考慮出水溫度和廢水pH值，直接投加角蛋白復(fù)配體系反應(yīng)沉降15~30min即可達(dá)到良好的SS去除效果。

3)角蛋白、聚合硫酸鐵復(fù)配體系用于選煤廢水處理，減少了助劑用量，處理?xiàng)l件由酸性轉(zhuǎn)變?yōu)橹行?、堿性條件，縮減了處理工藝步驟，既達(dá)到了高效處理選煤廢水，又實(shí)現(xiàn)了以廢治廢的研究目的。