高浊高铁锰矿井水回用处理实验研究

针对高浊高铁锰矿井水的水质特性,分别采用普通石英砂、普通锰砂以及经过KMnO4溶液改性后的石英砂和锰砂等滤料进行除浊、除铁和除锰的过滤实验研究．结果表明,以上几种滤料具有良好的除浊效果,去除率达99％以上;且均能有效除铁,对铁的去除率在93％以上．经5％KMnO4改性后的锰砂滤料（滤速为6～8m／h）具有较好的去除铁和锰的效果,出水铁和锰浓度都在0．1mg／L以下,能够满足回用水的水质要求,且滤池启动快、除锰效果持续时间长．     

滤料组合方式对接触氧化法处理复合微污染地下水的影响

目的 考察不同滤料组合方式的净化效果,探索最优滤料组合方式.方法 采用接触氧化过滤工艺,在滤速l m/h条件下,选取锰砂、沸石、陶粒、硅藻土4种滤料,采用不同组合方式构建3个滤柱处理复合微污染地下水.结果 接触氧化过滤工艺对水中铁和氨氮均有较好的去除效果.运行稳定后,锰砂-陶粒、锰砂-硅藻土、锰砂-沸石滤柱成熟后:铁的平均去除率为91.95％、93.62％、92.97％.;锰的平均去除率为10.19％、10.13％、10.95％;氨氮的平均去除率为52.83％、50.26％、69.99％;有机物的平均去除率21.07％、23.26％、15.06％.结论 锰砂-陶粒、锰砂-硅藻土、锰砂-沸石3种滤料组合方式对复合型微污染地下水的去除效果差别不大.相对而言,锰砂-硅藻土去除总铁和有机物的能力略强;锰砂-沸石去除氨氮的能力略强.     

不同锰砂滤料对地下水除锰的去除能力分析

目的掌握不同锰砂滤料对地下水中锰离子的去除速率和去除机理,为选择理想的锰砂滤料提供科学依据．方法选择水厂滤池成熟滤料和4种不同品质的锰砂分别装在5组滤柱中对同一原水进行处理,测定滤柱出水锰离子质量浓度,分析其成熟期、并与反应速率方程进行拟合,综合分析锰砂的去除能力．结果B柱马山高品质天然锰砂成熟期为28d、C柱马山低品质天然锰砂和E柱葫芦岛杨家杖天然锰砂滤料成熟期为66d、D柱河南巩义天然锰砂成熟期为86d．在锰砂滤料形成活性滤膜后,不同锰砂都表现出了一级反应速率方程的特征,B柱马山高品质锰砂的成熟期最短,去除速率高,是除锰理想的锰砂滤料．结论锰砂品质对生成活性滤膜和成熟期影响很大,锰砂生成活性滤膜后的质量浓度随时间变化曲线符合一级反应速率方程．     

滤料性能对地下水去除铁锰效果的影响

采用邻二氮菲比色法和过硫酸铵分光光度法,对石英砂、纤维球和锰砂三种不同性能的滤料进行了对比分析试验.结果表明——纤维球滤料除铁滤速高,反冲洗耗水量小且耐磨损;石英砂滤料综合性能次之;锰砂虽然除铁效果较好,但反冲洗耗水量大.其次,吸附能力较强的优质天然马山锰砂滤料有较好的同时去除铁锰的效果,而纤维球和石英砂则不适宜除锰.     

填料对接触氧化滤柱去除地下水中铁锰的研究

研究了以河砂和锰砂为填料时,接触氧化滤柱对铁锰的去除效果以及反冲洗对去除效果的影响. 结果表明,在滤速为8.3m/h、进水pH值为6.8、溶解氧为1.7mg/L的条件下,河砂填料和锰砂填料滤柱对铁的去除效果分别需要9d和2d即可稳定,出水铁浓度均在0.3mg/L以下;河砂填料和锰砂填料滤柱对锰的去除效果分别需要48d和16d方可稳定,出水锰浓度均在0.1mg/L以下. 反冲洗之后,河砂滤柱对铁和锰的去除能力需要40min和80min才能完全恢复;锰砂滤柱对铁、锰的去除能力需要20min和40min才能完全恢复. 扫描电境对滤膜形态分析表明,成熟的除铁锰滤膜表面呈絮状,反冲洗之后滤料表面仍然附着有絮状滤膜,该絮状滤膜是反冲洗后除铁锰效果能够快速恢复的基础. 实际工程中可以采取价格便宜的河砂取代锰砂,由此可以节省填料投资的90%.     

煤泥水中高岭土颗粒表面荷电特性研究

煤泥水中高岭土颗粒表面电负性是其难以沉降的主要原因.采用电泳法研究了pH值、搅拌强度、浸泡时间、阳离子浓度与种类对高岭土颗粒表面Zeta电位的影响规律及不同矿物之间的相互作用.结果表明,搅拌使高岭土颗粒表面Zeta电位增大;Zeta电位随pH值增大和浸泡时间的延长先减小后增大,在pH值约为8及浸泡2d时均达到最小值;不同阳离子改变高岭土颗粒表面Zeta电位能力顺序为Al 3+>Ca2+>Mg2+>Na+;不同矿物颗粒间因互凝作用会增大颗粒表面的Zeta电位;FTIR分析表明,悬浮液中离子在高岭土颗粒表面的吸附及表面Si-O,Al-O及Al-OH基团的变化是其颗粒表面Zeta电位变化的内在原因.     

改性滤料强化过滤微污染地表水研究

针对太湖流域某地水厂常规过滤介质对微污染水源水中典型污染物去除效果不甚理想的情况,开展了碱式聚合氯化铝（PAC）改性滤料强化过滤试验研究．研究结果表明：PAC改性石英砂滤料对浊度、CODMn、UV254的去除效果明显优于未经改性的普通石英砂滤料,去除率分别提高To．3％、12．4％、13．8％：同时,能强化对稳定性铁锰的过滤效果,在进水铁浓度为1．21mg／L时,改性滤料对铁的去除率比普通石英砂滤料高9．1％．     

改性滤料去除有机物静态吸附试验研究

目的通过几种改性滤料及未改性滤料去除有机物吸附试验研究,比较去除有机物的效果,确定其吸附类型.方法采用静态吸附试验的方法,对比未改性滤料和改性滤料对有机物的吸附容量及上清液的CODCr质量浓度.结果改性后滤料对有机物的去除率可由2%~6%提高到9%~50%,吸附容量约是未改性滤料的4~26倍.未改性滤料和改性滤料去除有机物的吸附过程中物理吸附和化学吸附作用同时存在,且作用力大小相当.Freundlich吸附等温线和Langmuir吸附等温线都可以用来描述6种滤料的吸附类型.结论改性滤料去除有机物的效果远远优于未改性滤料,其中涂铁石英砂除有机物效果最好.     

地下水除锰的生物作用试验

目的 研究微生物在锰砂滤层去除地下水中所含的铁、锰过程中所起的作用。为生物法用于地下水除铁除锰的初期启动和生产运行提供依据．方法 试验分为两个阶段，第一阶段。在相同外界条件下，对经过人工接种的滤柱与自然成熟的滤柱进行去除率对比；第二阶段，对成熟滤料进行高温高压灭菌，将灭菌后的滤柱与同期运行的未灭菌滤柱进行去除率试验对比．结果 在运行10dN，两个滤柱的除锰效果出现明显差异，25dN，两个滤柱的除锰效果基本相同．经过灭菌的滤柱重新投入运行，仍然保持原有的除锰能力．结论 滤料的成熟期是一个相对的概念，采用生物接种的手段可以有效地缩短锰砂滤料的成熟期．微生物在除锰过程中起到的是促进作用而非决定性作用，包括物理吸附、化学氧化和催化的非生物因素不容忽视．     

填料对接触氧化滤柱去除地下水中铁锰的研究

研究了以河砂和锰砂为填料时，接触氧化滤柱对铁锰的去除效果以及反冲洗对去除效果的影响．结果表明，在滤速为8、3m／h、进水pH值为6．8、溶解氧为1．7mg／L的条件下，河砂填料和锰砂填料滤柱对铁的去除效果分别需要9d和2d即可稳定，出水铁浓度均在0．3mg／L以下；河砂填料和锰砂填料滤柱对锰的去除效果分别需要48d和16d方可稳定，出水锰浓度均在0．1mg／L以下．反冲洗之后，河砂滤柱对铁和锰的去除能力需要40min和80min才能完全恢复：锰砂滤柱对铁、锰的去除能力需要20min和40min才能完全恢复．扫描电境对滤膜形态分析表明，成熟的除铁锰滤膜表面呈絮状，反冲洗之后滤料表面仍然附着有絮状滤膜，该絮状滤膜是反冲洗后除铁锰效果能够快速恢复的基础．实际工程中可以采取价格便宜的河砂取代锰砂，由此可以节省填料投资的90％．     

Treatment of mine water high in Fe and Mn by modified manganese sand

The iron and manganese absorption properties of several filter media were studied.Four plain filter media and six surface-modified media were examined.The surface modification was performed using potassium permanganate as a surface treatment.The surface-modified manganese sand was found to be most efficient at removing iron and manganese from water.The metal concentrations in filtered effluent were between 0.01 and 0.04 mg/L, which is far lower than the standard for recycle water.A concentration of 5% KMnO4 was found to be most effective as surface modifier.The surface of the manganese sand modified by 5%KMnO4 was examined and found to be covered with a dense membrane of some compound.The membrane had the advantages of uniform texture, large surface area and physical and chemical stability.It was effective at removing iron and manganese from mine water.     

无烟煤滤料在生物除铁除锰水厂中的应用

目的通过生产实践,进行了无烟煤作为在生物除铁除锰水厂滤料的研究与应用.方法以无烟煤作为生物除铁除锰滤池的滤料,在滤池接种后,通过对运行参数的优化调控,实现高铁高锰地下水的除铁除锰.结果与石英砂、锰砂等滤料相比,采用无烟煤滤料明显加快了生物滤池的成熟,大大缩短了生物除铁除锰滤池的成熟期.结论对于高铁高锰地下水,无烟煤滤料更适宜作为生物除铁除锰滤池的滤料.     

复配型环氧树脂地层灌浆材料的研制

针对内蒙古某煤矿巷道岩石遇水粉化的实际问题，研制了一种新型的复配型环氧树脂作为地层灌浆材料，考察了固化剂、稀释剂、填料等对抗压强度的影响且进行了优化配比。结果表明，研制的灌浆材料抗压强度大于2MPa，固化时间在2h以内，固化后遇水强度有所增加，能较好地解决该矿岩石遇水粉化的突出问题。当酚醛胺与低分子聚酰胺比例为2：1时，固化效果较好；选用糠醛丙酮作稀释剂，当其用量大约为环氧树脂的l0％时，对凝固时间影响不大且可降低浆液的粘度，提高浆液的可灌性；当细砂、水泥、乳化环氧树脂的比例为1．5：1：1时抗压强度最大。     

高铁锰氨氮地下水生物净化滤池的快速启动

为了缩短生物除锰工艺处理高铁高锰高氨氮地下水的启动时间,采用变动回流比、固定回流比、不回流3种启动方式,分别启动3根相同的生物除锰滤柱,考察出水回流对启动时间的影响.实验结果表明,采用3种启动方式3根滤柱出水中的总铁、锰、氨氮分别在51、61、82 d降到了0.3、0.05、0.2 mg/L以下,由此证明回流是加速生物除锰工艺快速启动的有效方式.进一步分析发现,铁主要在滤层的0～0.4 m处去除,锰的去除最初是锰砂吸附,当氨氮降到一定程度后,生物除锰效果迅速提高.回流能够有效缩短高铁锰氨氮地下水的启动时间.     

Technology of groundwater reservoir construction in goafs of shallow coalfields

In exploiting shallow coal resources in western China, conservation of water resources is often subjugated to considera-tions of safety and production in coal mines. In order to maintain a sustainable development in the Shenfu-Dongsheng coalfield, we propose a technology of constructing groundwater reservoirs in goals in shallow coalfields to protect fragile ecological environ-ments. Given the premise of safe production, we selected an appropriate goal as the site for constructing a groundwater reservoir and used a mine water recharge technique in combination with other related techniques for effective water conservation. Then fil-tering and purification techniques were used to purify the mine water given the physical and chemical properties of mine water and its filling material, ,thereby greatly reducing suspended matter, calcium and other harmful ions in the water. With the potential of widely application, the research result has been successfully applied in the Daliuta coal mine, to great economic and ecological effect. Therefore, this achievement provides a new way for mine water conservation in shallow coal resources in western China.     

臭氧与混凝组合工艺处理高砷水的试验研究

以高砷饮用水源为研究对象,分析了铁、锰、砷共存水样除砷效果的影响及机理,通过改变不同试验条件,研究了臭氧预氧化以及与混凝结合工艺对于除砷效果的影响,结果表明,臭氧预氧化过程中,铁锰离子单独存在时可以提高除砷效率,其中铁离子除砷效果比锰离子强,当敛锰共存时,锰离子会抑制铁离子的除砷效果;原高砷水经过臭氧预氧化沉淀,除砷的效果明显,当曝气时间为5min,沉淀时间为15min时,砷去除率50％～60％,混凝沉淀与臭氧预氧化结合工艺可大幅度提高除砷的效果。     

吉林市城区地下水污染时空演化

为研究生物净化低温（5~6℃）高铁锰地下水,采用水厂实地滤柱进行试验.结果表明：通过接种成熟滤料、采用变反冲洗强度和反冲洗上清液回流的方式实现了低温生物除铁锰工艺的快速启动,滤柱达到设计滤速6 m/h,启动时间仅为2个月.滤柱稳定运行的理想运行参数为：滤速4~7 m/h、反冲洗周期24~36 h、反冲洗强度10~12 L/（s·m²）、反冲洗时间4~5 min.沿程分析发现,铁主要在滤层的0~400 mm处去除,锰主要在400~900 mm去除,除锰带出现先下移再上移的现象,5.0~6.0 m/h滤速的最佳滤层厚度为1 200~1 300 mm.

     

Suspension mechanism and application of sand-suspended slurry for coalmine fire prevention

North and west China has abundant coal resources, however, such resources make these regions prone to serious mine fire disasters. Although the copious sand and fly ash resources found in these areas can be used as fire-fighting materials, conventional grouting is expensive because of water shortage and loess particles. A new compound material (i.e., a sand-suspended colloid), which comprises a mineral inorganic gel and an organic polymer, is developed in the current study to improve the quality of sand injection and reduce water wastage when grouting. The new material can steadily suspend the sand, through the addition of a small amount of colloid yielding steady sand-suspended slurry. The process of producing the slurry is convenient and quick, overcoming the shortage of sand-suspending thickeners which need heat and are difficult to produce. The space work model based on the theory of the double-electric layer is established to study the suspended mechanism of the solid particles in the sand-suspended colloid. The dispersion effect of the sand-suspended colloid is demonstrated by the incorporation of the electrostatic effect by the double-electric layer and the steric hindrance effect on the sand particles, ensuring the stability of the colloid system and the steady suspension of sand particles in the sand-suspended colloid. Mechanical analysis indicates that the sand is suspended steadily under the condition that the rock sand particles stress on the lower part of the fluid is less than the yield stress of the colloid. Finally, the fire-prevention technology of sand suspension was applied and tested in the Daliuta Coal Mine, achieving successful results.