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粉煤灰酸法改性及其对焦化废水深度处理的实验研究

更新时间:2009-03-28

焦化废水来自于煤高温干馏、煤气净化、焦化产品回收过程,污染物浓度高且成分复杂、毒性大,属于高浓度难降解工业废水[1]。目前,焦化废水的处理多采用以生物降解为核心的传统活性污泥法、A/O或A2/O等工艺,出水COD一般较高[2],无法达到目前实施的《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB 16171—2012)中相关排放要求[3]。因此,必须对生化出水进行深度处理。

粉煤灰是燃煤电厂产生的主要固体废弃物,因其价格低廉且具有一定吸附能力,可用于废水处理[4-6]。经过酸法改性后,粉煤灰表面积增大,并且释放出大量 Al3+、Fe3+和 H2SiO3,具有吸附和混凝双重作用[7]。笔者用硫酸对粉煤灰进行改性,利用改性后的粉煤灰对焦化生化出水进行深度处理,研究了硫酸改性影响因素及最佳改性条件。在此基础上,尝试采用二氧化硫对粉煤灰进行改性,并同时处理焦化生化出水,取得了良好的效果,为粉煤灰提供了一种新的改性方法。

1 实 验

1.1 试剂、原料和仪器

实验用主要试剂(均为分析纯):硫酸、重铬酸钾、硫酸汞、硫酸银。

实验所用粉煤灰取自陕西省渭南市某化工厂,其主要成分见表1。实验用水取自陕西渭南市某焦化厂污水处理工段生物接触氧化池,COD(化学需氧量)为214 mg/L~500 mg/L, 浊度为 103 NTU~376 NTU。实验所用SO2气体纯度99%。

 

表1 粉煤灰的主要化学成分%

  

SiO2 40.14 Al2O3 17.84 CaO 7.83 Fe2O3 4.29 K2O 1.59 Na2O 1.42其他26.89

实验用主要仪器:武汉某公司生产的TA6-3程控混凝试验搅拌仪,美国公司生产的DRB200COD消解器、Evolution 201紫外分光光度计、2100N浊度仪。

1.2 粉煤灰酸法改性

称取适量粉煤灰置于锥形瓶,加入一定浓度的硫酸溶液,加热并搅拌,最后自然冷却至室温,得到改性粉煤灰浆液。

1.3 采用改性粉煤灰处理焦化接触氧化池出水

在室温条件下,向1 L焦化接触氧化池出水中加入一定量改性粉煤灰浆液,以200 r/min的转速快速搅拌5 min,使改性的粉煤灰均匀分散于污水中;再以50 r/min的转速慢速搅拌10 min,进行反应;然后停止搅拌,静置30 min后,取上清液分析其COD和浊度。每个试样平行测定3次。

1.4 采用SO改性粉煤灰同时处理焦化接触氧化池出水

由图1和图2可知,随着废水pH增大,COD去除率先升高后降低,随后趋于稳定,浊度去除率先升高后降低。pH在3.3左右时,COD去除率达到最大75.9%,pH在4.5左右时,浊度去除率达到最大97.5%。确定最佳pH为3.0~4.5(此范围内COD去除率和浊度去除率均>70%)。

控制SO2流量16 mL/min,保持空气流量20 L/min,SO2初始体积分数2 700×10-6,通入装有1 L接触氧化池出水中,在pH值3.5~4.5加入粉煤灰,反应1 h,停止通入SO2,静置30min后,取上清液,分析其COD和浊度。

1.5 分析方法

在室温,H+浓度为1.75 mol/L,改性时间为2 h实验条件下,改变水处理pH值,考察水处理pH值对改性粉煤灰处理废水效果的影响,结果见图1和图2。

2 结果与讨论

2.1 酸浓度对处理效果的影响

在室温,改性时间为1 h实验条件下,改变硫酸浓度,考察酸浓度对改性粉煤灰处理废水效果的影响,结果见表2。

肋骨骨折是临床较为常见的一种胸部骨性创伤,对肋骨骨折早期进行诊断,明确骨折部位、数量是临床治疗的关键[1]。由于肋骨的位置特殊,肋骨骨折较为隐匿,临床诊断较为困难,容易出现漏诊及误诊现象。影像学检查是目前临床诊断肋骨骨折的主要手段,随着CT诊断技术的不断发展,多层螺旋CT三维重建技术在临床诊断肋骨骨折中得到了广泛应用[2],为进一步探讨该诊断技术在肋骨骨折临床诊断中的应用价值,本文将做如下研究。

第三,提高系统思维能力,发挥管党治党协同效应,增强全面从严治党的整体性。推动全面从严治党向纵深发展是一项牵一发而动全身的系统工程,只有既着眼全局、又抓住重点,既注重全面从严治党各子系统要素与功能的有效发挥、良性运转和密切互动,又有效整合配置各方资源力量和治理环节协同配合和联动集成,“才能使高压之下产生的震慑力量,转化为长远发展的推动效能,促进党的建设从高压惩治向日常防治转变,从建章立制向依靠制度治理转变,从组织警示向思想自觉转变,将党的建设推上新的台阶”[10]。进而实现党内政治生态的根本好转,夺取反腐败斗争压倒性胜利。

 

表2 粉煤灰酸法改性酸浓度对处理效果的影响

  

注:表中负号表示浊度增加。

 

H+浓度 /mol·L-1 0 0.5 1.0 1.5 1.75 2.0 2.5浊度去除率/%-5.3 36.0 70.4 97.5 94.3 79.6 63.8 COD去除率/%47.2 47.1 46.0 64.3 75.9 67.9 62.9

从表2可知,采用未经改性的粉煤灰处理废水,废水COD去除率为47.2%,这是因为粉煤灰自身的吸附作用,但因为投加粉煤灰,有较细颗粒物悬浮于水中,废水浊度上升5.3%。随着改性硫酸溶液H+浓度的增加,COD去除率和浊度去除率呈现先升高,后下降趋势。当H+浓度为1.5 mol/L时,浊度去除率达到最高为97.5%,COD去除率为64.3%;当H+浓度为1.75 mol/L时,COD去除率达到最高为75.9%,浊度去除率为94.3%。

在室温,H+浓度为1.75 mol/L实验条件下,改变粉煤灰改性时间,考察改性时间对改性粉煤灰处理废水效果的影响,结果见表4。

通过表4可知,改性时间不超过1 h时,改性时间和COD去除率几乎呈线性关系;改性时间为1 h和1.5 h时,COD去除率变化不大。在考察时间内,改性时间为2 h时,COD去除率达到最大65.4%。改性时间不超过1.5 h时,随着改性时间的增加,浊度去除率增大,但增加幅度逐渐减小,改性时间超过1.5 h后,浊度去除率变化不大。在考察时间内,改性时间为1.5 h时,浊度去除率达到最大89.9%。综合COD和浊度去除效果,确定最佳改性时间2 h。

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2.2 温度对处理效果的影响

近年来,中国对化工油品罐区(以下简称罐区)安全生产的要求不断提高,安全仪表系统(SIS)作为一种重要的保护措施在罐区中的应用越来越广泛。为了确保安全生产,对罐区进行系统的危险及风险分析,识别出罐区可能存在的重大风险和隐患,根据风险分析结果,完善安全保护措施,降低事故发生的概率,提高罐区的总体安全水平[1]。作为SIS安全联锁的最终执行元件,紧急切断阀的合理选型及安全运行至关重要。笔者依据某罐区改造项目,研究和总结了紧急切断阀的选型设计及安全联锁方案,探讨了其在罐区中的实际应用问题。

在H+浓度为1.75 mol/L,改性时间为1 h实验条件下,改变粉煤灰改性温度,考察改性温度对改性粉煤灰处理废水效果的影响,结果见表3。

通过表3可知,硫酸改性粉煤灰中改性温度与废水COD和浊度处理效果并没有显示出明显关系,在考察温度范围内,废水COD去除率和浊度去除率随改性温度变化没有明显变化。结合处理效果,考虑能耗,确定硫酸改性粉煤灰最佳反应温度为室温。

 

表3 粉煤灰酸法改性温度对处理效果的影响

  

温度/℃26 40 60 80 100 COD去除率/%61.3 62.9 60.5 63.5 60.3浊度去除率/%95.0 90.3 91.5 94.3 92.4

2.3 改性时间对处理效果的影响

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表4 粉煤灰酸法改性时间对处理效果的影响

  

改性时间/h 0 0.5 1.0 1.5 2.0 COD去除率/%57.2 60.3 63.6 63.1 65.4浊度去除率/%57.2 80.4 85.9 89.9 89.1

硫酸溶液H+浓度太低,不能有效地活化粉煤灰的表面;H+浓度太高,由于影响后续水处理pH值,不利于废水处理,又增加了成本。综合COD去除效果和浊度去除效果,确定硫酸改性最佳H+浓度为1.75 mol/L。

2.4 pH值对处理效果的影响

  

图1 pH对废水COD处理效果的影响

采用HJ/T 399—2007《水质化学需氧量的测定快速消解分光光度法》[8]进行焦化废水中COD的测定。

2

  

图2 pH对废水浊度处理效果的影响

2.5 粉煤灰投加量对处理效果的影响

在室温,H+浓度为1.75 mol/L,改性时间为2 h实验条件下,改变粉煤灰投加量,考察粉煤灰投加量对改性粉煤灰处理废水效果的影响,结果见表5。

 

表5 粉煤灰投加量对处理效果的影响

  

投加量/g 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 COD去除率/%69.2 77.1 79.6 83.6 82.7 86.2浊度去除率/%95.7 98.7 97.8 98.2 97.6 96.2

通过表5可知,考察的投量范围内,COD去除率随着改性后粉煤灰投加量的增加而增大,随后趋缓,而浊度去除率变化不大。综合COD和浊度去除效果,确定最佳投加量为10 g。

2.6 二氧化硫改性粉煤灰研究

酸法改性粉煤灰处理焦化接触氧化池出水,表现出了较好的去除COD、降低浊度的能力。粉煤灰可吸附二氧化硫[9],二氧化硫溶解于水中呈现一定酸性,在粉煤灰存在的情况下,直接将二氧化硫通入接触氧化池出水,类似于酸改性粉煤灰,并可实现废水同步处理,经实验,废水COD去除率达到77.7%,浊度去除率达到96.7%,已经非常接近硫酸改性粉煤灰处理废水效果。综上,二氧化硫改性粉煤灰是可行的。

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3 结 论

硫酸改性粉煤灰可对焦化接触氧化池出水进行深度处理,综合考虑处理效果及经济因素,粉煤灰最佳改性条件为H+浓度1.75 mol/L,改性温度为常温,改性时间2 h,改性后粉煤灰投加量为10 g,水处理pH 3.0~4.5。

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在放有粉煤灰的焦化接触氧化池出水中,通入二氧化硫,可同时实现粉煤灰改性和废水处理,粉煤灰改性效果类似硫酸改性,废水COD去除率为77.7%,浊度去除率为96.7%,处理效果明显。在实际应用中,可将烟气脱硫、粉煤灰改性和废水处理耦合在一起,因此二氧化硫改性粉煤灰具有很高的实用性和经济性,具有良好的应用前景。

参考文献

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[3]欧美性爱,日本av电影,成人a片毛片免费观看,国产一级片省环境保护厅.GB 16171—2012炼焦化学工业污染物排放标准[S].北京:中国标准出版社,2012.

[4]李亚峰,杨 辉,赵 红.粉煤灰处理废水的理论与实践[J].工业用水与废水,1999,30(3):1-3.LI Y F,YANG H,ZHAO H.Theory and Practice of Coal Ash Treating Wastewater[J].Industrial Water&Wastewater,1999,30(3):1-3.

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王奕晨,张生军,田士东,张红星,李克伦,谭晓婷
《煤化工》 2018年第02期
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