陕北地区洗煤和炼油废水的处理研究

发布时间：2020-04-26 11:37

【摘要】：陕北地区作为我国重要的能源化工基地,能源资源丰富,水资源却相对匮乏,而能源化工生产与水却息息相关。能源化工企业一方面需要占用有限的水资源来维持生产,另一方面又要将大量工业废水排放,这意味着在陕北地区如果不能将工业废水处理与回收利用,则不仅会带来严重的生态污染,还会严重影响陕北能源化工基地的可持续发展。为了使陕北地区工业废水能够得到处理与回收再利用,本研究结合陕北能源化工基地实际情况,利用粉煤灰制备的混凝剂、PAFC絮凝剂处理洗煤废水,减压蒸发法、三维电极一电Fenton法处理炼油废水,对洗煤废水和炼油废水处理过程中的作用机理、操作条件等进行研究,以期使陕北地区工业废水的处理能结合自身水质特性,因地制宜,循环使用。主要完成了以下工作:1.利用盐酸对固体废弃物粉煤灰进行浸提,使其转化成一种可用于洗煤废水处理的混凝剂,对混凝剂制备过程中煅烧预处理、Na2C03活化对洗煤废水的处理效果和Na2C03的加入量、盐酸浓度、酸浸反应时间、酸浸反应温度等操作条件对粉煤灰中Al3+的浸出率的影响进行研究,对混凝剂的制备条件和混凝剂处理洗煤废水的条件进行优化,对其处理洗煤废水的机理也进行分析。研究结果表明,处理洗煤废水的粉煤灰基混凝剂事实上是一种富含Al3+、Fe2+/Fe3+的多组分混凝剂。当投放该混凝剂10 g L-1,用CaO调节pH值为9后,洗煤废水的pH、COD和SS等水质均达到废水的排放标准,实现了“以废治废”的目的。然而,处理过程中加入的混凝剂使煤泥泥质化而不能回收利用,最终造成大量煤泥的浪费,也影响了该方法在洗煤废水中的推广应用。2.基于第一部分实验结果,本部分利用NaOH溶液滴定富含Al3+、Fe3+的粉煤灰酸浸滤液来制备了用于洗煤废水处理的PAFC絮凝剂,对不同pH、反应温度、反应时间等条件制备的PAFC絮凝剂对洗煤废水的处理效果进行研究,同时将PAFC絮凝剂与工业所用PAC絮凝剂对比,并利用响应曲面法确定最优的PAFC絮凝剂制备条件以及其协同PAM处理洗煤废水的最佳药剂用量,最后对粉煤灰酸浸残渣进行表征。研究结果表明,制备的PAFC絮凝剂是一种兼具聚铝、聚铁性能的絮凝剂,其与PAM配合处理洗煤废水后,不仅使洗煤废水的SS、COD等达到了国家一级排放标准,而且煤泥干燥后也可回收利用。此外,粉煤灰滤渣也具有一定的比表面积和吸附性能,说明制备PAFC絮凝剂处理洗煤废水,不仅节省了处理洗煤废水的药剂费用,而且使粉煤灰得到资源化综合利用。3.第三部分利用减压蒸发法对携热的高含盐炼油废水进行处理,通过研究高岭土、H2SO4、FeCl3、NaOH等促进剂对处理后冷凝液水质的影响,确定合适的促进剂,对减压蒸发处理前后的高含盐炼油废水水质、环境影响进行分析评价,同时也研究了处理过程中操作真空度、起始pH、进料方式等操作条件对处理效果的影响,最后对蒸发釜和降膜式蒸发器处理高含盐炼油废水的工艺进行了设计。研究结果表明,NaOH能将炼油废水中的酚类物质、硫化物转化成相应难挥发盐,对减压蒸发处理的高含盐炼油废水起到促进作用,使炼油废水达到彻底的“零排放”,其处理后的水质可完全应用于园林灌溉,且在操作真空度为-0.085 MPa、起始pH为11条件下可进行连续操作。而蒸发釜处理废水工艺所需设备数目较多,占地面积太大,降膜蒸发器传热效果好、停留时间短、蒸发速度快、温差小,适合高含盐炼油废水进行减压蒸发处理。4.第四部分利用三维电极—电Fenton法对炼油废水进行处理,对电化学过程填充铁粉和曝气的作用进行验证,同时对电解质种类及加入量、起始pH、电解电压、铁粉加入量等操作条件对废水处理效果的影响也进行研究,并利用响应曲面法对其进行优化,最后对处理后的水质及能耗进行分析。研究结果表明,炼油废水电化学处理过程中填充的铁粉与曝气一起构筑了三维电极—电Fenton体系,使调pH加铁粉曝气电解处理后的炼油废水达到了较好的处理效果。炼油废水经最优操作条件处理后,其COD、NH3-N、电导率等水质指标均达到废水的二级处理标准,且能耗也较低,达到了真正的节能减排,说明三维电极—电Fenton是一种经济高效的炼油废水处理技术。
【图文】：

因此，洗煤废水中如果粒径小于７５邋（ａｍ的煤泥含量较高，则处理难度逡逑较大［１（）７］。为了确定合适的处理方案，必须采用粒度分析仪对该洗煤废水的煤泥粒逡逑度分布情况进行分析，其结果如图２－１所示。逡逑１００邋Ｔ逦逡逑９０－逡逑８０－逦６９．７６％逡逑７０－逡逑“。：画逡逑５０：逡逑ｃ邋４０邋－W霸｜逡逑＾邋３０－逦１９．１８％逡逑Ｑ邋２０－逡逑１0＾逡逑０逦＾逦＾邋ｊ邋＾？＊＾＊＊Ｐ邋ｉ逦；逡逑＜７５逦７５－１５０邋１５０？２５０逦＞２５０逡逑Ｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙ，邋ｐｍ逡逑图２－ｌ煤泥颗粒的粒度分析逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｐａｒｔｉｃｌｅ邋ｓｉｚｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｃｏａｌ邋ｓｌｕｒｒｙ逡逑由图２－１可以看出，该洗煤废水中的微细煤泥颗粒（＜邋７５邋ｐｍ）的含量较高，逡逑约为６９．７６％，粒径在７５？１５０邋（ｉｍ的煤泥颗粒含量为１９．１８％，粒径在１５０？２５０邋ｐｍ逡逑的煤泥颗粒含量仅为２．５９％，而粒径大于２５０邋（ｉｍ的煤泥颗粒含量为８．４７％。这是逡逑由于洗选过程中所用的原煤一陕北长焰煤地质年代较短，煤化程度较低，灰分较逡逑多，易于粉碎，，致使微细煤泥颗粒（＜邋７５邋ｐｍ）含量较高，这些煤泥颗粒对该洗煤逡逑废水的水质特性起到决定作用

２．１．３洗煤废水的煤泥矿物组成分析逡逑为了能有效的去除洗煤废水中的煤泥颗粒，从而达到洗煤废水处理的目的，逡逑必须对洗煤废水中煤泥的矿物组成进行分析。图２－２为１００邋ｍＬ洗煤废水在８０°Ｃ下逡逑干燥后所得干煤泥的ＸＲＤ图谱。逡逑３０００－Ｉ逦逡逑■逦■逦Ｃ逡逑２５００－逦？逦Ｓｉ０２逡逑？邋ＡＩ２0３逡逑２０００－逦Ａ逦Ｆｅ３０４逡逑含逦%煎危疲澹玻埃冲义希保保担

本文编号：2641458