利用粉煤灰的吸附作用處理焦化廢水

1、利用粉煤灰的吸附作用處理焦化廢水摘要: 焦化廢水是一種高濃度、多組分的難降解工業(yè)廢水，其中含有大量有毒有害的物質(zhì)。隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，其治理越來(lái)越受到重視。但是也正因?yàn)槠浜械碾y生物降解的有機(jī)物，使焦化廢水的治理成為廢水處理領(lǐng)域的一大難題。利用粉煤灰作吸附劑， 結(jié)合石灰對(duì)焦化廢水進(jìn)行深度處理， 考察了ph 值、藥劑投加量、吸附時(shí)間等因素對(duì)處理效果的影響， 得出最佳處理?xiàng)l件為: 廢水ph 值為5 左右時(shí)， 每100 ml 廢水中加入粒徑為100目以上的粉煤灰15 g， 生石灰0。25 g， 吸附時(shí)間為1 h。處理后焦化廢水的cod 可達(dá)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(gb8978- 96) 中一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)

2、， nh3- n 可達(dá)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(gb8978- 96) 中二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵詞: 粉煤灰； 再利用； 焦化廢水； 深度處理； 吸附1、前言焦化廢水是在煤制焦炭、煤氣凈化和焦化產(chǎn)品回收的過(guò)程中所產(chǎn)生的含芳香族化合物與雜環(huán)化合物的典型廢水。有機(jī)污染物以酚類化合物為主,占有機(jī)污染物的一半以上,另外還有多環(huán)芳香族化合物和含氮、氧、硫的雜環(huán)化合物等;無(wú)機(jī)污染物主要以氫化物、硫氫化物、硫化物、氨鹽等為主,屬有毒有害高濃度有機(jī)廢水,處理難度很大,尤其是未經(jīng)脫酚蒸氨除油處理的廢水,酚、nh3一n、油含量都很高,處理工藝復(fù)雜.運(yùn)行費(fèi)用高,而且最終出水cod、nh3一n、油難以達(dá)標(biāo)排放。因此,焦化廢水的大

3、量排放,不僅對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染,而且會(huì)直接威脅到人類的健康。許多物質(zhì)不但難以生物降解,通常還是直接或間接的致癌物質(zhì)。目前,對(duì)焦化廢水的治理方法很多,有混凝法、吸附法、污泥法、濕式催化氧化法,三維三相電極處理等方法。國(guó)內(nèi)外處理焦化廢水主要依靠活性污泥法， 但效果不太理想， 近幾年由于環(huán)保要求的提高， 特別是對(duì)廢水中氨氮排放濃度提出了更高的要求。因此， 找到一種廉價(jià)可行的深度處理方法顯得尤其重要。綜合利用我市的粉煤灰，變廢為寶。對(duì)于節(jié)約能源和原材料，提高資源的綜合利用率具有十分重要的意義。通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)粉煤灰的吸附能力，為以后對(duì)其性能進(jìn)行改良做準(zhǔn)備。粉煤灰是冶煉廠、化工廠和燃煤電廠排放的硅鋁酸鹽殘?jiān)?/p>

4、， 我國(guó)每年排放的粉煤灰超過(guò)1 億噸， 且逐年上升。據(jù)有關(guān)報(bào)道1， 2 ， 我國(guó)目前粉煤灰的利用率不到30%， 大多用于筑路和建筑等。本研究回收利用粉煤灰， 結(jié)合石灰對(duì)某焦化廠的廢水進(jìn)行了深度處理， 此工藝依據(jù)以廢治廢的原則， 實(shí)現(xiàn)了資源的綜合利用。2、文獻(xiàn)綜述：粉煤灰的用途非常廣闊，不僅可以利用其吸附性處理廢水，還可以生產(chǎn)建材產(chǎn)品、用作路基混合料、修筑路堤，建筑工程中用于砂漿和混凝土中作摻合料，也可以用于回填、改良粘性土壤，甚至從粉煤灰中還可以提取高附加值產(chǎn)品等。目前，我市粉煤灰的綜合利用還是供作水泥原材料、路基混合料等。據(jù)景德鎮(zhèn)發(fā)電有限公司初步統(tǒng)計(jì)，每年綜合利用粉煤灰17萬(wàn)噸（其中干灰10

5、萬(wàn)噸、濕灰、灰渣7萬(wàn)噸），粉煤灰利用率為年排廢渣總量的31%左右。其中，7萬(wàn)噸用于制磚和建筑工程砂漿慘和料，10萬(wàn)噸主要用于錦溪水泥有限公司生產(chǎn)水泥。景德鎮(zhèn)市煤矸石和粉煤灰的綜合利用率按當(dāng)年產(chǎn)生的廢棄資源的綜合利用情況來(lái)計(jì)算，雖然達(dá)31%，但與發(fā)達(dá)地區(qū)和我省先進(jìn)地區(qū)50-60%甚至90%的綜合利用率相比，差距相當(dāng)大。因此，開(kāi)展兩煤的綜合利用技術(shù)的研究就顯意義重大。1 實(shí)驗(yàn)部分1.1 主要儀器和試劑( 1) 實(shí)驗(yàn)儀器: 數(shù)字式ph 計(jì)、磁力攪拌器、恒溫振蕩器、錐回流裝置、凱氏定氮儀、50 ml 酸式滴定管、秒表等。( 2) 試劑: 10%naoh 溶液， 10%hcl 溶液， 粉煤灰， 石灰，

6、焦化廢水( 氨氮含量為77。67 mg/l， cod為145。91 mg/l) 。1.2 檢測(cè)方法氨氮: 滴定法(gb7478- 87) ；cod: 重鉻酸鉀法(gb11914- 89) ；1.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容( 1) 取一定量的粉煤灰， 去除塊狀大顆粒， 洗去油污后過(guò)濾、烘干， 磨碎后分別用80、100、140、160、200 目的銅篩篩分。( 2) 20 時(shí)， 取焦化廢水100 ml， 置于250 ml的錐形瓶中， 加入一定量的粉煤灰和生石灰， 恒溫振蕩(振蕩頻率200 次/min) 一定時(shí)間后抽濾， 取樣測(cè)定廢水中剩余氨氮和cod 的濃度。2 結(jié)果與討論2.1 最佳粉煤灰粒徑的選擇室溫下，

7、在100 ml 焦化廢水水樣分別投加15 g篩分目數(shù)為80 以下， 80 100， 100 140， 140 160，160200， 200 以上的粉煤灰， 待與水樣混合后再加入0。25g 的石灰， 恒溫振蕩吸附1 h， 水樣ph 值為7左右。圖1 結(jié)果表明， 粉煤灰的顆粒越細(xì)， 吸附氨氮的效果越好。這是因?yàn)榉勖夯揖哂卸嗫仔越Y(jié)構(gòu)， 其物理吸附效果主要取決于粉煤灰的多孔性及其比表面積3， 4。粉煤灰的顆粒越細(xì)， 其比表面積越大， 吸附效果越好。但是， 粒徑大于100 目之后， 粉煤灰對(duì)cod的去除率降低， 氨氮的去除效果也趨向穩(wěn)定。在該實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)， 粉煤灰粒徑為100140 目時(shí)， 氨氮和cod

8、 去除率達(dá)到最高， 吸附效果最佳。粒徑( 目)2.2 ph 值對(duì)粉煤灰處理效果的影響室溫下， 分別取100ml 焦化廢水， 用鹽酸和naoh溶液調(diào)節(jié)至不同的ph 值后， 加入15 g 粒徑為200目的粉煤灰和0。25 g 的石灰， 恒溫振蕩吸附1 h， 考察水樣ph 值對(duì)粉煤灰處理效果的影響。由圖2 看出， 水樣ph 值對(duì)粉煤灰吸附效果影響很大， 偏酸性條件下可達(dá)到較好的去除氨氮和cod 的效果。這是因?yàn)樵谒嵝詶l件下， 粉煤灰次生的帶正電荷的硅酸鋁、硅酸鈣、硅酸鐵之間， 可形成離子交換或離子對(duì)的化學(xué)吸附6 ， 這對(duì)氨氮和cod 的去除更有效。在ph 值為5 左右時(shí)， 氨氮的去除率最高達(dá)74。4

9、8%， 含量由77。67 mg/l 降至19。8 mg/l， 達(dá)到了國(guó)家工業(yè)廢水二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)(gb8978 - 1996)， 此時(shí)cod 的含量?jī)H為49。8 mg/l， 可達(dá)到國(guó)家工業(yè)廢水一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)(gb8978 - 1996)。由于原水樣ph 值約為7 左右，采用粉煤灰吸附處理廢水時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)ph 值至5 左右可以達(dá)到較好的處理效果。ph 值圖2 ph 值對(duì)粉煤灰處理效果的影響2.3 粉煤灰最佳加入量的確定分別用不同量的粉煤灰吸附處理100 ml 的水樣， 石灰加入量為0。25 g， 均在室溫下， 恒溫振蕩1 h，抽濾， 測(cè)定水樣中剩余氨氮和cod 的濃度。實(shí)驗(yàn)表明， 粉煤灰的加入量對(duì)吸附效果

10、有明顯影響。由圖3看出， 隨著粉煤灰加入量的增加， 氨氮和cod 的去除率趨于增大。但當(dāng)粉煤灰加入量大于15 g 時(shí)， 氨氮去除率開(kāi)始降低。在投加量為15 g 時(shí)， 氨氮去除率達(dá)到最高， 含量可降為35。62 mg/l， 此時(shí)， cod 的含量降為85。57 mg/l， 已達(dá)到國(guó)家工業(yè)廢水一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)(gb8978 - 1996)?？紤]到粉煤灰量過(guò)大會(huì)造成反應(yīng)池體積大， 土建成本較高， 同時(shí)淤泥量大。因此， 試驗(yàn)選擇100 ml 水樣中粉煤灰的最佳加入量為15 g。粉煤灰的加入量( g)圖3 粉煤灰的加入量對(duì)廢水處理效果的影響2.4 吸附時(shí)間對(duì)粉煤灰處理效果的影響室溫下， 分別用15 g 粉煤

11、灰和0。25 g 石灰在恒溫振蕩器上吸附處理100 ml 廢水水樣， 用30、60、90、120、150 min6 個(gè)時(shí)間段， 均不調(diào)節(jié)水樣ph 值，抽濾后測(cè)定水樣中剩余氨氮和cod 濃度。粉煤灰基本以大孔徑為主， 在持續(xù)振蕩條件下， 污染物能較快地在大孔隙內(nèi)擴(kuò)散； 隨時(shí)間的增加， 污染物可由大孔徑擴(kuò)散進(jìn)入小孔徑的孔隙。圖4 所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明， 隨著吸附時(shí)間增加， 氨氮去除率趨于增大， cod去除率逐漸下降， 而處理后cod 的含量均降在100mg/l 以下， 達(dá)到了國(guó)家工業(yè)廢水一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)(gb8978- 1996) 。吸附處理60 min 后， 氨氮即可降低至40 mg/l 以下， 達(dá)到

12、了國(guó)家工業(yè)廢水三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)(gb8978- 1996) 。由于隨著吸附時(shí)間繼續(xù)增加，cod 去除率不斷下降， 故選擇吸附時(shí)間為60 min。吸附時(shí)間(min)2.5 生石灰加入量的確定取焦化廢水100 ml， 加入15 g 粉煤灰， 再分別加入0。05、0。15、0。25、0。35、0。45、0。5 g 的石灰， 在室溫下恒溫振蕩吸附60 min 后， 靜置， 測(cè)得水樣中氨氮和cod 的含量如圖5 所示。由圖可以看出， 石灰加入量為0。25 時(shí)， 氨氮的去除率最高， 其含量可降低至37。18 mg/l， 達(dá)到了國(guó)家工業(yè)廢水三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)(gb8978- 1996) 。隨著石灰加入量的增加， 氨氮

13、去除率降低， cod 的去除率趨于穩(wěn)定。因此， 試驗(yàn)選擇100 ml 水樣中石灰的最佳加入量為0。25 g。3 結(jié)論( 1) 粉煤灰生石灰組合工藝對(duì)廢水中的氨氮具有較強(qiáng)的吸附作用。在100 ml 焦化廢水中， 粉煤灰的最佳用量為15 g， 生石灰的最佳用量為0。25 g，粒徑范圍在100 目以上的粉煤灰對(duì)氨氮的去除率最高， 由于粉煤灰中100 目以上的顆粒占70%以上，出于經(jīng)濟(jì)目的， 可以直接用未篩選的粉煤灰作為吸附劑。ph 值在5 左右， 氨氮去除效率在70%以上。振蕩時(shí)間以1 小時(shí)為宜。( 2) 此工藝可有效處理焦化廢水， 廢水經(jīng)該工藝處理后， 水樣中氨氮濃度由77。67 mg/l 降至2

14、5 mg/l 以下， 可以達(dá)到國(guó)家工業(yè)廢水二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)(gb8978 - 1996) ， cod 的含量均降至100 mg/l 以下， 達(dá)到了國(guó)家工業(yè)廢水一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)(gb8978 -1996) ?？梢?jiàn)， 粉煤灰具有相當(dāng)大的吸附能力， 將其回收利用于廢水處理方面具有廣闊的應(yīng)用前景， 少量石灰的加入可以減少粉煤灰的用量， 調(diào)節(jié)廢水的酸性處理環(huán)境， 使得出水ph 值為8 左右， 而且加強(qiáng)了氨氮的去除效果。4、結(jié)果與討論以及建議通過(guò)一周的實(shí)驗(yàn)，我感覺(jué)自己學(xué)到不少東西，焦化線各種廢水的水質(zhì)取決于焦化工藝，故應(yīng)深入調(diào)查，在對(duì)污染源做細(xì)致分析的基礎(chǔ)上精心地設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：焦化廢水水量和水質(zhì)

15、變化大，有的廢水處理工程在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)水量、水質(zhì)均衡和分質(zhì)預(yù)處理重視不夠，造成系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定甚至不能正常運(yùn)行。焦化廢水可生化性差，生化宜采用水解酸化生物接觸氧化法或sbr法，應(yīng)保證足夠的生化時(shí)間。應(yīng)從清潔生產(chǎn)的角度出發(fā)，協(xié)助生產(chǎn)技術(shù)人員改進(jìn)生產(chǎn)工藝、改良焦化材料配方、強(qiáng)化生產(chǎn)管理，以減少污染物排放。這次實(shí)驗(yàn)，使我更深刻地了解到了實(shí)驗(yàn)的重要性，通過(guò)自己動(dòng)手我更加體會(huì)到了“學(xué)以致用”這句話的道理，同時(shí)也希望學(xué)院多給我們一些這樣實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)。有感思，就有收獲，有感思就意味著有提高，我從心里感到無(wú)比的快樂(lè)，因?yàn)槲腋冻隽耍业玫搅恕?實(shí)驗(yàn)恰恰是提高我們動(dòng)手能力的最好途徑，也為們今后走上社會(huì)打下基礎(chǔ)。在這一次綜合性實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，我真正感覺(jué)到這次設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對(duì)我的幫助，我深深體會(huì)到科技知識(shí)的重要性，我也感到所學(xué)的知識(shí)不是很深，動(dòng)手的能力不是很強(qiáng)，面對(duì)問(wèn)題解決問(wèn)題的能力還有待加強(qiáng)?？偟膩?lái)說(shuō)，這次設(shè)計(jì)對(duì)于我以后學(xué)習(xí)，工作的影響是很