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利用焦化废水中水洗煤对煤的可浮性影响研究

郑西强

   焦化行业是用水和环境污染最为严重的行业之一,长期以来对于焦化废水的治理只注重末端治理技术的开发,以焦化废水达标排放为目的。随着水环境容量的递减及对生态要求的日益严格,急需开发、研究和应用新型废水生物处理工艺和焦化废水的回用技术。本选题依据循环经济理念,利用煤焦化基地的产业链对水质的不同要求,提出大循环思路:洗煤因蒸发等原因产生的吨煤水耗为0.2m3/吨煤(以闭路循环为标准),为接纳焦化废水回用提供了有效空间。将焦化废水生化处理后作为洗煤补水,引入选煤厂洗水闭路循环系统,利用煤粉吸附处理和絮凝沉降处理焦化废水难生物降解的污染物,实现焦化废水大循环零排放新工艺。 开发利用洗煤厂洗水闭路循环系统实现焦化废水大循环零排放新工艺,需考察焦化中水对浮选有无不良影响。通过对三家焦化废水二级出水中主要污染物分析与总结,利用两种煤粉对模拟焦化废水二级出水中主要污染物的吸附性能研究,对废水中主要微生物的疏水比率的测定,污染物吸附后对煤表面性质影响和煤的可浮性影响的研究,可以得出以下结论: (1)煤粉对模拟废水中有机物的吸附去除率焦煤略高于肥煤,煤粉(-0.5mm)吸附容量0.1094~0.1544 mg/g;焦煤吸附苯酚、肥煤吸附喹啉符合Freundlich吸附等温式、焦煤吸附喹啉则符合Langmuir等温式;不同煤种和不同粒度煤粉吸附有机物的反应动力学特性相似,均较好符合二级反应动力学模型,R2=0.990±0.008;吸附过程以液膜扩散为速率控制步骤;在不同温度下得到了焦煤吸附苯酚的速率常数方程lnk=188.54e-11.64/(RT),吸附活化能Ea=11.64kJ/mol. (2)生化法处理废水二沉池出水中微生物的疏水亲水性对中水深度处理和回用影响很大。通过对三种萃取剂的比较,选择最佳的菌液、萃取剂配比,确定分离条件,得出四氯化碳吸附微生物的能力较强,菌体在四氯化碳-水界面和四氯化碳层能维持长时间稳定;稀释控制待测菌液浓度;菌液、萃取剂配比为2.67(菌液:萃取剂=12ml:4.5m1)为最佳;采用低转速离心(1000r/min.10min)分离条件利用该方法对实际焦化废水中主要微生物进行疏水比率测定,并研究硝化细菌和反硝化细菌在不同的pH、温度、生长周期时的疏水性;通过试验发现,微生物的疏水比例随pH、温度、生长期、灭活与否变化,硝化细菌的疏水比例>60%,反硝化细菌的疏水比例<20%。 (3)采用Zeta电位和油水润湿速度比(OHR)研究煤粉吸附焦化中水主要污染物氨氮、苯酚、喹啉和微生物后,表面电性、煤表面疏水性、可浮性变化趋势。分析煤吸附单一污染物后其表面特性的变化,试验结果表明:污染物吸附改变了煤浆的Zeta电位,变化显著:未吸附时Zeta为-17.27mv,吸附后依次为吸附硝化菌-21.88mv~-26.62mv、喹啉-25.21mv~-29.47mv、苯酚-27.39mv~-32.58 mv、氨氮-32.13mv~-38.53mv、反硝化菌-38.80mv~-43.40mv。煤泥悬浮液ξ电位研究表明微生物优先于矿物吸附煤表面,微生物对煤泥悬浮液有絮凝作用,有利于煤泥的沉降;煤吸附疏水性硝化菌及喹啉,煤表面疏水性提高。氨氮、苯酚在吸附量分别达到一定量后,对煤表面疏水性的负面影响显现;亲水性反硝化菌吸附使煤表面疏水性明显变差。红外光谱分析表明污染物对煤粉表面疏水性的影响主要是取决于吸附质本身所表现的亲、疏水性官能团。 (4)采用单元浮选试验考察焦化中水中各主要污染物对煤可浮性的影响,结果发现:焦化中水中氨氮和苯酚对煤的浮选产生负影响,随着浓度增加,精煤产率和灰分也相应的提高,浮选完善指标也趋于下降,但在一定浮选药剂量下,氨氮、苯酚对精煤的产率和灰分影响较小,通过改变浮选药剂的投加量和配比,可以使焦化中水中氨氮对煤的可浮性影响忽略。喹啉对煤的浮选产生正向影响,在相同药剂量下,废水中喹啉浓度越高,浮选完善指标呈上升趋势,提高3-4个百分点;精煤灰分持平的情况下,精煤产率略有提高。证明了煤粉吸附喹啉能改善了煤的表面疏水性。煤粉吸附焦化中水中硝化菌和反硝化菌,其浮选精煤产率和灰分变化各不相同。原水中含有硝化菌时,精煤灰分要小于清水浮选灰分,且浮选完善指标也随菌液浓度的增加而提高;而反硝化菌却与之相反,反硝化菌使得精煤产率随菌液浓度增大而降低,精煤灰分却逐渐增大。说明硝化菌吸附有利于煤的浮选,反硝化菌则对煤的可浮性有不利影响。……   
[关键词]:焦化废水;煤粉;苯酚;喹啉;微生物;吸附动力学;疏水性;可浮性
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:安徽工程大学2010年