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焦化廢水處理焦粉綜合利用技術(shù)

  隨著我國(guó)對(duì)焦化行業(yè)環(huán)保要求的提高,焦化行業(yè)“三廢”治理問(wèn)題逐漸成為制約企業(yè)發(fā)展的重要因素,其中焦化廢水因其產(chǎn)量大、危害高、處理難成為焦化行業(yè)亟待解決的問(wèn)題。生產(chǎn)每噸焦炭焦化廢水產(chǎn)量約0.3~0.4t, >

 ?、俳?fàn)t煤氣冷凝液進(jìn)行了廢氨回收處理的剩余氨水。

 ?、诮?fàn)t煤氣中的化學(xué)產(chǎn)品回收和精制過(guò)程中工藝介質(zhì)的分離水。

 ?、垩h(huán)系統(tǒng)排水、水封水、沖洗水。

 ?、軓S區(qū)生活污水等。焦化廢水含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等幾十種污染物,成分復(fù)雜,污染物濃度高、色度高、毒性大,性質(zhì)非常穩(wěn)定,是一種典型的難降解有機(jī)廢水。

  現(xiàn)階段焦化企業(yè)對(duì)焦化廢水的處理工藝一般為:物化處理→預(yù)處理→常規(guī)處理→熄焦。其中物化處理主要是工藝段的“脫酚、蒸氨”,預(yù)處理主要是混凝、除油,常規(guī)處理主要是生化處理(A2/O等)+混凝沉淀,出水進(jìn)行濕法熄焦,這樣看似達(dá)到焦化廢水的“零排放”,實(shí)則用于熄焦的廢水蒸發(fā)對(duì)環(huán)境造成了較大的破壞。隨著干法熄焦的推廣,焦化廢水已再無(wú)出路,必須為企業(yè)回用,然而早期的常規(guī)處理工藝對(duì)氨氮和COD等物質(zhì)去除能力有限,很難達(dá)到嚴(yán)格的回用水質(zhì)要求。歸納焦化企業(yè)廢水處理存在的主要問(wèn)題主要有以下方面:焦化廢水含有大量難生物降解有機(jī)物,需要配合高級(jí)催化氧化等化學(xué)處理,導(dǎo)致廢水處理成本偏高。經(jīng)過(guò)生化處理后,氨氮可有效去除,但COD去除有限且色度過(guò)高,增大了后續(xù)深度處理回用的難度。如何使焦化廢水在較低成本投入下取得良好的處理效果以達(dá)到回用目的成為現(xiàn)今行業(yè)研究的課題。

  焦粉是破碎焦炭過(guò)程中產(chǎn)生的粒徑小于5mm的焦炭。焦粉作為焦化企業(yè)副產(chǎn)品之一,約占焦炭成品的4%,主要 >

  1、焦粉活化改性

  焦粉與活性炭相比孔隙較少,吸附能力較差,因此需要通過(guò)改性活化增強(qiáng)其吸附能力。張彩榮等用焦粉及煤焦油為原料,經(jīng)過(guò)高溫炭化活化制備出中孔大孔發(fā)達(dá)的焦粉活性炭材料。雒和明等在活化時(shí)間80min,活化溫度900℃,KOH與廢棄焦粉的質(zhì)量比為4,焦粉粒徑小于0.05mm條件下制備出亞甲基藍(lán)吸附值遠(yuǎn)高于凈水炭的焦粉活性炭,產(chǎn)率為35.6%。田陸峰、張勁勇將焦粉經(jīng)過(guò)高溫活化后,再分別利用H2SO4、HNO3和NaOH改性,表明不同的改性劑有不同的改性機(jī)理,酸改性能較好地提高焦粉的吸附性能。

  將焦粉活化改性生產(chǎn)焦粉活性炭可替代商品活性炭是焦化廠實(shí)現(xiàn)焦粉綜合利用處理焦化廢水的可行方法,但活化改性工藝將導(dǎo)致水處理成本增加。

  2、焦粉直接作為吸附劑

  國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量關(guān)于焦粉直接作為吸附劑處理焦化廢水的研究,其中有將焦粉用于生化處理后的深度處理工藝。還有將焦粉用于吸附未經(jīng)生化處理的焦化廢水。各研究者在焦粉吸附條件如:焦粉投加量,焦粉粒徑,吸附時(shí)間以及pH值等方面做了以下研究。

  2.1 焦粉投加量

  在焦粉投加量對(duì)吸附效果的影響研究中,其他條件基本相同時(shí)(吸附時(shí)間為3h,焦粉粒徑為0.1~2mm),焦粉投加量越大,吸附效果越好。李婭以生化處理后的焦化廢水(COD約為275mg/L,色度1396°,pH值為4)為研究對(duì)象,在焦粉投加量為100g/L時(shí),COD去除率為70%,色度去除率75%。徐淵皓以生化處理二沉池出水(COD約為200mg/L,pH值為4)作為研究對(duì)象,在焦粉投加量為133g/L時(shí),COD去除率為71%。陳鵬等以生化處理+催化氧化出水(COD約為60~80mg/L,色度40~50倍)為研究對(duì)象,在焦粉投加量為80g/L時(shí),COD去除率為37.4%,色度降低至23倍。余柏林等以生化處理出水(COD約為176mg/L,pH值為7~9)作為研究對(duì)象,以焦粉為濾料,1t焦粉過(guò)濾200t廢水(濾料量為5g/L),COD去除率為60%。

  張洪恩等以除油蒸氨處理后的焦化廢水(COD約為3750mg/L,pH值為8)為研究對(duì)象,在焦粉投加量為20%,即200g/L時(shí),吸附時(shí)間為1min,COD去除率為60%。MoheZhang等以焦化廢水(COD約為16000mg/L,色度25000°,pH值為9.1)為研究對(duì)象,在焦粉投加量為200g/L時(shí),吸附時(shí)間為6h,COD去除率為91.6%,色度去除率為90%。

  2.2 焦粉粒徑

  在焦粉投加量對(duì)吸附效果的影響研究中,其他條件基本相同時(shí),李婭、陳鵬、余柏林、張洪恩研究表明焦粉粒徑為0.1~0.2mm吸附效果最好,徐淵皓研究表明焦粉粒徑為2.2mm吸附效果最好。隨著焦粉粒度的增大,其比表面積和氣孔率明顯降低,有效吸附能力下降,因此焦粉粒度越小吸附性越好。

  2.3 吸附時(shí)間

  李婭、徐淵皓、余柏林研究表明在勻速攪拌條件下,3h為吸附的最佳時(shí)間。吸附時(shí)間過(guò)短,由于受焦粉吸附速率的影響,廢水中有機(jī)物不能在焦粉表面被充分吸附,吸附處理后的出水和色度均不達(dá)標(biāo)。吸附時(shí)間過(guò)長(zhǎng),單位質(zhì)量焦粉的水力負(fù)荷就會(huì)減小,焦粉用量隨之增大。

  2.4 pH值

  李婭、徐淵皓、陳鵬研究表明pH值為2~4時(shí),焦粉對(duì)COD去除率更高。廢水呈酸性更有利于焦粉發(fā)揮吸附作用,這也與前面所述焦粉酸性改性增強(qiáng)吸附能力相吻合。張洪恩研究表明廢水pH值對(duì)焦粉吸附去除COD、揮發(fā)酚幾乎沒(méi)有影響。

  3、存在的問(wèn)題

  3.1 投加量

  在各研究中,使焦化廢水COD去除率為40%到75%的焦粉投加量為80g/L到200g/L(吸附時(shí)間約為3h)。然而在實(shí)際工程中,噸焦產(chǎn)生廢水為0.3~0.4t,噸焦產(chǎn)焦粉約為4%,可用于焦化廢水處理的焦粉約為1%~2%,加上焦化生產(chǎn)間歇周轉(zhuǎn),在僅用自產(chǎn)焦粉的情況下,投加量大于80g/L都是不合理的。

  3.2 投加方式

  一些研究者在發(fā)明專利中對(duì)焦粉投加方式以及工業(yè)生產(chǎn)模式進(jìn)行了設(shè)計(jì)。劉憲將焦粉替代活性炭裝在吸附塔中進(jìn)行吸附,吸附時(shí)間為3~4h,一旦吸附飽和,過(guò)濾設(shè)備中的焦粉更換無(wú)法進(jìn)行機(jī)械化操作,完全是間歇式的加入和排出,人工用量和強(qiáng)度都極大。而且該設(shè)計(jì)未考慮過(guò)濾速度問(wèn)題,若使用其推薦的方法所需吸附塔數(shù)量極大,實(shí)際布置操作都有一定難度。余柏林、凌亮以投加裝置將焦粉加入反應(yīng)器(池)內(nèi)進(jìn)行吸附的方法也值得商榷,因?yàn)榻狗?>

  4、結(jié)論與展望

  綜上所述,焦粉對(duì)焦化廢水中的污染物有較強(qiáng)的吸附能力,但焦粉的投加量和投加方式存在一定的問(wèn)題。后續(xù)的研究應(yīng)該對(duì)焦粉物化性質(zhì)進(jìn)行更深入的分析,篩選吸附能力強(qiáng)的焦粉,并對(duì)焦化廢水分級(jí)分類處理,做到焦化企業(yè)自產(chǎn)焦粉的合理利用。另外,焦粉投加工藝應(yīng)經(jīng)濟(jì)實(shí)用、操作簡(jiǎn)便、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,這對(duì)該工藝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。

  國(guó)內(nèi)關(guān)于焦粉處理焦化廢水的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)較少,技術(shù)尚未成熟,各操作參數(shù)有待于優(yōu)化論證。但不可否認(rèn)的是焦粉有著巨大的使用價(jià)值,應(yīng)進(jìn)行更多的研究最終實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化,突破焦化企業(yè)環(huán)保難關(guān)。( >

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