焦化廢水制備的煤泥水煤漿的成漿性

第20卷第1期黑龍江科技學(xué)院學(xué)報Vol 20 No. 12010年1月Journal of Heilongjiang Institute of Science& TechnologyJan.2010文章編號:1671-0118(2010)01-0018-05焦化廢水制備的煤泥水煤漿的成漿性周?chē)?王彥彪(黑龍江科技學(xué)院資源與環(huán)境工程學(xué)院,哈爾濱150027)摘要:針對焦化廢水中污染物濃度高、難以處理的現狀,利用蒸氨廢水和煤泥制備水煤漿,并與自來(lái)水、不同處理階段的焦化廢水制備的煤泥漿進(jìn)行對比,分析煤泥水煤漿的威漿性。結奡表明:蒸氨廢水與煤泥制備的水煤漿的穩定性、流變性、發(fā)熱量均優(yōu)于自來(lái)水,且前者添加劑用量比后者減少0.4個(gè)百分點(diǎn);焦化廢水中酚類(lèi)物質(zhì)和氬氦對煤泥的成漿性有一定的分散穩定作用;添加劑用量一定時(shí),厭氧池出口水樣與煤泥制備的漿體的流變性最優(yōu)。該硏究為焦化廢水的回收利用提供了參考。關(guān)鍵詞:水煤漿;焦化廢水;煤泥;成漿性圖分類(lèi)號:X784;TQ534.4文獻標識碼:ASlurryability of coalslime water slurry with coking waste waterZHOU Guojiang, WANG YanbCollege of Resources and Environment Engineering, Heilongjiang Institute of Science and TechnologyHarbin 150027, China)Abstract: Aimed at a better treatment of challenging pollutant of high concentration in coking waste wa-ter, this paper introduces SCWM prepared by using ammonia wastewaler and sludge and offers an analysis ofthe slurryability of SCWM and comparison with tap water and coking waste water at different stage. The resultshows that ammonia wastewater and SCWM have much better stability, rheology and calorific value than tawater and use 0. 4 percentage points less additive than tap water. The research also indicates that benzene series and ammonia nitrogen in coking waste water have a definite dispersion and stability impact on slurryabilityof SCWM, and the application of a certain amount of additive yields a best rheology in the export water of an-aerobic tank. This study offers reference for recovery and utilization of coking waste waterKey words: coal water slurry; coking waste water; sludge; slurryability成本的問(wèn)題,還可解決煤泥對環(huán)境的污染問(wèn)題,給焦0引言化生產(chǎn)帶來(lái)良好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。因此利用焦化廢水與煤泥進(jìn)行成漿研究具有現實(shí)意義。焦化廢水中含有大量的酚類(lèi)物質(zhì)和氨氮。這些近年來(lái),眾多學(xué)者對水煤漿技術(shù)進(jìn)行研究,但物質(zhì)濃度高、難處理、污染環(huán)境進(jìn)而增加生產(chǎn)成本,是,基于工業(yè)廢水方面研究的并不多,且這些研究降低了焦化廠(chǎng)的生產(chǎn)效益。水煤漿與其他燃料一主要集中在造紙黑液方面2-5,利用焦化廢水制樣燃燒時(shí)會(huì )產(chǎn)生污染物但與直接燃煤相比,其污備水煤漿的技術(shù)很少見(jiàn)16-,而且研究尚處于初染物排放少,還可有效控制。利用焦化廢水與煤步階段?；诖?文中選用蒸氨廢水和煤泥進(jìn)行泥制備水煤漿不僅可解決焦化廢水高污染和高處理水煤漿成漿實(shí)驗研究焦化廢水對水煤漿成漿性收稿日期:2009-12-21黑龍江省哈爾濱人,教授博士,研究方向:煤化工工藝和潔凈煤技術(shù),E-mail:gi1963@tom,com第1期周?chē)?等:焦化廢水制備的煤泥水煤漿的成漿性能的影響。1.1.2煤泥實(shí)驗用煤泥選自寶泰隆公司洗煤廠(chǎng)浮選尾煤,1實(shí)驗其工業(yè)分析及元素分析見(jiàn)表2。表2煤泥的工業(yè)分析及元素分析1.1.1焦化廢水Table 2 Sludge sample proximate and elemental實(shí)驗所用焦化廢水為寶泰隆公司的蒸氨廢水,analysis of slime其處理工藝為A2/0方式,流程如圖1所示。M/% A./% V/% Fca/% Q-a/Jkg-238.130.229745637634621480.12蒸氨廢水焦炭人過(guò)謎器一酚塔}一[調節袍卜[厭氧池該煤泥的粒度分析曲線(xiàn)如圖2所示。由圖2可外排一1沉沉淀池□二沉池好氧池「見(jiàn),粒度分析曲線(xiàn)上出現兩個(gè)比較明顯的波峰,分別集中在10-11μm、30~60μm;煤泥最小粒徑小于圖1焦化廢水處理工藝流程0.1μm,最大粒徑小于200μm;當粒徑達到1.77rg1 Flow of coking waste water treatment techniqueμm時(shí),篩下率達到10%;粒徑達到18.90μm時(shí),篩下率達到50%;粒徑達到87.64μm時(shí),篩下率達蒸氨廢水是混合剩余氨水蒸餾后所排出的廢到90%。水。廢水中含有高濃度的酚類(lèi)和氨氮物質(zhì)。根據焦化廢水處理工藝,廢水首先在焦炭過(guò)濾器中過(guò)濾焦油后,進(jìn)入萃取脫酚塔,與輕油逆流接觸,其中的酚被輕油所萃取,然后進(jìn)入調節池進(jìn)行預處理,經(jīng)預處理后的廢水進(jìn)入生化處理階段。廢水首先進(jìn)入厭氧池,通過(guò)厭氧菌將其中難以生物降解的有機物酸化、水解,在此處理階段,水中酚類(lèi)10010005000得到進(jìn)一步的降解;此后廢水進(jìn)入缺氧處理階段微生物通過(guò)反硝化反應將污水中的NO2和NO3還原為N2氣并從廢水中逸出,達到脫氮目的;然圖2煤泥的粒度分布后廢水進(jìn)入好氧池,通過(guò)微生物的降解作用,酚Fig. 2 Size distributing curve of sludge氰及其他有害物質(zhì)得到了去除,并通過(guò)硝化反應將NH:氧化為NO2和NO3-,氨氮和有機物得到根據研究,制備水煤漿的固體煤粒需具有雙峰很好的降解?；炷恋沓赝ㄟ^(guò)物理化學(xué)方法對二分布特征,粒度上限大于300μm、小于200μm的含次沉淀池出水進(jìn)行處理,目地是進(jìn)一步降低二次量不低于75%。由圖2可知,該煤泥滿(mǎn)足制備水煤沉淀池出水中的懸浮物和COD漿的粒度要求。取不同處理階段焦化廢水,分析其中主要污染1.1.3添加劑物氨氮酚類(lèi)、COD的質(zhì)量濃度,結果如表1所示。實(shí)驗選取的添加劑為木質(zhì)素磺酸鈉,其用量按干基煤計算為0.6%。表1焦化廢水水質(zhì)1.2實(shí)驗方法Table 1 Water quality of coking waste water1.2.1水煤漿制備將一定質(zhì)量的添加劑和焦化廢水混合于燒杯樣品PppcoD中,待添加劑溶解后,加入煤泥,手動(dòng)攪拌至三者混蒸氨廢水598.0835,0041l8合,再在勻漿機上以1200r/min的轉速攪拌15min,調節池出口水樣540.0取下靜止15min后測定水煤漿的性質(zhì)。厭氧池出口水樣1.2.2水煤漿性能測定好氧池出口水樣35.0水煤漿表觀(guān)黏度采用NXS-11型旋轉黏度計混凝沉淀池口水樣量分數采用差減法測黑龍江科技學(xué)學(xué)報第20卷3-mI為了進(jìn)一步觀(guān)察蒸氨廢水和自來(lái)水在添加劑情況下制備漿體的流變性能,選擇制漿質(zhì)量分數為式中:m1—稱(chēng)量瓶質(zhì)量;60%的煤漿樣品進(jìn)行不同速率下的剪切,得到黏度m2煤漿質(zhì)量;與剪切速率的關(guān)系,如圖3所示。m3烘干樣品和稱(chēng)量瓶質(zhì)量。水煤漿的穩定性可由觀(guān)察法和析水率獲得。觀(guān)3000察法是實(shí)驗室最常用的評價(jià)水煤漿穩定性的方法。方法如下:將少量水煤漿樣品放在密封容器中,靜置自來(lái)水定時(shí)間,觀(guān)察其變化情況。水煤漿穩定性可分成蒸氨廢水A、B、C、D四個(gè)等級。A級:漿體穩定性最好,保持初始狀態(tài),物性均勻,無(wú)析水,無(wú)沉淀;B級:漿體的406080100穩定性尚好(或一般),存在少量的析水或少許軟沉淀;C級:漿體穩定性較差,流動(dòng)性能好,物性均勻,圖3自來(lái)水和蒸氨廢水與煤泥的成漿流變性有析水,有沉淀產(chǎn)生,產(chǎn)生的軟沉淀經(jīng)攪拌可再生,Fig 3 SCWM with ammonia wastewater and tap可滿(mǎn)足應用要求;D級:漿體穩定性最差,物性分布water about rheology明顯不均勻,產(chǎn)生硬沉淀,且無(wú)法通過(guò)攪拌再生。測定析水率時(shí),將煤泥水煤漿靜置于量筒中,由圖3可見(jiàn),隨著(zhù)剪切速率的增大,自來(lái)水和蒸定時(shí)間后,觀(guān)察量筒上部析水情況測定析水量占原氨廢水制備的煤泥水煤漿黏度均降低,但后者制備水量的百分率。的漿體具有更強的剪切變稀特性。從漿體的運輸和燃燒霧化方面看,蒸氨廢水制備出的漿體較自來(lái)水2結果與討論具有更好的實(shí)用性從流變性和穩定性方面來(lái)看,蒸氨廢水與煤泥2.1蒸氨廢水和自來(lái)水與煤泥的成漿性的成漿性要優(yōu)于自來(lái)水,蒸氨廢水中的污染因子對選取原煤泥分別與自來(lái)水和蒸氨廢水在添加劑用煤泥水煤漿的性能會(huì )產(chǎn)生一定的影響。量為06%(按干基煤計算)的條件下進(jìn)行成漿實(shí)驗。2.2不同處理階段焦化廢水與煤泥的成漿性水煤漿的質(zhì)量分數黏度以及穩定性如表3所示為進(jìn)一步研究焦化廢水中不同污染物對煤泥水煤漿成漿性的影響,取不同處理階段的焦化廢水制備不表3蒸氨廢水和自來(lái)水與煤泥的成漿性同質(zhì)量分數的煤泥水煤漿,分析其性能結果見(jiàn)表4。Table 3 SCwM with ammonia wastewater and tap water水w%/mPa*穩定性析水率/%Q=/Jkg表4不同水質(zhì)制備的煤泥水煤漿的成漿性3945Table 4 SCWM features with different quality自來(lái)水coking waste water631365B1284012%nmP沉淀情況穩定性析水率4267蒸氨廢水6247軟沉淀蒸氨廢水6598660324調節池出口水樣62428軟沉淀由表3可以看出,自來(lái)水和蒸氨廢水制得的煤軟沉淀泥水煤漿黏度均隨質(zhì)量分數的增大而升高,在質(zhì)量60289軟沉淀厭氧池出口水樣62386軟沉淀分數較低時(shí),黏度隨其增加得緩慢;當制漿質(zhì)量分數65698軟沉淀較高時(shí),前者制得煤泥水煤漿黏度急劇增長(cháng);當漿體質(zhì)量分數相同時(shí),前者的煤泥水煤漿黏度和析水率好氧池出口水樣62687軟沉淀均高于后者,但其發(fā)熱量低于后者。原因是焦化廢651086水中存在有機物,提高了水煤漿的發(fā)熱量?？梢?jiàn),自來(lái)水與蒸氨廢水均可與煤泥制備出穩定性良好的漿混凝沉淀池口水樣621120軟沉淀651887少許硬沉淀183體,但后者制得的煤泥水煤漿的穩定性?xún)?yōu)于前者。周?chē)?等:焦化廢水制備的煤泥水煤漿的成漿性由表4可以明顯看出,在制漿質(zhì)量分數和添加酸鈉參與自來(lái)水、蒸氨廢水與煤泥的制漿實(shí)驗,所得劑用量不變的情況下,不同處理階段的焦化廢水制煤漿質(zhì)量分數為60%。添加劑用量與水煤漿黏度備的煤泥水煤漿在性能上存在明顯差別。根據焦化的關(guān)系如圖5所示。廢水的處理工藝,焦化廢水中酚類(lèi)物質(zhì)、氨氮質(zhì)量濃度依次降低,但所制備漿體的黏度并沒(méi)有隨著(zhù)酚類(lèi)4500物質(zhì)氨氮的質(zhì)量濃度的降低而呈現升高或降低的自來(lái)水規律性,其黏度由大到小依次為混凝沉淀池口水樣、好氧池出口水樣、蒸氨廢水、調節池出口水樣、厭氧蒸氨廢水1500池出口水樣。并且在制漿質(zhì)量分數為65%時(shí),混凝沉淀池口水樣制備的漿體流變性變差,析水率有很大提高添加劑用量>圖4給出了制漿質(zhì)量分數為60%時(shí)的剪切黏度關(guān)系曲線(xiàn)。由圖4可以看出,制漿質(zhì)量分數添加圖5添加劑用量與水煤漿黏度的關(guān)系劑用量一定時(shí),各階段焦化廢水制備漿體的流變性Fig. 5 Relationship between apparent viscosity of有明顯差別?；炷恋沓厮畼又苽涞臐{體黏度隨剪SCWM and additives dosage切速率的增大而升高,且出現剪切變稠的特征;其他各階段焦化廢水制備的漿體黏度均隨剪切速率的增由圖5可見(jiàn),自來(lái)水和蒸氨廢水兩種水質(zhì)水煤大而降低,但降低的幅度不同厭氧池水樣制備的漿漿黏度均隨添加劑用量的增加而降低,當其降低到體在剪切變稀性能上優(yōu)于其他水樣,表現出優(yōu)越的定程度后,黏度變化趨于平緩;當添加劑用量為流變性。0.6%左右時(shí),蒸氨廢水與煤泥可制備性能穩定的漿體,而前者與煤泥的成漿性良好的添加劑用量需達3000混凝沉淀池口水樣到1%,這證明蒸氨廢水制備水煤漿較自來(lái)水優(yōu)越。2000好氧池出口水樣3結論蒸氨廢水1000調節池出口水樣(1)采用蒸氨廢水和自來(lái)水制備相同質(zhì)量分數厭氧池出門(mén)廠(chǎng)的水煤漿時(shí),前者制備的漿體黏度低于后者,但其發(fā)剪切速率/s熱量高于后者漿體的穩定性和流變性均優(yōu)于后者。(2)存在于焦化廢水中的酚類(lèi)物質(zhì)和氨氮無(wú)機圖4不同階段焦化廢水與煤泥的成漿流變性物對煤泥的成漿性產(chǎn)生一定的分散穩定作用。焦化Fig. 4 SCWM with different quality waste water廢水與煤泥制備水煤漿所需的添加劑用量比自來(lái)水減少0.4個(gè)百分點(diǎn)(3)不同階段焦化廢水與煤泥制備水煤漿,在由于焦化廢水成分復雜研究其中污染因子對質(zhì)量分數達到65%時(shí)除混凝沉淀池出口水樣與煤煤泥成漿性的影響非常困難,但可以確定的是,焦化泥制備的漿體出現少量硬沉淀外,其他水樣與煤泥廢水中酚類(lèi)物質(zhì)和氨氮無(wú)機物的存在對煤泥的成漿制備出的漿體均表現出了良好的性能,但厭氧池出性產(chǎn)生一定的分散穩定作用,這使得不同階段的焦口水樣與煤泥制備的漿體的流變性?xún)?yōu)于其他出口水化廢水制備的漿體在性能方面差別很大。樣,且隨剪切速率增大明顯變稀。觀(guān)察質(zhì)量分數為65%時(shí)蒸氨廢水與煤泥的成漿性,雖然在流變性能上不如厭氧池出口水樣制備參考文獻:的漿體,但若是制備的漿體直接用于鍋爐燃燒,不需[周長(cháng)麗,王春玉,煤泥漿的制備及燃燒特性的分析[,貴州要長(cháng)距離的輸送或長(cháng)時(shí)間的儲備,是滿(mǎn)足應用要求化工,2005,30(4):5-6的;反之厭氧池出口水樣制備的漿體則可滿(mǎn)足(21白成志,李寨旭利用造紙黑液制備水煤漿添加劑門(mén)]化工要求。環(huán)保,2002,22(1):423]徐志強,王鳳寅,崇立芹,等.用堿性造紙黑液制備水煤漿的2.3添加劑用量對水煤漿性能的影響研究[門(mén)].中國煤炭,2005,31(5):49-51黑龍江科技學(xué)院學(xué)報第20卷動(dòng)力學(xué)分析[打].煤炭轉化,2007,30(3):49-52.學(xué)院學(xué)報,2000,20(4):50-55[5]班文霞.堿法草類(lèi)造紙黑液煤漿技術(shù)的研究[J.內蒙古石油[8]木沙江,朱書(shū)全.焦化廢水制備水煤漿的技術(shù)研究[刀.中國化工,2008,(3):17-煤炭,2006,32(2):57-58[6]張明旭,閔凡飛.工業(yè)廢水水煤漿燃燒特性的熱分析綜合研究[].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2001,30(3):285(編輯荀海鑫)[7]閔凡飛,張明旭工業(yè)廢水水煤漿性能的研究[J].淮南工業(yè)(上接第17頁(yè))(4)zn的摻入促使HA易分解,使其熱穩定性ization 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