煤化工废水中油泥的聚结分离及油泥中铝资源的再生利用研究

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煤化工废水是一类典型的处理难度高的废水,表现出高悬浮物、高含油量、高酚氨等多组分共存的水质特性。废水中油含量一直稳定于1700 mg/L~2000mg/L,SS的含量一直稳定于1500 mg/L~2000 mg/L。其中,高浓度的油及油泥如果不能够有效的分离与回收,不仅造成资源物质的浪费,而且使得固体难以沉降,分离难度大,阻碍后续工艺的正常运行。因此,油及油泥的有效去除是煤化工废水预处理中亟待解决的一个实际问题。针对上述问题,本研究制备了一种无机、有机复合材料,探究了复合材料对废水中油及油泥的去除效果以及对废水中有机物的去除特性,同时对分离出的油泥进行理化特性分析,并通过热解活化法实现了油泥中铝资源资源化处置利用,以期望能够找到一种高效、低成本且处理效果稳定的煤化工废水中油泥的预处理方法以及油泥的资源化处置方法。主要研究结果如下:(1)试验通过对不同类型的铝盐、铁盐、钙盐以及高分子聚合物进行筛选复合,制备了多种高电荷、低聚合度的无机材料和低电荷、高聚合度的有机材料,分析比选了多种复合材料对废水中油泥的聚结分离效果。从中筛选出最优的一种无机、有机复合材料,当无机复合材料投加量为10 g/L,有机复合材料投加量为15 mg/L时,油泥的去除效果最好,其中油的去除率稳定于48%~50%左右,SS的去除率稳定于95%~98%左右。(2)将复合材料应用于现场中试试验研究,结果表明:经过现场10轮次的间歇运行,出水油含量仍保持在900 mg/L~1100 mg/L,油的去除率稳定于45%~50%;出水SS含量保持在25 mg/L~250 mg/L,SS的去除率稳定于95%左右。因此,复合材料对油泥的去除表现出较好的稳定性。(3)对油泥去除前后的废水进行PAHs、苯系物和酚类物质的检测分析中发现,共检测到有13种PAHs,7种苯系物,20种酚类物质。从中可以看出,各类物质含量差异很大,但是经油泥去除后均有不同程度的降低,其中PAHs总去除率为82.85%,苯系物的总去除率为41.9%,酚类物质的总去除率为37.56%。综合分析可见,油泥去除过程对PAHs类物质的去除效果更好。(4)为实现油泥的资源化与无害化处置与利用,因此,对油泥的理化特性进行分析。从XRF分析结果发现,油泥中有丰富的铝资源可实现资源化的回收,基于此,采用热解活化法与酸碱联合法对油泥进行处理,通过单因素法确定了铝资源的最佳再生条件,其中,热解温度750℃,热解时间为2h,活化剂选择为Na2CO3,油泥与活化剂物料比为1:1,酸浸时间为1.5h、酸浸浓度为12%、酸浸温度为65℃,在此条件下,从油泥中提取铝资源最大提取率可达到82%。(5)探究铝基吸附剂对氟化物的吸附性能,结果表明铝基吸附剂具有良好的吸附性能以及较快的吸附速率;对其吸附进程用吸附模型拟合,表明吸附过程属于化学吸附,其最大饱和吸附容量为11.67 mg/g;通过对不同p H条件下的对氟化物的去除效果分析,p H对F-的吸附有重要影响,但适用的最佳p H范围较窄;探究共存阴离子浓度对氟化物的吸附影响时,结果表明阴离子存在对其影响的先后顺序为PO43->Cl->SO42->NO3->HCO3-;对吸附剂进行洗脱再生8次后,去除率仍然可以保持在90%以上;对其进行表征分析,发现吸附剂具有大的比表面积和孔径结构,其吸附进程受静电吸引及离子交换等作用。
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