第20卷第1期黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào)Vol 20 No. 12010年1月Journal of Heilongjiang Institute of Science& TechnologyJan.2010文章編號(hào):1671-0118(2010)01-0018-05焦化廢水制備的煤泥水煤漿的成漿性周國(guó)江,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(duì)焦化廢水中污染物濃度高、難以處理的現(xiàn)狀,利用蒸氨廢水和煤泥制備水煤漿,并與自來水、不同處理階段的焦化廢水制備的煤泥漿進(jìn)行對(duì)比,分析煤泥水煤漿的成漿性。結(jié)果表明:蒸氨廢水與煤泥制備的水煤漿的穩(wěn)定性、流變性、發(fā)熱量均優(yōu)于自來水,且前者添加劑用量比后者減少0.4個(gè)百分點(diǎn);焦化廢水中酚類物質(zhì)和氬氮對(duì)煤泥的成漿性有一定的分散穩(wěn)定作用;添加劑用量定時(shí),厭氧池出口水樣與煤泥制備的漿體的流變性最優(yōu)。該研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;成漿性中圖分類號(hào):X784;TQ534.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:ASlurryability of coalslime water slurry with coking waste waterZHOU Guojiang, WANG YanbicCollege 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 wasteter, this paper introduces SCWM prepared by using ammonia wastewater and sludge and offers an analysis ofhe 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 tapwater and use 0. 4 percentage points less additive than tap water. The research also indicates that benzene se-ries and ammonia nitrogen in coking waste water have a definite dispersion and stability impact on slurryabilityof SCW, 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 water.Key words: coal water slurry; coking waste water; sludge; slurryability成本的問題,還可解決煤泥對(duì)環(huán)境的污染問題,給焦0引言化生產(chǎn)帶來良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。因此利用焦化廢水與煤泥進(jìn)行成漿研究具有現(xiàn)實(shí)意義焦化廢水中含有大量的酚類物質(zhì)和氨氮。這些近年來,眾多學(xué)者對(duì)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的生產(chǎn)效益。水煤漿與其他燃料一主要樣燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生污染物,但與直接燃煤相比,其污備中國(guó)煤化工利用焦化廢水制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CNMHG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(yàn)研究焦化廢水對(duì)水煤漿成漿性收稿日期:200912-21作者簡(jiǎn)介:周國(guó)江(1963-),男黑龍江省哈爾濱人,教授博土研究方向煤化工工藝和潔凈煤技術(shù),E-mail:-193@tom,com第1期周國(guó)江,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(yàn)用煤泥選自寶泰隆公司洗煤廠浮選尾煤,1實(shí)驗(yàn)其工業(yè)分析及元素分析見表2。1.1原料表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(yàn)所用焦化廢水為寶泰隆公司的蒸氨廢水a(chǎn)nalysis of slime其處理工藝為A2/0方式流程如圖1所示M./%AM/% V/% Fca/% Q-aNkJ kg-Cy Hy Ov Sy238130229.74563763462148012蒸氨廢過提器一極酚}L兩袍一因氧袍該煤泥的粒度分析曲線如圖2所示。由圖2可外排一沉淀池上匚沉也}[好氧池[峽氧也見,粒度分析曲線上出現(xiàn)兩個(gè)比較明顯的波峰,分別集中在10-11um、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(dāng)粒徑達(dá)到1.77rg1 Flow of coking waste water treatment technique um時(shí)篩下率達(dá)到10%;粒徑達(dá)到18.90μm時(shí),篩下率達(dá)到50%;粒徑達(dá)到87.64μm時(shí),篩下率達(dá)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和氨氮物質(zhì)。根據(jù)焦化廢水處理T藝,廢水首先在焦炭過濾器中過濾焦油后,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(diào)節(jié)池進(jìn)行預(yù)處理,經(jīng)預(yù)處理后的廢水進(jìn)人生化處理階段。廢水首先進(jìn)入?yún)捬醭?通過厭氧菌將其中難以生物降解的有機(jī)物酸化、水解,在此處理階段,水中酚類0.11.010010005000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反硝化反應(yīng)將污水中的NO2和NO還原為N2氣并從廢水中逸出,達(dá)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,并通過硝化反應(yīng)將NH氧化為NO2和NO3-,氨氮和有機(jī)物得到根據(jù)研究,制備水煤漿的固體煤粒需具有雙峰很好的降解。混凝沉淀池通過物理化學(xué)方法對(duì)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、COD的質(zhì)量濃度,結(jié)果如表1所示實(shí)驗(yàn)選取的添加劑為木質(zhì)素磺酸鈉,其用量按干基煤計(jì)算為0.6%。表1焦化廢水水質(zhì)1.2實(shí)驗(yàn)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PcoD中,待蒸氨廢水598.0835,00合中國(guó)煤化工動(dòng)攪拌至三者混速攪拌15min,調(diào)節(jié)池出口水樣540.0185.00取下CNMHG生質(zhì)。厭氧池出口水樣1.2.2水煤漿性能測(cè)定好氧池出口水樣水煤漿表觀黏度采用NXS-11型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)混極池口水樣10411測(cè)定質(zhì)量分?jǐn)?shù)v采用差減法測(cè)量計(jì)算公式為黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào)第20卷3-ml為了進(jìn)一步觀察蒸氨廢水和自來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?jǐn)?shù)為式中:m1—稱量瓶質(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烘干樣品和稱量瓶質(zhì)量。水煤漿的穩(wěn)定性可由觀察法和析水率獲得。觀30001察法是實(shí)驗(yàn)室最常用的評(píng)價(jià)水煤漿穩(wěn)定性的方法方法如下:將少量水煤漿樣品放在密封容器中,靜置自來水定時(shí)間,觀察其變化情況。水煤漿穩(wěn)定性可分成蒸氨廢水A、B、C、D四個(gè)等級(jí)。A級(jí):漿體穩(wěn)定性最好,保持初始狀態(tài),物性均勻,無析水,無沉淀;B級(jí):漿體的20406080100穩(wěn)定性尚好(或一般),存在少量的析水或少許軟沉剪切速*/s淀;C級(jí):漿體穩(wěn)定性較差,流動(dòng)性能好,物性均勻,圖3自來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,g. 3 SCwM with ammonia wastewater and tap可滿足應(yīng)用要求;D級(jí):漿體穩(wěn)定性最差,物性分布water about rheology明顯不均勻,產(chǎn)生硬沉淀,且無法通過攪拌再生測(cè)定析水率時(shí),將煤泥水煤漿靜置于量筒中,一由圖3可見,隨著剪切速率的增大,自來水和蒸定時(shí)間后,觀察量筒上部析水情況,測(cè)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(qiáng)的剪切變稀特性。從漿體的運(yùn)輸和燃燒霧化方面看,蒸氨廢水制備出的漿體較自來水2結(jié)果與討論具有更好的實(shí)用性。從流變性和穩(wěn)定性方面來看,蒸氨廢水與煤泥2.1蒸氨廢水和自來水與煤泥的成漿性的成漿性要優(yōu)于自來水,蒸氨廢水中的污染因子對(duì)選取原煤泥分別與自來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(jì)算)的條件下進(jìn)行成漿實(shí)驗(yàn)。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?jǐn)?shù)黏度以及穩(wěn)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(duì)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蒸氨廢水和自來水與煤泥的成漿同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的煤泥水煤漿,分析其性能結(jié)果見表4。Table 3 SCwM with ammonia wastewater and tap water水樣w%v/mPas穩(wěn)定性析水率%表4不同水質(zhì)制備的煤泥水煤漿的成漿性B11.23945Table 4 SCWM features with different quality9平目Bcoking waste water9863136512.8樣品4012%7mPa5沉淀情況穩(wěn)定性析水率0126蒸氨廢水614267蒸氨廢水62447軟沉淀軟沉淀調(diào)節(jié)池出口水樣62428軟沉淀由表3可以看出,自來水和蒸氨廢水制得的煤泥水煤漿黏度均隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而升高,在質(zhì)量602899分?jǐn)?shù)較低時(shí),黏度隨其增加得緩慢;當(dāng)制漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)厭氧池出口水樣軟沉淀較高時(shí),前者制得煤泥水煤漿黏度急劇增長(zhǎng);當(dāng)漿體質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同時(shí),前者的煤泥水煤漿黏度和析水率好氧中國(guó)煤化工均高于后者,但其發(fā)熱量低于后者。原因是焦化廢YHECNMHG6水中存在有機(jī)物,提高了水煤漿的發(fā)熱量。可見,自來水與燕氨廢水均可與煤泥制備出穩(wěn)定性良好的漿混凝沉淀池口水樣120軟沉體,但后者制得的煤泥水煤漿的穩(wěn)定性優(yōu)于前者。第1期周國(guó)江,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?jǐn)?shù)和添加酸鈉參與自來水、蒸氨廢水與煤泥的制漿實(shí)驗(yàn),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?jǐn)?shù)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(jù)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有隨著酚類4500物質(zhì)、氨氮的質(zhì)量濃度的降低而呈現(xiàn)升高或降低的自來水規(guī)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(diào)節(jié)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?jǐn)?shù)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?jǐn)?shù)為60%時(shí)的剪切黏度關(guān)系曲線。由圖4可以看出,制漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)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。混凝沉淀池水樣制備的漿體黏度隨剪SCWM and additives dosage切速率的增大而升高,且出現(xiàn)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,自來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(dāng)其降低到體在剪切變稀性能上優(yōu)于其他水樣,表現(xiàn)出優(yōu)越的定程度后,黏度變化趨于平緩;當(dāng)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(wěn)定的漿體,而前者與煤泥的成漿性良好的添加劑用量需達(dá)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水優(yōu)越200氧池出口水樣3結(jié)論蒸氨廢水調(diào)節(jié)池出口水樣(1)采用蒸氨廢水和自來水制備相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)厭氧池出的水煤漿時(shí),前者制備的漿體黏度低于后者,但其發(fā)剪切速率/s4熱量高于后者漿體的穩(wěn)定性和流變性均優(yōu)于后者(2)存在于焦化廢水中的酚類物質(zhì)和氨氮無機(jī)圖4不同階段焦化廢水與煤泥的成漿流變性物對(duì)煤泥的成漿性產(chǎn)生一定的分散穩(wěn)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水a(chǎn)bout rheology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(fù)雜研究其中污染因子對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)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(xiàn)少量硬沉淀外,其他水樣與煤泥廢水中酚類物質(zhì)和氨氮無機(jī)物的存在對(duì)煤泥的成漿制備出的漿體均表現(xiàn)出了良好的性能,但厭氧池出性產(chǎn)生一定的分散穩(wěn)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優(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。觀察質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(xiàn):的漿體,但若是制備的漿體直接用于鍋爐燃燒,不需[在玉煤派獎(jiǎng)的制備及燃燒特性的分析[].貴州要長(zhǎng)距離的輸送或長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)備,是滿足應(yīng)用要求中國(guó)煤化工的;反之,厭氧池出口水樣制備的漿體則可滿足[2]CNMHG煤漿添加劑,化工要求[3]徐志強(qiáng),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(duì)水煤漿性能的影響研究[J].中國(guó)煤炭,2005,31(5):49-51采用相同的制漿方法,選用不同量的木質(zhì)素磺[4]朱瑞,黃定國(guó),吳玉敏,等新型黑液水煤漿的燃燒特性及黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào)第20卷動(dòng)力學(xué)分析[玎].煤炭轉(zhuǎn)化,2007,30(3):49-5學(xué)院學(xué)報(bào),2000,20(4):50-55[5]班文霞.堿法草類造紙黑液煤漿技術(shù)的研究[冂內(nèi)蒙古石油[8]木沙江焦化廢水制備水煤漿的技術(shù)研究[J].中國(guó)化工,2008,(3):17-18.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[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):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[刀].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(wěn)定性and structural analysis of zinc-gubstituted hydroxy較差。[J]. Acta Biomater, 2009, 4: 1-9[5]李明鷗,肖秀峰,劉榕芳.含鋅羥基磷灰石的水熱合成與結(jié)構(gòu)表征[].硅酸鹽學(xué)報(bào),2008,36(3):378-382.參考文獻(xiàn):[6] ITo A, OJIM K, NAITO H, et al. Preparation, solubility and cy[1] MAYER L, FEATHERSTONE J D B. Dissolution gtudies of Zn-containing carbonated hydroxyapatite[ J]. J Cryst Growth, 2000219:98-101[2]李明鷗,肖秀峰,劉榕芳,等,溶膠凝膠法合成含鋅羥基磷[7]趙九蓬,李垚,劉麗.新型功能材料設(shè)計(jì)與制備工藝灰石粉體[冂].稀有金屬材料與工程,2009,38(增刊1)[M].北京:工業(yè)出版社,2003l83-187[8]余麗萍,汪萍,凌軍,等.納米羥基磷灰石的合成及分散[3] MIYAJI F, KONO Y, SUYAMA Y. Formation and structure of性能研究[].陶瓷科學(xué)與藝術(shù),2006,40(5):1-5zinc-substituted calcium hydroxyapatite [J]. Maler Res Bull[9]曲遠(yuǎn)方.功能陶瓷的物理性能[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版[4] REN FUZENG, XIN RENLONG, GE XIANG, et al.Character-(編輯晁曉筠)中國(guó)煤化工CNMHG