炼焦煤煤粉对焦化废水的吸附特性研究_方金武

第25卷第2期2010年6月安徽工程科技学院学报JournalofAnhuiUniversityofTechnologyandScienceVol.25.No.2Jun.,2010收稿日期:2010-01-28基金项目:安徽省自然科学基金资助项目(08040102002)作者简介:方金武(1964-),男,安徽桐城人,工程师.文章编号:1672-2477(2010)02-0043-05炼焦煤煤粉对焦化废水的吸附特性研究方金武1,宋晓艳2,蔡昌凤3,唐传罡3(1.芜湖新兴铸管有限责任公司,安徽芜湖241000;2.临焕选煤厂,安徽淮北235141;3.安徽工程大学生物与化学工程学院,安徽芜湖241000)摘要:为研究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,进行煤粉吸附处理焦化废水二级出水试验.考察了煤粉吸附主要因素:煤种、矿浆浓度、初始浓度对焦化废水COD和氨氮吸附特性的影响.原水初始浓度C0对污染物去除率和吸附容量的影响最为显著,吸附容量随C0升高而提高.初始浓度相同时,肥煤吸附COD的去除率和吸附容量略高于焦煤;矿浆浓度100g/L时污染物去除率均高于矿浆浓度80g/L;肥煤与焦煤吸附NH3-N的吸附容量明显低于吸附COD的吸附容量,说明煤表面优先吸附有机物.关键词:焦化废水;煤粉;吸附;去除率;吸附容量中图分类号:X703文献标识码:A焦化酚氰废水在回收酚和氨后,末端处理普遍采用生化法.但由于挥发酚、硫化物和氰化物具有生物毒性,生物处理系统耐冲击性差,恢复慢.已建成生化处理站的焦化厂,二级处理出水还存在一些难生物降解的杂环和稠环化合物(如吡啶、萘、吲哚、喹啉等)及氨氮[1],达标排放仍会对环境造成严重的污染,会影响正常的工农业生产和人类的生活.开发焦化废水回用技术,实现焦化废水零排放,已成为焦化行业发展的迫切需要[2].由于煤是一种包含微孔和大孔系统的双重孔隙介质,决定了煤具有一定的吸附容量[3],将酚氰废水生化处理后作为洗煤补水,通过煤粉的吸附处理和絮凝沉降能进一步处理焦化废水难生物降解的污染物.本文实验研究炼焦煤粉对焦化废水COD和氨氮的吸附容量与影响因素,为利用选煤厂洗水闭路循环系统实现焦化废水再生利用零排放新工艺提供设计参数.1材料与方法1.1试验主要仪器与试剂MS-2000激光粒度分析仪(英国马尔文),NOVA2000e比表面积及孔径分析仪(美国康塔),TU-1091双光束紫外可见光光度计(北京普析),JJ-4A六联电动搅拌器(江苏金坛杰瑞尔),PHSJ-3F实验室pH计(上海雷磁),TDL-40B离心机(上海安亭).实验室实验焦化废水来自某焦化厂酚氰废水处理站,进水采自重力除油池溢流,COD=3720mg/L,NH3-N=149.6mg/L;出水采自二沉池溢流,采样期间未加药混凝,COD=588mg/L,NH3-N=48.69mg/L.煤粉来自临焕选煤厂月综合大筛分-0.5mm样,肥煤样(原煤灰分29.10%),焦煤样(原煤灰分22.97%).用康塔NOVA2000e比表面积及孔径分析仪和MS-2000激光粒度分析仪测得煤样的比表面积与粒度组成见表1.表1煤样粒度组成比表面积/(m2·g-1)表面积平均粒径/μm体积平均粒径/μmd(0.1)/μmd(0.5)/μmd(0.9)/μm肥煤2.65920.376334.97111.248284.854754.535焦煤1.37920.941314.99411.289247.593726.8971.2试验方法(1)吸附试验.按设定的COD浓度用进水+出水+自来水配制试验用焦化废水并检测初始浓度C0COD和C0NH3-N.在室温下(25～30℃),按矿浆浓度称取一定重量的煤粉(吸附剂),与已知初始浓度的焦化废水(溶质)相混合,pH值为7.0,转速300r/min,搅拌吸附一定时间使之达到吸附平衡,取100mL样,3000r/min离心20min分离后,取上清液测定吸附后污染物浓度Ce.采用重铬酸盐回流法(国标GB11914)测定CODcr;采用纳氏试剂光度法[4](国标GB/T14668-93)测定NH3-N;色度的测定采用稀释倍数法.(2)评价方法.根据吸附前后主要污染物浓度的变化,计算吸附容量qe和去除率η为主要评价指标[5].吸附容量:qe=V(C0-Ce)/W,去除率:η=100×(C0-Ce)/C0.采用Langmuir和Freundlich吸附等温方程模型[6-7]推导吸附等温方程.Langmuir吸附等温方程:Ce/qe=1/(qmKL)+Ce/qm,Freundlich吸附等温方程:lnqe=lnKf+(1/n)lnCe.式中:qe为平衡吸附量,mg/g;V为溶液体积,L;C0、Ce分别为溶质初始和吸附后浓度,mg/L;W为吸附剂