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由于能源的需求,煤化工成为我国近几年来发展较快的产业之一,产生了很大的经济效益。但是煤化工的发展也不可避免的对环境造成了巨大的影响,其过程产生废水、固体废弃物若不有效地治理,将会严重制约当地区域经济的可持续发展,并威胁人民的生命安全。在煤化工废水中,焦化废水的排放量巨大,属于高COD值、高氨氮含量、难于处理的工业有机废水。若不经过处理直接排入水体中会使水生物死亡,水体污染,引发各种疾病。目前普遍采用生化处理技术对高浓度难降解的焦化废水进行处理,但随着环保要求的提高,单一的处理技术已很难达到国家要求的排放标准。
气化炉灰渣中含有大量的残余炭,是气化炉中未被完全气化后的炭形成的一种固体残留物。残余炭的成分、结构和性质与原料煤都有很大的差别,就其本质而言,灰渣中的残余炭属于半焦或者焦炭,是经过热解和部分气化后的炭,其具有一定的比表面积和孔结构,具有相当的吸附性能。如鲁奇炉灰渣的比表面积可以达到201.6m2/g,和活性焦的比表面积接近(活性焦比表面积一般为150~250m2/g),因此气化炉灰渣可以作为吸附剂处理废水、废气等。本文拟利用流化床气化炉排渣对焦化废水进行吸附处理,以达到“以废治废”的目的。
论文包括以下七个章节:
第一章文献综述与课题选择背景。对国内外气化炉灰渣的研究现状、利用领域进行了综述;通过对各种焦化废水处理技术进行比较,阐述了灰渣处理焦化废水的可行性,并提出了本课题选择的目的和主要的研究内容。
第二章实验介绍了本实验所用的装置和分析测试方法。
第三章详细介绍了预处理灰渣的方法。通过对灰渣的赋存形式进行分析可知,颗粒间含碳量差异明显,即大部分残余炭与灰呈相互分隔独立的分布状态,易于采用物理方法进行分离。实验结果表明采用筛分和浮沉实验的方法能够有效富集灰渣中的残余炭。
第四章利用分选富集后的灰渣进行静态吸附实验。考察了pH值、吸附时间、灰渣用量等因素对吸附过程的影响,并用Freundlich吸附等温式进行了描述。获得了最佳静态吸附处理焦化废水的条件,得到了Freundlich吸附等温式的系数。
第五章对分选富集后的残余炭进行改性。在固定床上利用正交实验对残余炭进行了活化,活化剂为水蒸汽。实验研究了影响残余炭处理焦化废水的因素,确定了最佳活化条件。研究了吸附过程的动力学,初步探讨了其吸附机理。
第六章动态吸附实验。研究了吸附柱填料高度、流速、初始浓度对动态吸附过程的影响,并利用BDST模型和Yoon-Nelson模型进行模拟。结果表明利用BDST模型能够很好的模拟动态吸附过程。Yoon-Nelson模型不适合模拟残余炭处理焦化废水动态吸附过程。
第七章总结和展望。对整个论文工作进行总结,指出不足之处,并指出今后的工作方向。