活化粉煤灰在煤焦油加工废水预处理中的应用

北极星环保网讯:摘要：介绍了利用比热熔比水低的高温活化粉煤灰通过物理吸(脱)附使水中油快速分离、酸活化粉煤灰吸附絮凝进一步处理含油废水。结果表明，对800  ℃活化粉煤灰吸附含油污水加热2 min，油、灰、水能快速分离，对800  ℃活化粉煤灰进一步酸活化，处理分离后的废水，综合除油率达到95.6%。通过对吸附后的粉煤灰再活化，可以多次重复利用，解决了吸附后粉煤灰的去留问题。

1 概 述

煤焦油深加工过程中产生高浓度含油废水，采用传统污水处理工艺无法将水中油分离出来，进而影响下一段工艺处理，导致处理水质不达标。

煤焦油加工过程中会产生大量的含油废水，该类废水含高浓度的有机物、氰等剧毒物质。其中有机污染物主要为单环活多环芳香族化合物以及含氮、硫、氧的杂环化合物，如高浓度的酚类、萘类、苯胺类、吡啶类、喹啉类，吲哚类等。

这些有机物大多因为带有亲水基团而能溶解在水中，无法通过分层分离。

煤焦油深加工废水主要来自预处理阶段，装置为煤焦油加温静置所脱水、管道吹扫产生的水、生产过程中产生的分离废水、雨水与油品混合产生的废水等。

粉煤灰是热电厂燃煤粉锅炉排放的废弃物，我国电力以燃煤为主，2015年中国粉煤灰产量居世界第一。

粉煤灰主要用于烧砖、筑路、水泥和混凝土的掺合料。

其大部分堆积废弃，这不仅占用了大量土地，而且严重污染了环境。

如何将粉煤灰综合利用，是当今环境科学的重要研究课题。粉煤灰是具有一定活性的球状细小颗粒，对于水中杂质具有较好的吸附性能，对工业废水进行处理可谓以废治废，并且处理废水费用低、效果好。环保科研人员在这方面已做了大量的研究工作，取得了许多令人瞩目的成就[1-4]

寇鹏[5]在研究粉煤灰酸浸正交实验中发现，影响粉煤灰中Al2O3溶出率因素大小顺序为焙烧温度>盐酸浓度>碱灰比>酸浸时间，最佳溶出铝的方案为焙烧温度950  ℃、焙烧时间为3 h、盐酸浓度为0.6 moL/L、酸浸时间为4 h、碱灰比为0.7、反应温度为90 ℃。

夏畅斌等[6]用酸浸粉煤灰对焦化厂含酚废水处理进行了研究，制得集物理吸附和化学混凝为一体的混凝剂，将其与PSA絮凝剂配合使用，处理焦化含酚废水。

混凝沉降速度快，污泥体积小，处理废水费用低;SS、COD色度和酚的去除率分别为95%、86%、96%和92%。并研究了粉煤灰混凝沉降机理。

王春峰等[7]用H2SO4活化方法制作活化粉煤灰吸附材料，通过试验发现：

活性粉煤灰处理废水的最佳条件是pH值为7、温度为20 ℃、搅拌时间是10 min。

2 粉煤灰除油机理

粉煤灰颗粒较细且多孔，表面含有金属阳离子活性成分，吸附机理较复杂。

粉煤灰具有吸附作用、接触絮凝、中和沉淀、过滤截留的特性。其中吸附作用包括物理吸附和化学吸附两种特性[8]。

粉煤灰的导热系数λ为0.23[W/(m˙K)]，比热容c为0.92[kJ/(kg˙K)]，水的比热容4.2[kJ/(kg˙℃)]

含油废水中的油在水中存在形式有游离态油、分散态油、乳化油、溶解油、固体附着油[9]，通过自然静置无法将乳化油、溶解油、固体附着油分离。由于粉煤灰相对水的比热容低，所以在加热时粉煤灰上升的温度比水快，当粉煤灰的温度达到或超过水的沸点时，附着在粉煤灰上的水迅速沸腾蒸发，发生爆沸现象。

高温活化粉煤灰在处理含油废水时，由于其表面含有带正电荷的金属阳离子活性成分，能够将带负电荷的小分子油滴包裹起来，起到破乳效果，如图1所示，水中油会被吸附包裹在粉煤灰中，而被沉降在处理水底部。

当对底部粉煤灰加热时，发生爆沸现象，吸附在粉煤灰中的油会被冲出，小液滴油冲出后又相互聚拢形成较大液滴的油，由于油的密度比水低，大液滴油迅速上浮，最终使粉煤灰中的油分分离出至水面。

至此，灰，水，油充分分离.

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