不同种类粉煤灰处理炼油废水的研究

1不同种类粉煤灰处理炼油废水的研究王焕梅1侯侠1高纯林2（1．兰州石化职业技术学院石油化学工程系，甘肃兰州730060；2．中国石油大学（北京），北京，昌平102249）摘要：对不同种类粉煤灰处理炼油废水进行了研究。主要研究了不同种类粉煤灰的投加比，搅拌时间、静置时间等因素对炼油废水去油率的影响。研究表明，对于相同废水，一级粉煤灰去油率最好。按L9正交试验表进行试验，一级粉煤灰最优条件：原料的投加比灰/水1:2.5、静置时间2h、搅拌时间5min，在此条件下去油效果最好，去油率达80.07%。关键词：粉煤灰炼油废水影响因素正交试验吸附特性中图分类号：X703.1基金项目：甘肃省教育厅科研计划项目，编号：0816-01作者简介：王焕梅（1963－），女，河北献县人，兰州石化职业技术学院副教授，工学学士，主要从事石油化工和炼油技术的研究。前言从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰称为粉煤灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国粉煤灰的总堆存量已超过10亿t,而且还在以每年1亿t的速度增加,粉煤灰的排放不仅侵占大量的土地,而且严重污染环境。因此粉煤灰的综合利用成为近几年国内外环保研究领域的热点之一。目前,粉煤灰有部分用于建材制品、建筑工程、道路工程等方面[1]，利用率在30%～40%，仍然有较大的量需要开发利用[2]。目前，炼油废水的处理方法很多，如活性污泥法、生物法、活性炭法等。但由于粉煤灰价格低廉，又具有颗粒小、多孔、活性高、吸附性强的特点，所以用它作为炼油废水的吸附剂，将会获得较好的经济效益[3]，是资源综合利用和以废治废，特别对发展中国家更具有现实意义。1试验原理煤粉在炉膛中呈悬浮状态燃烧，燃煤中的绝大部分可燃物都能在炉内烧尽，而煤粉中的不燃物(主要为灰分)大量混杂在高温烟气中。这些不燃物因受到高温作用而部分熔融，同时由于其表面张力的作用，形成大量细小的球形颗粒。在锅炉尾部引风机的抽气作用下，含有大量灰分的烟气流向炉尾。随着烟气温度的降低，一部分熔融的细粒因受到一定程度的急冷呈玻璃体状态，从而具有较高的潜在活性。炼油废水成份多为非极性有机物，水溶性低，易于扩散穿过吸附剂外表面的薄膜，而进入吸附剂的空隙。这样，粉煤灰经吸附污染物后，具有大的重度，因而沉降速度快，在沉降过程中，将吸附在其表面的污染物带走这样便可以将炼油废水中的重质焦油除去，而轻质焦油被粉煤灰吸附后形成浮渣，便于从水中除去，同时粉煤灰与炼油废水接触时间长易于达到或接近吸附平衡等情况。粉煤灰中还含有多种氧化物，如SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO2等，在熔融条件下酸解成离子，这些带有正电荷的离子，均能使废水中带负电荷的胶体微粒凝聚，产生难溶性的化合物，被吸附，絮凝沉淀除去。粉煤中还含有少量的Ni、Ca、V等催化助凝物质，能加快污染物的絮凝共沉[3]。炼油污水成分包括石油类物质、悬浮物、硫化物、COD和BOD等，但是其最主要的特征污染物是石油类物质和酚类物质，因此我们重点对粉煤灰吸附石油类物质进行研究。2实验材料及器械WFZ800——D3A紫外可见分光光度仪磁力搅拌加热器粉煤灰（兰州西固热电厂）炼油废水（兰州石化公司未处理的炼油废水）干燥器500毫升烧杯（12个）天平（1个）500毫升量筒（1个）石油醚3实验方法3.1绘标准曲线实验3.2投加比实验3.3搅拌悬浮实验3.4静置沉淀试验3.5各种类型粉煤灰的正交试验4实验结果与讨论4.1标准曲线的绘制吸光度（ABS）与溶液浓度（CE）之间的变化情况如图1所示，吸光度（ABS）与溶液浓度（CE）成正比关系[4]，其相关系数为0.9992，可以为以后的试验提供充分的依据。其回归方程为：Y=0.7X+0.014其中Y—吸光度，X—溶液浓度4.2投加比对去油率的影响实验过程中投加比与去油率的变化情况如图2所示：投加比增加则去油率增加，但增加至一定程度，去油率反而减小，即去油率有一最高值，而不同种类的粉煤灰最高去油率所对应的投加比不3同，一级粉煤灰最高去油率所对应的投加比最大，投加比（灰/水）为1：2.5时去油率最高。图1波长为29nm的标准曲线00.10.20.30.40.50.6123456浓度（g/l)吸光度图2投加比对去油率的影响0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%70.00%80.00%90.00%100.00%0.100.130.200.331/2.51.00投加比去油率一级η二级η普级η图1吸光度与溶液浓度的标准曲线图2投加比对去油率的影响4.3搅拌时间对去油率的影响搅拌时间与去油率之间的变化情况如图3所示：投加比一定情况下，搅拌时间在5～10min内对于去油率的影响并不大，如一级粉煤灰当搅拌时间达到10分钟时去油率最大，但搅拌时间过长，去油率反而下降。4.4静置时间对去油率的影响静置时间与去油率之间的变化情况如图4所示：静置时间越长去油率越大，但是达到2小时后就基本不变，这就说明，粉煤灰已基本达到吸附平衡。图3搅拌时间对去油率的影响0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%70.00%5min10min15min20min25min30min搅拌时间（min)去油率一级η二级η普级η图4静止时间对去油率的影响0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%70.00%80.00%90.00%100.00%0.5h1.0h1.5h2.0h2.5h`3.0h静止时间（hr)去油率一级η二级η普级η图3搅拌时间对去油率的影响图4静置时间对去油率的影响4.5各种类型粉煤灰的正交试验一级粉煤灰正交试验表——L9（3∧4）正交表:因素列号试验号投加比A搅拌时间B静置时间C空白平衡浓度（C）去油率（%）123441231231113122130.230.390.3480.0767.2371.434561232222311320.2840.2800.39776.1376.4766.397891233331233210.3200.3400.39973.1171.4366.48Ⅰ=位级1去油率之和Ⅱ=位级2去油率之和Ⅲ=位级3去油率之和229.91215.13204.3219.33218.99211.02206.73218.99223.62Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ=649.34=总和极差R25.618.3116.89由此得出正交试验最佳组合：一级粉煤灰最优条件A1B1C3，即原料的投加比1:2.5、搅拌时间5min、静置时间2h，在此条件下去油效果最好。二级粉煤灰最优条件A2C1B1，即原料的投加比1:5、搅拌时间5min、静置时间1h、在此条件下去油效果最好。普级粉煤灰最优条件A1B2C2，即原料的投加比1:2.5、、搅拌时间10min、静置时间1.5h在此条件下去油效果最好。5结论（1）粉煤灰处理炼油废水，投加比、搅拌时间、静置时间等影响因素中，投加比对除油效果影响最大。（2）通过正交实验方法对三种不同粉煤灰处理炼油废水进行实验，一级粉煤灰的去油效果最好，对没进行任何处理的炼油废水去油率可达80.07%，可以满足要求。（3）按L9（3∧4）正交试验得出一级粉煤灰最优条件：原料的投加比1:2.5、静置2h、搅拌时间5min。（4）下一步研究目标是相同粉煤灰处理不同炼油废水的最佳条件。参考文献：1．朱伟萍.利用粉煤灰处理废水.煤炭工程，2006（4）：73－742．于晓彩,贾颂今,孙伶.正交实验法优化粉煤灰处理造纸废水实验.沈阳化工学院学报,2004（2）：150－1543．侯侠，王静.粉煤灰处理含油污水的研究.甘肃科技，2005年（5）：92－944．于衍真，尚书贤.用粉煤灰处理造纸废水的研究.粉煤灰综合利用，2000（1）：24－25