关键词:
褐煤
脱水方式
改性提质
水质检测
净化回收
摘要:
我国褐煤资源丰富,主要分布在内蒙古、东北、云南等地区,多为干旱缺水地区。褐煤的高水分含量(20%-50%)使得燃烧前必须进行脱水提质。本文将褐煤提质过程中脱除的水分加以收集,通过水质检测与净化,将褐煤冷凝水处理成为可回收的二次工业水,以便减少电厂用水量,缓解当地用水压力。
本文采用蒸发、微波及水热三种脱水方式对褐煤进行脱水改性并回收所脱水分。分别进行了煤质分析、水分检测、净化回收等试验,比较三种脱水方法的脱水效率、褐煤改性程度、冷凝水污染程度、冷凝水净化难易等方面,以期找到最佳处理方法,为褐煤冷凝水净化回收的工业应用提供可行性参考。
通过对改性前后煤样的煤质组成、微观形貌、孔隙结构等微观理化性质进行研究分析,可知三种脱水方式都能不同程度地脱除褐煤水分,且脱水效率随工况温度/功率增加而增加,改性煤能量密度增加,煤阶升高,孔隙结构有所发展。综合脱水效率与煤质改性程度可知,微波和水热两种改性方法远远优于蒸发改性方法,更适于作为褐煤改性及水分回收方式。
通过检测水分的化学需氧量、氨氮、总磷、硬度、离子、有机化合物等指标,对褐煤冷凝水进行水质分析,结果表明三种处理方式下褐煤冷凝水的成分含量相差甚远,蒸发水和微波水较接近工业用水标准,利于净化回收,水热水各项水质指标均大大超出标准范围,且在250℃工况下杂质含量达到最大。另外,三种冷凝水中均检测到微量有毒金属元素、有毒致癌的多环芳烃及酚类化合物,这将成为后续研究工作的重点。
对水热冷凝水进行絮凝沉淀-过滤净化试验,分别采用聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铝铁(PAFC)、聚丙烯酰胺(PAM)三种絮凝剂,通过絮凝剂粗化试验、细化实验和pH调节实验确定了三种絮凝剂的最佳絮凝条件。由实验结果可知,PAC和PAFC两种絮凝剂絮凝效果相近,絮凝剂用量多,絮体沉降速度较慢,未能形成固状矾花,絮凝时间长,含水量大;PAM絮凝过程中絮凝剂用量少,矾花生成速度快,呈絮体固状物,较密实,细碎絮体少,有利于矾花与水分离。因此,综合净化效率与经济性,PAM絮凝效果优于PAC及PAFC。
对絮凝后水热出水和蒸发、微波原水进行活性炭吸附实验,可知活性炭投加量、吸附时间及水体pH值为影响活性炭吸附的重要因素,由实验结果可得:三种混合水的最佳吸附时间均为60min,最适宜酸碱环境为弱酸性,水热水最佳活性炭投加量为500g/L,微波、蒸发水最佳活性炭投加量为50g/L即水热净化成本最高。
三种活性炭出水通过超滤膜过滤进行深度处理,处理后三种终水杂质含量相近,有机物含量大幅减少,阴阳离子种类与含量较初水变化不大,COD、NH3-N、TP、浊度等水质指标都已降低至标准范围,因此经过絮凝沉淀-过滤、活性炭吸附、超滤膜过滤的一系列净化处理,蒸发、微波、水热三种冷凝水水质指标均达到工业二次用水水质标准。