煤制气污水处理开题报告.docVIP

北京石油化工学院 本科毕业设计（论文）开题报告 题目名称： 化工污水处理工艺设计 题目类型： 机械设备设计类 学生姓名： 专 业： 学 院： 机械工程学院 年 级： 2010 指导教师： 2014 年 3 月 14 日 一 选题背景、研究意义及文献综述 1选题背景 随着石油资源的迅速减少和原油价格的不断上涨, 煤在能源与化学工业方面中的应用变得越来越重要。而作为煤能源应用的一种清洁技术——煤制气技术, 是煤炭洁净、实现环境保护以及综合利用的基础技术和关键技术, 并广泛应用于煤气供应、氨合成、电厂等其他化学工业。 图1 1995-2012年国内天然气消费量 目前，我国煤制气产量、消费量迅速增长, 并且显示出继续增长的巨大市场潜力, 这就对煤制气技术的发展提出了越来越多的要求。已实现工业化应用的煤制气技术尽管各有优势, 但环境污染严重仍是其存在的重要缺点和不足。目前, 世界上几乎所有的煤制气技术在我国都有应用, 其主要技术有德士古煤气化技术、壳牌煤气化技术、多喷嘴对置式水煤浆气化技术、鲁奇气化技术及灰熔聚煤气化技术等[1]。这些技术在生产过程中都不可避免地产生大量的废气、废水和废渣, 其中煤制气技术产生的废水是其主要的环境污染物之一。 煤制气污水在环境中化学性质稳定，容易蓄积在鱼类、鸟类和其他生物体内，并通过食物链进入人体，其中有些物质具有致癌、致畸和致突变性，对人类和环境构成更大的威胁。也是我们需重点研究的方向 图3 吸附法流程 室温条件下，用提升水泵将原水经流量计提升至吸附柱，原水由吸附柱底端进入，经活性焦吸附处理后自顶部溢流排入清水池。废水中污染物分子大小不一，根据孔径匹配原则，活性焦孔径分布与污染物分子大小相匹配时，活性焦才具有最高的吸附性能与去除效率。 结果表明，以褐煤为生产原料的活性焦对煤制气生化废水中的污染物有良好的吸附脱除效果，褐煤活性焦吸附工艺深度处理煤气化废水有效可行。25oC条件下，PH值为6~8的环境中，活性焦投加量为47g/L时，吸附处理2h，COD去除率可达93%，出水COD50mg/L满足GB18918—2002中一级A排放标准。 3.1.2 溶剂萃取法 溶剂萃取法是利用疏水性的萃取剂与废水接触,使废水中的有害物质与萃取剂进行物理或化学的结合,实现物质的相转移。随着近年来国内、外对工业含酚废水进行的研究增多,溶剂萃取法逐渐成为了工业废水脱酚处理的常用技术,溶剂萃取法逐渐成为含酚处理工艺中常用的一个前段工序。然而采用常规的溶剂萃取法处理高浓度含酚废水,出水中的酚含量很难满足达标排放要求[9,10]。 图4 溶剂萃取法工艺流程 基于可逆络合反应萃取分离原理所开发的新型萃取处理技术为高浓度煤制气废水处理提供了新的技术支持。该萃取方法对有机物稀溶液的分离具有高效性及选择性,且分配系数大,操作简单。目前,可逆络合萃取法集中应用于酚类稀溶液[11]、有机梭酸类和苯胺类稀溶液的分离。溶剂萃取工艺简单可行,抗冲击负荷能力强;能耗小,成本低便于操控。缺点是运行过程中萃取剂会有少量的流失且可能造成的二次污染。 该研究表明，固定相络合萃取剂YH—1，再生效率可达99.3%,固定相络合萃取法具有价格低、操作简单、易再生、处理效果明显等特点,是一种高效、可靠、易行的新技术。 3.1.3 汽提、蒸馏、离子交换法 汽提、蒸馏等物理方法可较好地回收高浓度煤制气废水中的酚,但是消耗能量较高,成本较高,经济可行性较低。离子交换法由于容量有限,亦不适用于高浓度含酚废水的处理。 3. 2 化学法 3.2.1 Fenton氧化技术 Fenton试剂被广泛应用于废水处理工艺。研究显示,Fenton试剂几乎对所有的有机物均有氧化行为,特别是许多无法被传统废水处理技术去除的难降解有机物都能被Fenton试剂氧化成易降解小分子物质或者完全分解。因此,Fenton法在废水处理技术上的应用具有巨大的潜力和研究价值[4]。 Fenton试剂对有机分子的破坏效果非常明显,其实质是过氧化氢在二价铁离子的催化下生成·OH自由基的链式反应。三价铁离子也能够催化发生相似、类Fenton反应。由这两个链式反应生成的·OH自由基能够高效