钢铁厂煤气洗涤水高效絮凝处理技术研究

摘要

水资源是国民经济发展的重要资源之一。水资源短缺将是21世纪全球面临的共同问题。随着我国经济的迅速发展，水资源消耗和水质污染状况日益严重，由此引发的水灾害、地下水系统灾变、水体污染、地面沉降、海水倒灌等一系列环境问题频繁发生，破坏了人类生态环境，限制和影响了国民经济的可持续发展。因此，开展废水的综合治理研究，提高水资源的利用率，具有重要理论价值和重大社会意义。 钢铁行业属高耗水行业，同时又是产生污染的行业。高炉、转炉煤气洗涤废水是钢铁企业的主要工业废水之一，具有水量大、水温高、悬浮物含量高等特点。开展钢铁冶金煤气洗涤废水的回用治理技术研究，对降低吨钢耗水指标、改善水资源的有效开发利用具有重要意义，同时，对提高高炉、转炉的安全高效生产具有重要作用。本研究的目的就是旨在寻找一种有效的方法，对钢铁冶金煤气洗涤废水进行高效絮凝处理，改善水质和滤后污泥的脱水性，保护钢铁企业的工业生态环境，提高水资源的利用率。 为了探讨和提高冶金煤气洗涤水的化学絮凝处理效果，针对高炉转炉煤气洗涤废水的特点，开发研制了新型无机高分子絮凝剂——聚合氯化铝钙(PACC)。该絮凝剂以Al2O3和CaCO3为原料，采用焙烧酸溶工艺制得。通过实验，就制备聚合氯化铝钙工艺过程中的焙烧温度、反应物配比、酸溶时间及酸用量等因素，对产品性能的影响进行了研究，同时对产品进行了形态表征及性能分析。采用PACC絮凝剂配加PAM对本钢高炉、转炉煤气洗涤废水进行了化学絮凝实验，得出了最佳实验条件，并对絮凝机理进行了探讨分析。研究表明，新工艺制备的聚合氯化铝钙(PACC)具有吸附性好、脱稳能力强的特点，其絮凝效果远远优于传统工艺生产的聚合氯化铝(PAC)。而且，由于引入Ca2+到反应体系中，对改善污泥脱水性具有显著效果。采用聚合氯化铝钙配加聚丙烯酰胺的方法，处理高炉、转炉煤气洗涤废水是一种高效絮凝处理技术。

目录

文摘

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第一章绪 论

1.1水资源利用现状

1.2冶金工业水利用与治理现状

1.3钢铁冶金节水技术的进展

第二章高炉和转炉煤气洗涤水系统概况

2.1高炉煤气洗涤水系统

2.1.1概述

2.1.2高炉煤气洗涤水的特点

2.1.3污泥处理系统

2.2转炉煤气洗涤水系统

2.2.1概述

2.2.2转炉煤气洗涤水的特点

2.2.3转炉煤气洗涤污泥的处置和利用

2.3处理现状及存在问题分析

第三章絮凝机理及絮凝剂发展现状

3.1絮凝在废水处理中的作用

3.2絮凝过程机理

3.2.1 DLVO理论和双电层压缩机理

3.2.2吸附电中和作用

3.2.3沉淀物网捕作用

3.2.4吸附架桥作用

3.2.5影响絮凝作用的主要因素

3.3絮凝剂的种类

3.3.1无机絮凝剂

3.3.2有机高分子絮凝剂

3.3.3微生物絮凝剂

3.4本课题研究的目的和内容

3.4.1研究目的和意义

3.4.2主要研究内容

第四章高效絮凝剂聚合氯化铝钙的研制开发

4.1概述

4.2主要试剂和仪器

4.2.1主要仪器

4.2.2试剂

4.3聚合氯化铝钙的制备

4.3.1铝酸钙的合成

4.3.2聚合氯化铝钙的制备

4.3.3焙烧反应的作用

4.3.4最佳原料配比确定实验

4.3.5焙烧温度确定实验

4.3.6酸溶时间确定实验

4.3.7酸用量确定实验

4.4聚合氯化铝钙性能相关指标的测定

4.4.1氧化铝含量的测定

4.4.2盐基度的测定

4.4.3钙离子含量的测定

4.5反应条件对聚合氯化铝钙性能的影响

4.5.1焙烧反应的作用

4.5.2原料配比对聚合氯化铝钙性能的影响

4.5.3焙烧温度对聚合氯化铝钙性能的影响

4.5.4酸溶时间对聚合氯化铝钙性能的影响

4.5.5酸用量对聚合氯化铝钙性能的影响

4.6正交实验

4.7小结

第五章聚合氯化铝钙的铝形态分析

5.1前言

5.2.1基本原理

5.2.2仪器设备

5.2.3试剂

5.2.4铝标准溶液的配制

5.2.5 Ferron比色液的配制

5.2.6分析步骤

5.3铝形态的测定结果及分析

5.3.1酸用量反应条件对合成产物中铝的形态分析

5.3.2原料配比对铝形态分布的影响

5.3.3酸溶时间对铝形态分布的影响

5.3.4焙烧温度对铝形态分布的影响

5.4聚合氯化铝钙分子结构的确定

5.5小结

第六章钢铁冶金煤气洗涤水絮凝处理实验研究

6.1概述

6.2主要试剂及仪器

6.2.1主要实验仪器

6.2.2药剂配制

6.2.3水样

6.3实验方法

6.4指标测定

6.4.1悬浮物去除率的测定

6.4.2污泥比阻的测定

6.4.3电动电位的测定

6.5结果与讨论

6.5.1高炉煤气洗涤水的处理

6.5.2转炉煤气洗涤水的处理

6.5.3污泥脱水性能分析

6.5.4电动电位的测定分析

6.6工业试验

6.7小结

第七章絮凝机理分析

7.1PACC絮凝剂水解过程分析

7.2胶体脱稳的理论分析

7.3高分子架桥作用分析

7.4污泥脱水性能分析

7.5小结

第八章结论与展望

8.1结论

8.2展望

参考文献

作者简历及博士期间发表的学术论文和参加的科研项目以及获得奖励

致谢