（机械工程专业论文）奥里油燃烧冲灰废水及脱硫污水处理的研究.pdf

中文摘要 本文首先分析总结了国内乡 奥里油使用的现状、燃烧状态及存在问题。 湛江奥里油电厂是全球首家完全以奥里油为燃料的大型电厂，国内外没有现存的专 烧奥里油的大型电厂含钒废水处理工艺可供参考，并且，其他行业的相关含钒废水水质 特点与奥里油电厂含钒凌水水质特点不同，其处理工艺及方法无法直接利用。因此，研 究一种合适的奥里油电厂含钒废水处理工艺追在眉睫。 本文在资料分析的基础上针对湛辽嶷里油电厂燃用奥里油情况建立了实验模型，遥 过实验对奥里油燃烧产生的飞灰成分、冲灰废水水质进行了分析，利用实验对奥里油电 厂冲灰废水及脱硫污水进行了基础研究及处理实验研究，并模拟实验了废水中氨氮成分 的处理研究，得出了模拟条 孛下冲灰废水制取、成分分析、污水处理等理论结论及效栗。 通过对其他行业工业废水处理方式的研究，选取适合湛江奥里油电厂污水处理的工艺及 处理方案，并对处理设备、流程及物料选择进行分析，最终确定湛江奥里油电厂工业废 水的处理方案，使其废水排放达到国家二类水质的标准。 关键词；奥屋油，冲灰废水，脱硫污水，处理 t h er e s e a r c ho fh a n d l i n ga b o u to fb l u n ta s hw a s t ew a t e r a n dt a k eo f fs u l p h u rs e w a g ei no r i m u l s i o nb u r n i n g y uh o n g q i a o ( m e c h a n i c a l e l e c t r o n i ce n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f x um i n g h a i a b s t r a c t i nt h i sp a p e r ，i tf i r s ts u m m a r i z e st h es t a t u so ft h eu s eo fo r i m u l s i o na th o m ea n da b r o a d ， t h eb u r n i n gs t a t ea n de x i s t i n gp r o b l e m s t h ez h a n j i a n go r i m u l s i o np o w e rp l a n ti st h ew o r l d s f i r s t l a r g e s c a l ep o w e rp l a n t c o m p l e t e l yu s i n go r i m u l s i o na sf u e l b e c a u s eo f t h ev a n a d i u m c o n t a i n i n gw a s t e w a t e rq u a l i t y c h a r a c t e r i s t i c sb e t w e e no t h e ri n d u s t r i e sa n dt h ez h a n j i a n go r i m u l s i o np o w e rp l a n t ，t r e a t m e n t p r o c e s sa n dm e t h o d sc a nn o td i r e c t l yu s e t h e r e f o r e ，a na p p r o p r i a t es t u d yo fo r i m u l s i o np l a n t v a n a d i u m c o n t a i n i n gw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp r o c e s si si m m i n e n t t h ep a p e re s t a b l i s ha ne x p e r i m e n t a lm o d e lt od e a lw i t ht h ec o m b u s t i o no f o r i m u l s i o n b a s e do nd a t aa n a l y s i s u s i n ge x p e r i m e n t ，o r i m u l s i o nc o m b u s t i o nf l ya s hc o m p o s i t i o na n da s h w a s t ew a t e rq u a l i t ya r ea n a l y z e da n di th a sab a s i ca n de x p e r i m e n t a lr e s e a r c ha b o u ta s hw a s t e w a t e ra n dd e s u l f u r i z a t i o ns e w a g e i ts t i m u l a t e st h et r e a t m e n ta b o u t t h ec o m p o s i t o no f a m m o n i an i t r o g e ni nt h ew a s t e w a t e t h et h e o r e t i c a lr e s u l t so b t a i n e d a r ea s hw a s t ew a t e r e x t r a c t i o n ，c o m p o n e n ta n a l y s i s ，s e w a g et r e a t m e n t t oa n a l y z et h et r e a t m e n ta b o u t i n d u s t r i a l w a s t e w a t e rt r e a t m e n t ，t h ea p p r o p r i a t ew a s t e w a t e rt r e a t m e n tp r o c e s sa n dt r e a t m e n to p t i o n sf o r z h a n j i a n go r i m u l s i o np o w e rp l a n ta r es e l e c t e d t h e nu l t i m a t e l yd e t e r m i n et h ez h a n j i a n g o r i m u l s i o np o w e rp l a n ti n d u s t r i a lw a s t e w a t e rt r e a t m e n to p t i o n ss ot h a t t h ew a s t e w a t e r d i s c h a r g e st on a t i o n a lw a t e rq u a l i t ys t a n d a r d st h r o u g ha n a l y s i so f t h ep r o c e s s i n ge q u i p m e n t , p r o c e s s e sa n dm a t e r i a l ss e l e c t i o n k e yw o r d s ：o r i m u l s i o n ，b l u n t a s hw a s t ew a t e r ，t a k eo f f s u l p h u rs e w a g e , h a n d l e n 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 课题背景与意义 1 1 1 课题研究的背景 奥里油主要生产于委内瑞拉奥里诺科河谷( 见图1 1 ) 跏2 ，是一种环烷基超重质沥青 状原油，可开采储量2 6 7 x 1 0 9 桶( 约为4 2 4 5 亿吨) 跏2 ，可供1 0 0 个1 0 0 0 m w 发电厂使 用2 5 0 年。奥里油埋藏于地表下5 0 0 1l o o m 之间，先进主要利用垂直高压热采技术， 向井下注入添加剂及蒸汽，使其过热稀释，再用泵抽吸到地面，经脱汽处理后，送到加 工厂进行脱盐处理。由于它在常温下粘度较大，贮存和运输均不方便。但是经过一系列 静态、动态研磨再加入约3 0 左右的的水进行混合乳化，注入0 3 o5 的表面活性 剂，即可加工得到一种非常稀的水包油乳化液。这种乳化液是一种粘度较小的非牛顿流 体，其中的水为连续相，油为分散相，以极细的微粒悬浮在乳化液中。最早期的1 0 0 号 奥里油使用壬基酚乙氧基化物( n p e ) 作为表面活性剂，长期使用会对野生动植物有副作 用。现在经常使用的4 0 0 号奥里油，采用乙醇基表面活性剂( o 1 3 t r i d e c y l a l c o h o l e t h o x y l a t e ，0 0 3 m o n o e t h a n o l a m i n e 跏2 ) ，没有潜在副作用，且核心组成并未变化，因此 4 0 0 号奥里油的使用更加普遍。 图1 - 1 委内瑞拉o r i n o c o 带和c e r r on e g r o 油田 t a b l e l - io r i n o c ob e l ta n dc e r r on e g r of i e l d so fv e n z u e l a 奥里油在发电厂中的应用起始于英国，到现今已经有数个国家的电厂在利用奥里油 第1 章绪论 发电( 作为辅助燃料，不是主力燃料) ，数量不多，经验有限。我圈于2 0 世纪9 0 年代起 进口奥里油，并曾经在上海石化总厂热电厂、胜利油田自备电厂、南海电厂等地进行试 烧。试烧的主要强的是检验燃烧奥厘油的可行性，从现场观察及后麓的试验报告看，燃 烧奥里油是可行的，但也存在不少闯题，有待去解决，特蹦是炉内积灰比预期的严重得 多，钒化物粘附在炉壁，腐蚀非常严重；由于试烧时间较短，没有考察其产生的污水处 理问题。从相关文献报道来看，前期奥里油在电厂的应用及研究多集中在奥里油的燃烧 特性、气体排放物豹污染控制、飞灰特性、飞灰中重金属回收、飞灰处理等方嚣，对奥 星浊电厂含钒污水处理的研究报道较少。近些年，根据我国与委内瑞拉政府所签订的协 议，由双方投资共同建设的奥里油油暖及乳化王厂也予2 0 0 4 年派式投产，每年将有6 5 0 万吨奥里油运回国内使用。为此，我国特地在广东湛江港建成了3 0 万吨油码头，9 0 万 立方米的舆里油贮油库，黄岛奥塑乳化油接、卸、装工程也已通过竣工验收，作为配套 工程的广东湛江奥里油发电厂2 x 6 0 0 m w 将子2 0 0 5 年底投产发电，。浙江宁波大榭奥里 油发电厂2 x 6 0 0 m w 正在筹建之中。 湛江奥里油发电厂工程项瞄作为国家重点扶持的能源项髫，是匿内第一座燃奥里油 电厂，瞧是翳前世界上最大的燃奥里油电厂，已列入广东省“十五规划”重点项目。该项 薅由中油燃料油股份有限公司、广东电力发展股份有限公司、湛江港集团有限公司三家 合赘建设，其中中油燃料油股份有限公司出资5 1 ，广东电力发展段份有限公司礁资 3 9 ，湛江港集翻有戳公司溉资l o ，该项隔一期工程( 含脱巯羔程) 总投资约4 l 亿 元人民币，建设规模为2 x 6 0 0 m w ，计划2 0 0 6 年一季度投产。一期工程投产后，预计年 产值2 2 亿元，年税收4 亿元左右，每年消化奥里油2 0 0 万吨，扶节约石油煤炭资源及 经济效益来说前景较隽光蹰。 l 。1 2 课题研究的意义 我国煤炭资源睾富，因此煤炭在一次能源的利用中始终占据着主导地位。然而，由 于我国的资源分布极不均匀，鹾部资源丰富而经济发达的东部地区则极其匮乏。长期以 来，东部地区对煤炭的过分依赖己造成环保和运输的巨大压力，虽然近年来的透气东输 工程确保了华东地区以清洁优质的天然气为次能源取代部分煤炭，改善了华东地区的 能源结构及环境，减轻了运输的压力，然丽，应该看到尽管我国地大物博，但按人均所 占有的资源量劂十分贫乏，尤其是石油、天然气的人均储量更为有限。因此，在适度开 发别用本国资源的同时，积极寻找并利用国外的资源就成为我国走可持续发展道路的 重要举措。在此种形势下，储量巨大的奥里油的使用也越来越多：奥里油燃烧发电、制 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 备沥青等等。但由于奥里油在燃烧过程中，仍存在不少问题有待解决，特别是炉内积灰 比预想严重，钒的化合物粘附在炉壁，腐蚀严重。前期奥里油在电厂的应用及研究多集 中在奥里油的燃烧特性、气体排放物的污染控制、飞灰特性、飞灰中重金属回收、飞灰 处理等方面，对奥里油电厂含钒污水处理的研究报道较少，但随着奥里油发电厂的日益 增多，并且对环境保护的日益重视，因此对奥里油电厂产生的工业废水的处理的研究也 越来越重要。 由于湛江奥里油电厂是全球首家6 0 0 m w 规模设计完全以奥里油为燃料的电厂，缺乏 长期大规模使用奥里油作为电厂燃料的实例供参考，缺乏奥里油冲灰水、脱硫废水污染 物参数及处理工程经验数据，为了在技术上确保奥里油电厂冲灰水、脱硫废水处理工程 能顺利投产运行，湛江奥里油电厂委托北京普盈科技有限公司进行含有金属钒污水的基 础研究，以期了解奥里油电厂冲灰水、脱硫废水主要污染物组成、含量、处理方法、处 理水平及大致成本。 研究对象为奥里油电厂冲灰废水、脱硫废水。湛江奥里油电厂烟道气先经过电除尘 器除尘，再经过石灰脱硫，然后排放。除尘器除尘电极板上积累飞灰定期用水力喷嘴冲 洗，混合物即为冲灰水，该水实际上是奥里油飞灰与水的混合物。从电除尘器出来的烟 道气经过石灰水吸附脱硫排放，没被电除尘器除去的飞灰也被吸附，吸附了硫的氧化物、 烟气飞灰的石灰水成为脱硫废水，硫的氧化物与石灰反应生成硫酸钙( 俗称石膏) 沉淀， 脱硫废水主要污染物除硫酸钙、氨氮外，与冲灰废水一致。 1 2 奥里油电厂含钒废水处理的现状 奥里油电厂含钒废水比常规炼钒厂含钒废水水质复杂，在奥里油燃烧过程中产生的 钒化合物以高价态( v 5 + ) 为主，水中的钒主要以钒酸盐形式存在，钒酸盐和磷酸盐相似， 都有缩合性，有正钒酸盐，焦钒酸盐，偏钒酸盐、多钒酸盐等。向钒酸盐溶液加酸，降 低溶液的p h 值，使钒酸根离子质子化的同时发生脱水而进行缩合的。随着p h 的下降，多 钒酸根中含钒原子越多，就是缩合度增大，偏钒酸盐或多钒酸盐形式存在。废水中的主 要污染物有悬浮物s s 、氨氮n h 4 - h 、金属铅p b 、金属铬c r 、金属钒v 、c o d c r 等。悬浮物 主要来自空预器冲洗水、除尘器冲洗水、锅炉冲洗水，以烟尘为主；氨氮n h 。一n 主要来自 脱硫废水，以n h 4 + 为主，金属铅p b 、金属钒v 、金属铬c r 主要来自除尘器冲洗水、锅炉冲 洗水，金属p b 以p b 2 + 存在，金属c r 以c r 。02 - 存在，金属v 在高温燃烧后，会变成高价位型 态，即v 5 + 存在，它在不同p h 值条件以不同程度聚合酸根离子形式存在，奥里油含钒废水 是否能够处理达标，直接关系着奥里油在电厂的应用。 3 第1 章绪论 目前，对含钒废水的处理有物理法、生物法、化学法。物理法主要是吸附法、离子 交换法。吸附法受吸附剂吸附容量和价格的限制，较适合于低浓度含钒废水的处理；离 子交换法处理效果较好，但离子交换树脂成本较高。生物法虽然成本低且没有二次污染， 但目前国内实际应用还存在一定困难。化学沉淀法有硫酸亚铁沉淀法、铁屑沉淀法、铵 盐沉淀法。硫酸亚铁沉淀法生成的沉淀絮体较小，沉降时间较长；铁屑沉淀法虽然成本 低，但是处理后的钒难以达到排放标准；铵盐沉钒则要求钒溶液在9 0 以上。 1 3 本论文的研究内容和技术路线 1 3 1 研究内容 表1 - 11 0 0 号奥里油主要成分 t a b l e l - 1 t y p i c a lv a l u e sa n dr a n g e so fo r i m u l s i o n1 0 0p r o p e r t i e sa n dc o n s t i t u e n t s 本论文旨在通过在实验条件下模拟电厂奥里油的燃烧条件，燃烧4 0 0 号奥里油( 主 要成分与表1 1m 2 所示1 0 0 号奥里油相同) ，并收集残留物，与蒸馏水配成模拟冲灰水， 对残留物、模拟冲灰水进行成份及水质分析，而后进行污水处理及处理效果评价，最终 确定湛江奥里油电厂的水处理方案，以期使湛江奥里油电厂的污水排放达到国家要求的 4 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 排放水质要求，从而达到保护周边环境的作用。 1 3 2 技术路线 首先，通过对文献上所查的各国研究人员对奥里油灰分的成分分析、物理特性、主 要形态及水溶特性进行分析、总结，确定以上特性的基本状况。 由于相关文献上对奥里油灰分的处理报道较少，可吸取的经验不多，因此，我们认 为，通过对湛江奥里油电厂燃烧用油( 4 0 0 号奥里油) 在实验室条件下进行燃烧，获取 燃烧残留物，制取冲灰水样及模拟烟气脱硫废水，并对冲灰水样及脱硫废水进行成分分 析，通过实验的方式进行污水的处理及效果评价，并选取合理的污水处理工艺及设备， 对湛江奥里油燃烧产生的冲灰污水及脱硫废水进行处理，使其排放水质达到国家二类水 质的标准。 1 4 奥里油飞灰成分分析 由于需要对奥里油燃烧产生的冲灰水及脱硫污水进行处理，那么分析奥里油产生的 燃烧飞灰的主要成分及状态，即可了解冲灰水及脱硫污水主要污染物及含量。 m d o n d i ，g e r c o l a n i ，g g u a r i n i ，m r a i m o n d o 共同分析了来自意大利阿普利亚区 布林迪西( b r i n d i s ，a p u l i a ( a s hb ) ) 和撒丁岛阜姆圣波尔图托( f i u m es a n t o p o l ot o r r e s ， s a r d i n i a ( a s hf ) ) 两个燃烧奥里油热电厂的飞灰。飞灰电子显微照片见图1 2k 1 3 ) 飞灰 尺寸细小，结构松散。 a s h fa s h b 图1 - 2 两种奥里油飞灰电子显微照片 f i g l 2t w ok i n d so fo r i m u l s i o no i lf l ya s he l e c t r o nm i c r o g r a p h m d o n d i ，g e r c o l a n i ，g g u a r i n i ，m r a i m o n d o 分析认为两种奥里油飞灰粒径在 1 0 2 0 1 a r n 之间，奥里油飞灰粒径分布见图1 3t 1 3 1 。 5 第1 章绻论 s i z eo fa g o r e 淞t e so x n ) 圈l _ 3 奥里油飞灰粒径分布 f i 9 1 - 3p a r t i c l es i z ed i s t r i b u f i o no f t h ea g g r e g a t e so fo r i m u l s i o na s h e s m d o n d i * ，g e r e o l a n i ，g g u a r i n i ，m r a i m o n d o 分析结果显示奥里油飞灰成分如表 1 2 ，大部分碍溶入水，其中7 3 的a s hb ，5 9 的a s hf 溶入水。飞灰中钒豹形态主要 为：( v 0 2 ) 2 h 2 ( s 0 4 ) 3 占飞灰重量的1 0 1 5 ，v o s 0 4 n h 2 0 占飞灰重量的5 - 2 0 ，详见表 董。3 。溶入水物质成份主要为s 。3 、m g o 、c a o 和碱金属，以及大量v 0 2 和n i o ，灰中 没有检测到六价c 。水溶性v 0 2 占灰的重量酉分比为1 1 2 2 。 表1 - 2 类里油飞灰成分 t a b l e l - 2t h eo r i m u l s i o no i l 封a s hc o m p o n e n t s 6 一媾。器嚣謦等虿蕾羞霎拳群一墨 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 表1 3 奥里油飞灰化合物形态 ( v 0 2 ) 2 h 2 ( s 0 4 ) 3 v o s 0 4 n h 2 0 c a s 0 4 n i s 0 4 n i - 1 2 0 ( n a ，k h s 0 4 s i l i c a t e s c r e s i d u e v 0 2 v o o h - v o ( o h ) 2 v 2 0 5 i g o - n i o | b - m g s 0 4 m 9 3 ( s 0 4 ) 2 1 0 2 0 - - 5 t r a c e s t r a c e s t r a c e s t r a c e s t m c e s t r a c e s t r a c e s 一1 0 n a c a v 0 4 表l - 4 奥里油飞灰成分表 t a b l e l - 4a n a l y s i so fo r i m u l s i o na s h 。0il fl一一。：=。ya s h e s o r l m u l s l o n t i y a s h e s a bc m o i s t r u ei9 0 9 1 55 2 c ( d b ) v ( d b ) f e ( d b ) n a ( d b ) k ( d b ) n i ( d b ) s i ( d b ) 灿( d b ) t i ( d b ) s ( d b ) 3 3 1 2 6 3 5 2 3 0 2 1 3 2 5 2 1 o 1 1 2 6 3 9 6 3 3 3 9 2 4 0 2 1 2 0 7 0 4 t r a c e s 1 1 3 7 9 1 1 3 4 o 0 2 0 1 o 3 0 8 0 6 t r a c e s 1 6 7 1 1 1 7 0 6 1 1 n r 2 5 n r 3 2 o 1 1 3 2 p ( d b ) o i o 1 0 it r a c e s _ _ _ _ _ - l _ _ - _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ - _ l _ - _ - _ - _ _ _ _ _ _ l _ _ _ _ _ _ _ _ - _ 一 7 豁 器 器 懿 髓 小 巧。概m 瓤 巧 第l 章绪论 s a n d r av i t o l o ，m a u r i z i as e g g i a n i ，s a r af i l i p p i ，c r i s t i n ab r o c c h i n i 共同分析了意大利阜 姆圣波尔图托电厂( f i u m e s a n t o p o w e r p l a n t ，n u o r o ，i t a l y ) 的奥里油飞灰，认为奥里油 飞灰主要金属污染成分为钒( v ) 1 i 7 ，镍( n i ) 2 5 ，不含铅( p d ) 、铬( c ，) 。非 金属污染成分为硫( s ) 1 3 2 。其成分详见表l - 4 。 ca l l i m a n n l e c o u r t t hb a i l e ya n dmc o x 分析了r e a ku k 电力公司提供的奥里油飞 灰样品分析了其成分，结果见表l 一5 1 6 1 。同时分析了飞灰样品中主要物质化合物形态， 结果见表1 - 6 1 6 j 。 表1 - 5 奥里油飞灰成分表 t a b l e l - 5a n a l y s i so fo r i m u l s i o na s h m e t a lf o r m s ： v o s 0 4 ( n h 4 ) 2 n i ( s 0 4 ) 2 ( n h 4 ) 2 m g ( s 0 4 ) 2 a | 2 ( s 0 4 ) 3 ( n h 4 ) 2 f e ( s 0 4 ) 2 c o m p o s i t i o n ： 11 2 6 8 7 4 8 10 1 3 7 1 5 奥里油灰分分析小结 l 、不同的分析人员对不同的奥里油飞灰样品检测结果相差较大，综合几家的分析 结果，奥里油飞灰主要金属污染物为v ，含量约7 6 1 1 7 ，n i ，含量约为1 7 一2 o 。 2 、奥里油飞灰粒径细小，为1 0 2 0 i t m 。 3 、奥里油飞灰中钒的形态主要为：( v 0 2 ) 2 h 2 ( s 0 4 ) 3 占飞灰重量的1 0 - - 1 5 ， v o s 0 4 n h 2 0 占飞灰重量的5 2 0 。 4 、奥里油飞灰中钒易溶入水，水溶性v 0 2 占灰的重量百分比为6 9 一11 2 。如奥 里油飞灰在水中溶解时间足够，水溶性v 0 2 全部溶入水，则奥里油飞灰在水中浓度为 l o o o o m g 1 时，水中v 0 2 浓度为6 9 0m g 1 11 2 0 m g 1 。 5 、奥里油飞灰中大部分可溶入水，溶入水的物质约占灰重的6 0 - 7 0 。 8 l l 屋石瀵大学( 华东) 互程磺士学位论文 第2 章奥里油电厂模拟冲灰废水水质实验研究 2 1 水质实验主要目的 l 、通过对奥里油燃烧的残渣进行酸溶处理，分析奥里油燃烧残渣的主要成份。 2 、收集奥里油燃烧产生的残渣进行水溶处理，制成模拟条件下的冲灰承样，分析 奥里油电厂的模拟冲灰水样，分析其主要成份及状态。 3 、对奥里浊燃烧产生的烟尘进行石灰水吸收，制成模拟脱硫废水，分柝水样的主 要污染成份。 2 2 实验所需仪器 1 、感应耦合筹离子体原子发射光谱分析仪：i c p - a e s 洁糖颧3 8 0 s 型，法国产 2 、电子天平：s h i m a d z uc o r p o r a t i o n ，称量范围2 2 0 9 ，精度0 0 0 1 9 3 、电子天平：s a r t o r i u s ，称量范围1 0 0 9 ，精度0 0 0 0 1 m g 碡、k s y 一国一1 6 型数现温控仪：国营英山无线电元件厂 5 、c o d 恒温加热器j k 2 0 5 a ：苏州江东精密仪器有限公司 6 、w s 7 0 l 型红外快线速烘干器：南遂科学仪器厂 7 、7 9 一l 型磁力搅拌器：常州匿华电器有限公司 8 、s h b - - b 9 5 型循环水式多用真空泵：郑州长城科王贸有限公司 9 、l o l a l 壅干燥箱：上海市仪器总厂 l o 、嘲一11 0 原子吸收分光光度计：北京瑞利分析仪器公司 1 1 、7 2 2 光栅分光光度计；上海分析仪器厂 1 2 、容量瓶：1 0 0 m l ，2 0 0 m l 各数只 1 3 、具玻塞锥形瓶：1 0 0 m l 各数只 1 4 、三口瓶：2 5 0 m l 数只 1 5 、调节式万用电炉( 4 5 0 w - - 1 0 0 0 w ) 江苏南通光学仪器有限公司 1 6 、电熟板：上海市仪器总厂 1 7 、5 、s 鲇x 一2 9 型箱式电阻炉：沈阳市和平区实验电炉厂 2 2 实验所需试剂 l 、奥里油：4 0 0 号奥里油，样品取自广东佛由市高明富民沥青厂。 2 、钽试剂b p h a ( 苯甲酰苯基羟胺) ：化学纯，上海试剂一厂 3 、偏钒酸铵；分析纯上海试剂三厂 9 第2 章奥璧油龟厂模拟冲灰废水水覆实验研究 4 、硫酸：分析纯p = l 。8 4 9 m l ，武汉化学试剂有限公司 5 、磷酸：分析纯p = 1 6 9 9 m l ，武汉化学试剂厂 6 、硝酸：分析纯p = 1 4 2 9 m l ，武汉中南亿学试剂厂 ? 、高锰酸钾：分析纯，河南焦作市化工三厂 8 、尿素：分析纯中国医药( 集团) 上海化学试剂有限公司 9 、氨水：分析纯武汉联碱厂 1 0 、三氯甲烷( 氯仿) ：分析纯天津市东丽区天大化学试剂厂 n 、乙醇：分析纯天津市东藤区天大化学试剂厂 1 2 、氧化钙：化学纯中国医药( 集团) 上海化学试剂有限公司 1 3 、硫酸亚铁：化学纯天津市天河化学试剂厂 1 4 、蒸馏水 2 4 主要实验内容 2 。4 1 模拟奥里油飞灰成分分析 l 、样品奥里油的干燥 用坩埚取定量( 2 4 9 9 7 ) 的样茹奥里油置于烘干箱中，恒温4 5 进行烘干。每天用 分析天平称量装有奥里油、渣样的坩埚，每天记录重量，从表2 1 中可j 以直观地看出，随 着时间的增加奥里油油群的日脱水量逐渐减少，总脱水率趋向于定值。经过1 1 天的烘 干，奥里油的总脱水率为2 5 3 露，而样品奥里油含水率为3 0 左右，故经过4 5 c 烘箱 ll 天的烘干可脱除奥里油样大部分含水。 表2 - 1奥里油脱水量和时间变化的关系 t a b l e 2 1t h eo r i m u l s i o no i lt ow a t e ra n dt i m eo f f t h er e l a t i o n s h i po f c h a n g e 2 、奥里油燃烧残渣的制备 用n m c 4 2 0 型a n l i s 残炭灰分测定仪分析时，选择的升温程序( 表2 2 ) 酃样品 灰化程序按常规选择5 0 。c 为程序起止温度口1 翱t 4 ) ，然后从5 0 c - - 1 0 0 c 对就进行考 察，超过8 0 奥里油开始微沸，继续井温至8 5 暴沸产生大量泡沫，甚至飞溅，导致 样品损失；两5 0 一7 0 之阕由于温度太低，水分挥发过慢虽效果不佳，因此选择t 2 1 0 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 为8 0 ；并对t 3 从5 0 0o c - - 9 5 0 - c 进行了大量的实验，结果发现t 3 6 0 0 c 时样品已完 全灰化，且结果平行性较好，因此选择t 3 为6 0 0 c 。 表2 - 2 样品灰化程序 t a b l e 2 - 2 s a m p l ea s h i n gp r o g r a m 在实验室燃烧奥里油时，我们尽量的模拟了电厂亚临界燃烧温度条件来制取飞灰， 燃烧温度及时间是主要的控制条件。考虑到我们需要的样品是飞灰，需要处理的奥里油 样品量较大，燃烧时主要问题是由于奥里油含水量较大，燃烧时易产生飞溅，从而损失 大量油样，经过我们对奥里油燃烧的大量的摸索，确定如下燃烧及灰化程序( 2 3 ) 。 表2 - 3 实验室奥里油样品燃烧及灰化程序 t a b l e 2 - 3l a b o r a t o r yo r i m u l s i o no i lc o m b u s t i o na n ds a m p l ea s h i n gp r o g r a m 3 、主要污染物浓度的测试方法 根据g b t 1 4 6 7 3 9 3 ，我们确定了金属钒的测量方式为石墨炉原子吸收分光光度法。 通过配置标准系列浓度的钒溶液( 0 2 t o g a ，0 4m g , a ，0 6m g 1 ，o 8m g , a ，1m e d l ) ， 利用石墨炉原子吸收分光光度法测量钒溶液对应的吸光度，结果见表2 _ 4 。 表2 - 4 石墨炉原子吸收分光光度法测矾校准吸光度 t a b l e 2 - 4 g r a p h i t ef u r n a c ea t o m i ca b s o r p t i o ns p e c t r o p h o t o m e t r y ”m e a s u r ec a h b r a f i o n s p e c t r o p h o t o m e t r y 利用标准钒浓度作横坐标，吸光度作纵坐标即可绘制吸光度与钒溶液浓度的校准曲 线，结果如图2 1 所示。针对其它的钒溶液样品，我们就可以利用石墨炉原子吸收分光 第2 章奥里油电厂模拟冲灰废水水质实验研究 光度法测出各种钒溶液样品的吸光度，再通过图3 1 的校准曲线，求取钒溶液的浓度。 型 呆 餐 o 7 0 6 o 5 o 4 0 3 o 2 0 1 0 o0 5l1 5 钒浓度( mg 1 ) 图2 1 标准曲线 f i g2 - 1s t a n d a r dc u r v e 针对其它金属元素，我们可以利用电感耦合等离子体原子发射光谱法i c p a e s 。 针对c o d 的测量，我们可以根据g b l l 9 1 4 8 9 所示的化学需氧量的测定重铬酸盐 法测试( 未稀释水样检出范围为3 0 7 0 0 r a g l ) 。 针对氨氮的测量，根据g b i1 8 9 1 8 9 利用凯氏氮的测定方法测定( 最低检出浓度为 0 2 r a g l ) 。 4 、模拟奥里油飞灰中金属元素含量分析 模拟奥里油飞灰样品制取方法：在奥里油燃烧前先按脱水程序脱除奥里油样品中的 水分，然后按表2 2 所示的燃烧及灰化程序燃烧并灰化奥里油样品，燃烧残留物即为模 拟奥里油飞灰。表2 5 为实验奥里油飞灰样品制取的过程数据记录。 表2 5奥里油飞灰样品制取过程数据记录 t a b l e 2 - 5t h eo r i m u l s i o no i ls a m p l e sf r o mf l ya s hp r o c e s sd a t ar e c o r d s 在此，我们将2 号样品的金属离子浓度使用i c p a e s 方法进行检测，其检测结果见 表2 - 6 。 1 2 中匿石油大学( 华东) 互程磺士学位论文 表猫i c p - a e s 梭测结果 t a b l e 2 - 6i c p - a e s t y p i c a lv a l u e 通过对参考文献数据分析以及本次检测数据表明，奥里油燃烧残留物的主要金属污 染物为钒、镍，其它金属污染物含量并不嵩。 5 、模拟奥里油飞灰中钒含量分析 针对表2 - 5 过程铡取的5 个奥里油飞灰样品，分别用石墨炉艨予吸收分光光度法溯 量溶液中镊的含量。 取l ，2 ，3 ，4 ，5 号样品( 分刹定容到l o o m l 的样晶) 各2 m l ，定容到5 0 r a l ，剩用 石墨炉原子吸收分光光度法测稀释样最中钒的含量，测量结果列入表2 。7 。 表拼样品中钒豹测定结果 t a b l e 2 - 7 s a m p l e so f t h em e a s u r e dr e s u l t so fv a n a d i u m 在将以上结聚换算为在爽里油中含量时，主要金属污染物的检测浓度与参考值( 奥 1 3 第2 章奥里油电厂模拟冲灰废水水质实验研究 里油中钒含量小于3 6 0 m g 1 ) 接近，说明我们的样品处理及检测方法是正确的。 奥里油中金属污染物在换算为灰中含量时，主要金属污染物检测浓度较小，约为文 献参考值( 钒在灰中的比例为1 1 7 ) 的1 1 0 至1 2 0 ，说明我们在实验室制取的奥里油 燃烧残留物污染物含量较低，可能是由于实验室条件下奥里油燃烧不充分，残碳量较高 引起的，使得结果偏低。 2 4 2 奥里油电厂模拟冲灰水样的水质分析 将燃烧收集的飞灰0 2 8 3 1 9 ，加入浓硝酸5 m l 对其进行溶解，并在电热板上加热蒸 发至2 m l ，再加入蒸馏水定容到l o o m l ，配置成2 号样品。 将燃烧收集的飞灰，加入浓硝酸进行溶解，并在马弗炉中以6 0 0 c 烧2 小时，制成 的灰样加蒸馏水配成1 0 0 0 0 m g 1 水样，设定为6 号样品。 将燃烧收集的飞灰，直接加蒸馏水配置成1 0 0 0 0 m g 1 水样，定为7 号样品。 将2 号样品、6 号样品、7 号样品分别进行i c p a e s 检测，其检测结果见表2 8 及 表2 9 。 表2 8 各种成份在水中的浓度 t a b l e 2 - 8t h ec o n c e n t r a t i o no ft h ev a r i o u sc o m p o n e n t si nt h ew a t e r 1 4 巾匿石油大学( 华东) 工程醭士学位论文 表2 - 9模拟 巾灰永样豹金属污染物浓度 t a b l e 2 - 9s i m u l a t i o no fw a t e rw a n i n ga s h - w a t e rm e t a lc o n t a m i n a n tc o n c e n t r a t i o n 由于2 撑与6 雾样品在溶予水之前，都有加入浓硝酸溶解的过程，已不能代表实际的 模拟冲灰水样，丽只能代表奥垦油飞灰中金属污染物在水中的最大溶解浓度。 只有7 弃样品是利用实验室奥里油飞灰直接加入永配嚣成的水溶液，可代表实际的模 拟冲灰水样，考虑到模拟奥里油飞灰金属污染物含量只有实际奥里油飞灰金属污染物含 量的1 l m l 忿0 ，将此检测结果放大1 0 2 0 倍可得到实际奥里i 壹电厂冲灰水样金属污染物 含量的估计值，结果见表2 - 9 。 2 4 3 奥里油电厂模拟冲灰水其他污染成分分析 利用化学需氧量的测定。重铬酸盐法及凯氏氮的测定方法分别对配置完成的模拟冲 灰水水样进行c o d 、氮氮含量检测，检测结果见表2 1 0 。 表2 1 0 模拟奥里油电厂冲灰求c o d 、氨氮检测结果表 t a b l e 2 - 1 7s i m u l a t i o no r i m u l s i o no np o w e r p l a n ta s hw a t e rr u s h e dc o d a m m o n i an i t r o g e nt e s t i n g r e s u l t st a b l e 2 4 4 模拟奥里油电厂脱硫废水水质分析 耋、模拟奥里油电厂烟气脱硫废水的制取 1 5 第2 章奥里油电厂模拟冲灰废水水质实验研究 利用坩埚取已经摇匀的奥里油样品，放置在电炉上加热使奥里油燃烧，坩埚上方罩 扣集气漏斗收集烟气，收集的烟气通过与集气漏斗顶连接橡胶软管连接到吸收瓶，经过 两级c a ( o h ) 2 溶液吸收，气体通过真空泵吸出，吸收了烟气的c a ( o h ) 2 水溶液即为奥里 油烟气脱硫废水。 其中c a ( o h ) 2 水溶液配置利用c a o 按l 及5 浓度现配现用。 2 、模拟奥里油电厂烟气脱硫废水水质分析 在实验室条件下，模拟制取奥里油电厂的脱硫废水，并对其进行水质分析，结果见 表2 1 1 。 表2 1 l 奥里油烟气脱硫废水水质 t a b l e 3 1 1t h eo r i m u l s i o no i lw a s t e w a t e rq u a l i t yf l u eg a sd e s u l f u r i z a t i o n 上表可以清楚的显示，5 浓度c a ( o h ) 2 水溶液吸收烟气时由于集气漏斗离火焰距离 太远，吸收烟气较少，故结果偏低，实验结果意义不大。 l 浓度c a ( o h ) 2 水溶液吸收烟气后，水中钒含量不高，与吸收烟气总量不高有关。 因为水中钒含量与水中悬浮飞灰浓度成正比。 1 浓度c a ( o h ) 2 水溶液吸收烟气后，p h 由1 3 变为6 7 ，说明烟气中酸性物质较多。 燃烧时产生的浓烟较多，1 浓度c a ( o h ) 2 水溶液吸收烟气后，颜色变黑，c o d 较 高，说明燃烧不充分，未燃烧的物质较多，凯氏氮检测值较高也由于同样原因产生。 2 5 模拟奥里油电厂冲灰水及烟气脱硫废水水质分析的结论 1 、在实验室条件下，模拟燃烧奥里油并收集燃烧残留物，配置成模拟冲灰水水样， 经过分析表明模拟冲灰水水样中主要污染物为v 、n i ，且含量较高，已超过排放标准， 其他金属污染物浓度不高，冲灰水金属污染物浓度见表2 1 2 。 1 6 中国石油大学( 华东) 互程硕士学位论文 表2 - 1 2冲获承金属浮染物浓度 t a b l e 2 1 2b l u n tg r e yw a t e rm e t a lp o l l u t a n t sc o n c e n t r a t i o n 浓度p 项鹭 ( m g n ) 2 6 5 4 1 1 2 。2 l 。2 2 4 o 1 国。2 5 0 。2 1 0 0 。4 1 2 1 - 2 4 2 。2 _ o 囊 1 9 0 - 3 8 蛰 1 3 9 1 o 2 o 1 - 0 。2 o 。l 国2 8 1 - o 2 2 、模拟舆里油电厂冲灰水中的c o d 及氨氮浓度较低，说明了奥里浊燃烧的飞灰并 不是冲灰水中c o d 及氨氮的来源，电厂冲灰水c o d 、氨氮浓度较高是由于在电除尘器 前注氨产生的。 3 、电厂脱硫废水的主要污染成分与冲灰水相嗣，但其浓度簧低得多。 硪瓿=萋qv魄晚擎雅&砖 第3 章模拟奥里油电厂冲灰水及脱硫污水的基础实验研究 第3 章模拟奥里油电厂污水中钒浓度的实验研究 3 1 实验研究的主要目的 在实验条件下，通过观察、了解冲灰水溶解时间、溶解温度、p h 值及c a ( o h ) 2 对水 中钒浓度的的影响，从而了解到影响冲灰水钒浓度的主要因素。 3 2 实验的仪器 1 、调节式万用电炉( 4 5 0 w - - 1 0 0 0 w ) ：江苏南通光学仪器有限公司 2 、电子天平：s h i m a d z uc o l 冲o 黜虹i o n ，称量范围2 2 0 9 ，精度0 0 0 1 9 3 、电子天平：s a r t o r i u s ，称量范围1 0