驅(qū)油破乳劑在焦化廢水處理中的應(yīng)用

殷 捷，鄭文強(qiáng)，毛逢銀

(1.四川鴻康科技股份有限公司，四川 自貢 643031； 2.四川輕化工大學(xué)，四川 自貢 643000)

焦化廢水是煉焦、煤氣在高溫干餾、凈化及副產(chǎn)品回收過(guò)程中，產(chǎn)生的含有揮發(fā)酚、多環(huán)芳烴及氧、硫、氮等雜環(huán)化合物的工業(yè)廢水[1-2]，是種高CODcr、高酚值、高氨氮且很難處理的一種工業(yè)有機(jī)廢水[3-4]。其主要來(lái)源有3個(gè)[5]：①剩余氨水[6]，它是在煤干餾及煤氣冷卻中產(chǎn)生出來(lái)的廢水，其水量占焦化廢水總量的一半以上[7]，是焦化廢水的主要來(lái)源；②在煤氣凈化過(guò)程中產(chǎn)生出來(lái)的廢水，如煤氣終冷水和粗苯分離水等；③在焦油、粗苯等精制過(guò)程中及其他場(chǎng)合產(chǎn)生的廢水。焦化廢水是含有大量難降解有機(jī)污染物的工業(yè)廢水[8]，其成分復(fù)雜，含有大量的酚、氰、苯、氨氮等有毒有害物質(zhì)，超標(biāo)排放的焦化廢水對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染[9-11]。

現(xiàn)有焦化廢水處理方法[12-17]主要有物理吸附、絮凝沉降、活性污泥法等，再經(jīng)膜過(guò)濾技術(shù)等方法使之達(dá)標(biāo)排放或循環(huán)再利用。但由于焦化廢水具有水質(zhì)水量變化大、成分復(fù)雜，有機(jī)物特別是難降解有機(jī)物含量高、氨氮濃度高等特點(diǎn)[18]，焦化廢水的可生化性差[19]。以上方法均在處理成本、處理效果等方面存在一定程度的局限性[20]，焦化廢水中不可生化的物質(zhì)往往很難去除，處理效果往往不能達(dá)到循環(huán)再利用的標(biāo)準(zhǔn)或膜過(guò)濾水質(zhì)要求[21]。

綜上，對(duì)在經(jīng)一定方法處理后不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)或要求的焦化廢水，研究了一種應(yīng)用廣泛、有效的焦化廢水處理驅(qū)油破乳劑，進(jìn)一步降低廢水中的油、氨氮、CODcr、懸浮物等指標(biāo)，使得焦化廢水循環(huán)再利用或深度處理后達(dá)標(biāo)排放。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)材料主要有：十二烷基氯化銨、十四烷基氯化銨、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺、聚硅氧烷乳液、去離子水。

1.2 主要儀器和測(cè)定方法

主要儀器有紫外分光光度計(jì)(721G)、6B-220N型COD/氨氮速測(cè)儀。油、濁度用紫外分光光度計(jì)測(cè)定，COD、氨氮用COD/氨氮速測(cè)儀測(cè)定，懸浮物用玻砂漏斗抽濾、烘干測(cè)定。

1.3 驅(qū)油破乳劑的制備

將陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(配比0.15%，離子度50%)加入反應(yīng)釜；在不斷攪拌下先加入水使用量的50%～60%，繼續(xù)攪拌10～20 min后，再依次按比例加入十二烷基氯化銨(配比30%)、十四烷基氯化銨(配比15%)和聚硅氧烷乳液(配比0.3%)，邊加邊攪拌，并緩慢升溫至35～40 ℃，攪拌50～60 min后，最后按比例加入剩余的水，攪拌20～30 min后停止加熱，邊冷卻邊攪拌，冷卻至室溫，得到所述驅(qū)油破乳劑。

1.4 實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)

分別量取200 mL焦化廢水于4個(gè)250 mL燒杯中，再分別量取0.04、0.08、0.12、0.16 mL制備的驅(qū)油破乳劑于4個(gè)燒杯中，用玻璃棒攪拌均勻，靜置30 min，分別取上清液分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)結(jié)果

按1.3章節(jié)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，考察驅(qū)油破乳劑處理焦化廢水的效果，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 實(shí)驗(yàn)室驅(qū)油破乳劑處理焦化廢水的效果Tab.1 Effect of laboratory oil displacement demulsifier on coking wastewater treatment mg/L

由表1可知，驅(qū)油破乳劑投加量增加，油含量、CODcr、NH3-N、懸浮物、濁度降低幅度增大。當(dāng)驅(qū)油破乳劑在焦化廢水中投加濃度為600 mL/m3(廢水)時(shí)，油去除率為75.45%，CODcr去除率為56.24%，NH3-N去除率為54.55%，懸浮物去除率為80.86%，濁度可降至51.23 mg/L；驅(qū)油破乳劑在焦化廢水中投加濃度達(dá)到800 mL/m3(廢水)時(shí)，油去除率為87.92%，CODcr去除率為80.90%，NH3-N去除率為84.64%，懸浮物去除率為91.73%，濁度可降至16.23 mg/L。

2.2 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果

按1.3章節(jié)方法制備工藝生產(chǎn)驅(qū)油破乳劑，在某煤焦化公司生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)試用。

(1)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用Ⅰ。該煤焦化公司廢水量為30～40 m3/h，驅(qū)油破乳劑按600 mL/m3(廢水)投加，連續(xù)投加24 h，投加地點(diǎn)為廢水到混凝沉降池的入口，每3 h在混凝沉降池出水口取水樣分析，試用結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)試用結(jié)果ⅠTab.2 Production site trial results Ⅰ

由表2可知，驅(qū)油破乳劑在焦化廢水中投加濃度600 mL/m3(廢水)，出水水質(zhì)指標(biāo)與實(shí)驗(yàn)室研究水質(zhì)接近，只比實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)稍高，連續(xù)使用12 h后，各種水質(zhì)指標(biāo)趨于穩(wěn)定。

(2)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用Ⅱ。該煤焦化公司廢水量為30～40 m3/h，驅(qū)油破乳劑按800 mL/m3(廢水)投加，連續(xù)投加24 h，投加地點(diǎn)為廢水到混凝沉降池的入口，每3 h在混凝沉降池出水口取水樣分析，試用結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)試用結(jié)果ⅡTab.3 Production site trial results Ⅱ

由表3可知，驅(qū)油破乳劑在焦化廢水中投加濃度達(dá)到800 mL/m3(廢水)，出水水質(zhì)指標(biāo)較好，出水水質(zhì)指標(biāo)與實(shí)驗(yàn)室研究水質(zhì)接近，只比實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)稍高，連續(xù)使用12 h后，各種水質(zhì)指標(biāo)趨于穩(wěn)定。

(3)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用Ⅲ。該煤焦化公司廢水量為30～40 m3/h，先在廢水到混凝沉降池的入口一次性投加500 kg驅(qū)油破乳劑，然后在廢水到混凝沉降池的入口處，按800 mL/m3(廢水)連續(xù)投加驅(qū)油破乳劑，連續(xù)投加12 h，每2 h在混凝沉降池出水口取水樣分析，試用結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)試用結(jié)果ⅢTab.4 Production field trial results Ⅲ

由表4可知，先一次性投加一定量驅(qū)油破乳劑后，再在焦化廢水到混凝沉降池的入口處連續(xù)投加驅(qū)油破乳劑，投加濃度為800 mL/m3(廢水)，4 h后出水水質(zhì)指標(biāo)就能達(dá)到投加濃度600 mL/m3(廢水)12 h的效果，之后各種水質(zhì)指標(biāo)趨于穩(wěn)定，只是濁度需要8 h后才變得很小。

3 結(jié)論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)試用證明，在焦化廢水處理生產(chǎn)中，由季銨鹽、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺、聚硅氧烷乳液組成的驅(qū)油破乳劑，具有較好地去除油、CODcr、NH3-N、懸浮物、濁度的作用。投加濃度達(dá)到600～800 mL/m3(廢水)，混凝沉降池出水水質(zhì)指標(biāo)基本能達(dá)到要求。