煤化工廢水除油處理工藝中試研究與應(yīng)用

摘 " " "要： 煤化工企業(yè)排放廢水以高濃度的煤氣洗滌廢水為主，含有大量油類、懸浮物、氨氮、COD、苯酚、氰等有毒、有害物質(zhì)。綜合廢水CODcr一般在5 000 mg·L-1以上，氨氮在500 mg·L-1以上，是一種典型的難降解有機(jī)化合物的工業(yè)廢水。通過(guò)總結(jié)、驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)多家專業(yè)除油公司的試驗(yàn)數(shù)據(jù)及效果，設(shè)計(jì)組合多種除油工藝及新型材料，形成系統(tǒng)化的預(yù)處理除油工藝路線，提出適合于該類廢水的工藝方法，為項(xiàng)目改造及工藝工程設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

關(guān) "鍵 "詞：煤化工廢水；高濃度難降解廢水；有機(jī)污染物；除油工藝

中圖分類號(hào)：X703 " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A " " 文章編號(hào)： 1004-0935（2023）03-0331-04

新疆某新能源煤化工有限公司生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水原設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)預(yù)處理除油技術(shù)降低石油類含量，達(dá)到進(jìn)入酚氨回收裝置的標(biāo)準(zhǔn)，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。實(shí)際項(xiàng)目運(yùn)行后，酚氨回收系統(tǒng)一直運(yùn)行不暢，油含量超出進(jìn)入酚氨系統(tǒng)的指標(biāo)要求。本次中試試驗(yàn)通過(guò)總結(jié)、驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)多家專業(yè)除油公司的試驗(yàn)數(shù)據(jù)及效果，設(shè)計(jì)組合多種除油工藝及新型材料，形成系統(tǒng)化的預(yù)處理除油工藝路線，提出適合于該類廢水的工藝方法。

1 "項(xiàng)目基本概況

新疆某新能源煤化工有限公司一期為生產(chǎn)甲醇、二甲醚、煤制液化天然氣項(xiàng)目，廢水經(jīng)過(guò)預(yù)處理除油、酚氨回收后進(jìn)入廠區(qū)污水處理系統(tǒng)。預(yù)處理除油的效果直接影響了后續(xù)酚氨回收及污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行，項(xiàng)目自建成后，酚氨回收系統(tǒng)及污水處理系統(tǒng)一直運(yùn)行不暢，油含量檢測(cè)超出進(jìn)入酚氨系統(tǒng)的指標(biāo)要求。預(yù)處理除油效果直接影響了后續(xù)系統(tǒng)的運(yùn)行，也成為該廠污水預(yù)處理關(guān)鍵問(wèn)題。

本中試試驗(yàn)處理水源為生產(chǎn)工藝所產(chǎn)生的廢水，含有大量油類、懸浮物及苯酚、氨、高COD等，成分復(fù)雜，較難處理[1-4]。預(yù)處理除油效果直接影響了后續(xù)工藝的穩(wěn)定運(yùn)行，為解決該類煤化工廢水普遍面臨的難題，自2014年曾有多家專業(yè)除油公司在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行中試實(shí)驗(yàn)，大多并未取得較為滿意的效果，也有幾家取得了相對(duì)良好的效果。本次中試實(shí)驗(yàn)主要為從中選取幾家效果較好的廠家進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)，組合新工藝，解決后續(xù)系統(tǒng)難于運(yùn)行的問(wèn)題。

目前國(guó)內(nèi)外常用的廢水除油方法主要有物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物化學(xué)法[5-6]。物理法主要包括重力分離法、粗?；ǎň劢Y(jié)過(guò)濾法）[7-9]、離心分離法等；化學(xué)法主要包括絮凝法、化學(xué)氧化法、電化學(xué)法等；物理化學(xué)法主要包括氣浮法、吸附法、膜分離法[2]等；生物化學(xué)法主要包括活性污泥法、生物濾池法、生物膜法等。

2 "試驗(yàn)部分

2.1 "試驗(yàn)主要內(nèi)容

2.1.1 "試驗(yàn)階段

試驗(yàn)計(jì)劃分為4個(gè)階段進(jìn)行：吸附法除油工藝試驗(yàn)階段，采用項(xiàng)目已經(jīng)購(gòu)置的試驗(yàn)裝置，主要為驗(yàn)證性試驗(yàn)；粗?；╗3]除油工藝試驗(yàn)階段，采用新設(shè)計(jì)購(gòu)置的試驗(yàn)裝置；膜分離法除油工藝試驗(yàn)階段，采用新設(shè)計(jì)購(gòu)置的試驗(yàn)裝置；離心分離法除油工藝試驗(yàn)階段，采用新設(shè)計(jì)購(gòu)置的試驗(yàn)裝置。

2.1.2 "試驗(yàn)監(jiān)控及檢測(cè)主要內(nèi)容

主要內(nèi)容：試驗(yàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、進(jìn)出水水質(zhì)（總油、石油類、SS）、污堵物質(zhì)成分、總油與總酚 " " 含量。

2.2 "試驗(yàn)過(guò)程及運(yùn)行情況

2.2.1 "吸附法除油工藝試驗(yàn)階段

吸附除油工藝水平衡圖如圖1所示。生產(chǎn)廢水儲(chǔ)存于煤氣水儲(chǔ)罐，通過(guò)一級(jí)提升水泵進(jìn)入超聲波破乳[6]（沉降池），產(chǎn)水進(jìn)入一級(jí)產(chǎn)水箱；通過(guò)二級(jí)提升泵進(jìn)入預(yù)過(guò)濾器，產(chǎn)水進(jìn)入二級(jí)產(chǎn)水箱；通過(guò)三級(jí)提升泵進(jìn)入除油過(guò)濾器，產(chǎn)水進(jìn)入三級(jí)產(chǎn)水箱。除油過(guò)濾器設(shè)置2臺(tái)，并聯(lián)使用。

設(shè)備24 h運(yùn)行，系統(tǒng)進(jìn)水流量在400～600 L·h-1之間，出水在320～500 L·h-1之間。除油過(guò)濾器分為A和B兩組，每12 h切換一次，每次切換時(shí)用產(chǎn)水反洗一次，堿液清洗一次，再用產(chǎn)水正洗一次。反洗時(shí)間4 min，用水量500 L，反洗強(qiáng)度 " " " " 26.54 m3·h-1·m-2；堿液清洗時(shí)用50～100 kg氫氧化鈉配置800 L溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為5%～11%，清洗時(shí)間在60～90 min；正洗采用自來(lái)水，正洗時(shí)間 " 20～30 min，正洗完畢后浸泡至下一次使用。

吸附法除油裝置在一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)，前期出水感官上清澈透明無(wú)任何雜質(zhì)，呈微黃色；隨著時(shí)間增長(zhǎng)，后期產(chǎn)水的顏色會(huì)逐步加深，呈現(xiàn)棕紅色，如圖2所示。

2.2.2 "粗?；ǔ凸に囋囼?yàn)階段

進(jìn)水來(lái)自煤氣水儲(chǔ)罐，第一級(jí)為自清洗過(guò)濾器，過(guò)濾精度25 μm；之后進(jìn)入緩沖罐，然后進(jìn)入X型過(guò)濾器，進(jìn)行第一級(jí)除油；出水進(jìn)入M型過(guò)濾器，進(jìn)行第二級(jí)除油；產(chǎn)水排走。

設(shè)備24 h運(yùn)行，系統(tǒng)處理量3～4 m3·h-1，來(lái)水壓力0.05～0.20 MPa，系統(tǒng)排油為M型過(guò)濾器，平均4天左右排油一次，每次平均量約為14 L左右，最多一次為30 L。本系統(tǒng)無(wú)動(dòng)力設(shè)備，反洗采用設(shè)備內(nèi)儲(chǔ)水，無(wú)化學(xué)清洗。

通過(guò)粗?；囼?yàn)裝置處理后，進(jìn)水較呈渾濁度狀態(tài)，出水清澈透亮無(wú)雜質(zhì)，如圖3所示。

2.2.3 "膜分離法除油工藝試驗(yàn)階段

經(jīng)粗?；b置處理完后的水進(jìn)入陶瓷膜試驗(yàn)裝置，陶瓷膜孔徑50 nm，進(jìn)水溫度45～55 ℃，pH值8.5～9.5之間，進(jìn)水壓力≤0.35 MPa，段間壓差 " " ≤0.15 MPa，通量暫按80 LMH開(kāi)始運(yùn)行，通量下降30%開(kāi)始進(jìn)行化學(xué)清洗，濃液/清液gt;4。

經(jīng)陶瓷膜處理后，出水清澈透亮無(wú)雜質(zhì)，但靜置1 h后變渾濁產(chǎn)生沉淀物，如圖4所示。

2.2.4 "離心法除油工藝試驗(yàn)階段

試驗(yàn)水源分兩部分，第一步試驗(yàn)取用煤氣來(lái)水直接進(jìn)入離心分離機(jī)，經(jīng)高速分離后出水測(cè)總油及石油類，進(jìn)水量199 L·h-1，出水量198 L·h-1，物料水溫約40 ℃左右。第二步取用換熱器進(jìn)水，進(jìn)入離心分離機(jī)，經(jīng)高速分離后測(cè)出水總油及石油類，同時(shí)觀察溫度對(duì)于離心處理效果的影響，進(jìn)水量 "99 L·h-1，出水量97 L·h-1，物料水溫70 ℃左右。

含油廢水經(jīng)過(guò)離心試驗(yàn)裝置處理后，輕相為淡黃透明色無(wú)雜質(zhì)，重相為渾濁狀態(tài)。

3 "試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與結(jié)果

通過(guò)4個(gè)月的中試試驗(yàn)，對(duì)幾種除油工藝進(jìn)行組合試驗(yàn)驗(yàn)證，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了跟蹤和記錄，其中主要是對(duì)試驗(yàn)過(guò)程的進(jìn)出水水質(zhì)油及SS進(jìn)行跟蹤和記錄，同時(shí)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行了跟蹤記錄。因影響后續(xù)處理工藝主要為水中含油及SS的處理，故在本次中試過(guò)程中的主要針對(duì)總油、石油類和SS做分析及化驗(yàn)。

3.1 "試驗(yàn)過(guò)程水質(zhì)記錄

吸附法除油試驗(yàn)過(guò)程水質(zhì)分析數(shù)據(jù)如表1所示，粗粒化法除油試驗(yàn)過(guò)程水質(zhì)分析數(shù)據(jù)如表2所示，膜分離法除油試驗(yàn)過(guò)程水質(zhì)分析數(shù)據(jù)如表3所示，離心法除油試驗(yàn)過(guò)程水質(zhì)分析數(shù)據(jù)如表4所示，總油與總酚含量水質(zhì)分析數(shù)據(jù)如表5所示。

3.2 "試驗(yàn)過(guò)程水質(zhì)分析對(duì)比

1）根據(jù)表1試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，吸附法對(duì)于總油平均去除率＞87%，SS平均去除率＞72%，COD平均去除率＞73%，總酚平均去除率＞86%。由此可以得出，吸附法雖然對(duì)于油的去除達(dá)到了酚氨回收系統(tǒng)進(jìn)水指標(biāo)，但是將計(jì)劃回收的總酚也全部去除，故本方法不適用于后續(xù)設(shè)計(jì)酚氨回收的項(xiàng)目。

2）根據(jù)表2試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，進(jìn)水總油及石油類數(shù)值高時(shí)，去除率也相對(duì)較高，進(jìn)水指標(biāo)較低時(shí)，其去除率也較低。出水SS值均低于300 mg·L-1，滿足要求。因粗?；ㄟm用于浮油、分散油及部分乳化油，對(duì)于乳化油及溶解油的去除效果較差，故本水源中含有400 mg·L-1以下的乳化油和溶解油。

3）根據(jù)表3試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，膜分離法對(duì)于總油及石油類的去除率也都較低，石油類穩(wěn)定在400 mg·L-1以下，而對(duì)于SS的去除效果也不理想。因陶瓷膜孔徑為50 nm，故產(chǎn)水中的石油類主要為50 nm以下粒徑油，即溶解油較多。SS測(cè)定選用 "0.45 μm濾膜截留，理論上通過(guò)陶瓷膜后應(yīng)不含SS，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)觀察情況，過(guò)濾產(chǎn)水放置一段時(shí)間后明顯變渾濁，可以推斷得出水中含有部分物質(zhì)發(fā)生變化，造成SS檢測(cè)時(shí)數(shù)值偏高。

4）根據(jù)表4試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，離心分離對(duì)于該類水中總油及石油類均幾乎沒(méi)有去除效果，故離心分離法不適用于該類廢水的預(yù)處理除油。

5）根據(jù)表5試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，采用四氯化碳萃取測(cè)油時(shí)，加硅酸鎂吸附和不加硅酸鎂吸附，油值平均相差2 649.5 mg·L-1；測(cè)總酚時(shí)分別測(cè)定原水和經(jīng)四氯化碳萃取后上層液，總酚值平均相差 " " 2 795 mg·L-1，與油差值幾乎等同。

3.3 "該類新能源煤化工廢水水質(zhì)特點(diǎn)

通過(guò)本次試驗(yàn)水質(zhì)檢測(cè)情況及現(xiàn)場(chǎng)觀察，可以得出該水質(zhì)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：水中含有的石油類約在600 mg·L-1以下，總油類最高約在5 000 mg·L-1以下；水中石油類物質(zhì)大多為乳化油和溶解油；處理達(dá)標(biāo)水遇光、氣等外部影響會(huì)發(fā)生變化，造成檢測(cè)時(shí)總油類數(shù)值上升；污水中含有大量可被四氯化碳萃取且影響總油值的極性酚類物質(zhì)。

3.4 工藝路線確定

確定的煤化工預(yù)處理除油工藝路線如圖6 " "所示。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的中試試驗(yàn)，結(jié)合該水質(zhì)特點(diǎn)，建議對(duì)于該水質(zhì)進(jìn)行處理時(shí)，首先通過(guò)物理沉降法去除浮油、分散油，再用粗?；ㄈコＳ嗟姆稚⒂汀⒉糠秩榛图翱梢?jiàn)懸浮物，處理完水質(zhì)避免接觸光、氣等外界影響，采用封閉式輸送。

4 "結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)試驗(yàn)階段的跟蹤記錄水質(zhì)化驗(yàn)情況及試驗(yàn)裝置的運(yùn)行情況，針對(duì)該類煤化工污水提出適用可行的工藝路線，保證預(yù)處理出水達(dá)到進(jìn)入酚氨回收系統(tǒng)油含量指標(biāo)要求，同時(shí)確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，減少污堵情況，降低設(shè)備清洗及維護(hù)頻率。

通過(guò)本次中試試驗(yàn)，確定了適用于此類污水的預(yù)處理除油工藝，并通過(guò)對(duì)于進(jìn)水水質(zhì)、出水水質(zhì)、污堵污染物等的化驗(yàn)分析，及中試設(shè)備的整體運(yùn)行情況，提出了針對(duì)此類煤化工污水的可行性預(yù)處理除油工藝，為后續(xù)此類廢水工藝及工程設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

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Pilot-Scale Research and Application of Oil Removal

Technology for Coal Chemical Wastewater

SUN Feng-ying

（Beijing Bangyuan Environmental Protection Technology Co.， Ltd.， Beijing 100124， China）

Abstract： The wastewater discharged by coal chemical enterprises is mainly high-concentration gas washing wastewater， which contains a large amount of oil， suspended solids， ammonia nitrogen， COD， phenol， cyanide and other toxic and harmful substances. The CODcr of the comprehensive wastewater is generally above 5 000 mg·L-1， and the ammonia nitrogen is above 500 mg·L-1， which is a typical industrial wastewater with refractory organic compounds. In this pilot test， by summarizing and verifying the test data and effects of several professional degreasing companies on site， a variety of oil removal processes and new materials were designed and combined to form a systematic pretreatment degreasing process route， which was suitable for this type of wastewater. The process method provides reference for project transformation and process engineering design.

Key words： "Coal chemical wastewater; High concentration refractory wastewater; Organic pollutants; Oil removal process