驅油破乳劑在焦化廢水處理中的應用

殷 捷，鄭文強，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，四川 自貢 643000)

焦化廢水是煉焦、煤氣在高溫干餾、凈化及副產品回收過程中，產生的含有揮發酚、多環芳烴及氧、硫、氮等雜環化合物的工業廢水[1-2]，是種高CODcr、高酚值、高氨氮且很難處理的一種工業有機廢水[3-4]。其主要來源有3個[5]：①剩余氨水[6]，它是在煤干餾及煤氣冷卻中產生出來的廢水，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源；②在煤氣凈化過程中產生出來的廢水，如煤氣終冷水和粗苯分離水等；③在焦油、粗苯等精制過程中及其他場合產生的廢水。焦化廢水是含有大量難降解有機污染物的工業廢水[8]，其成分復雜，含有大量的酚、氰、苯、氨氮等有毒有害物質，超標排放的焦化廢水對環境造成嚴重的污染[9-11]。

現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，再經膜過濾技術等方法使之達標排放或循環再利用。但由于焦化廢水具有水質水量變化大、成分復雜，有機物特別是難降解有機物含量高、氨氮濃度高等特點[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往往很難去除，處理效果往往不能達到循環再利用的標準或膜過濾水質要求[21]。

綜上，對在經一定方法處理后不能達到標準或要求的焦化廢水，研究了一種應用廣泛、有效的焦化廢水處理驅油破乳劑，進一步降低廢水中的油、氨氮、CODcr、懸浮物等指標，使得焦化廢水循環再利用或深度處理后達標排放。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

實驗材料主要有：十二烷基氯化銨、十四烷基氯化銨、陽離子聚丙烯酰胺、聚硅氧烷乳液、去離子水。

1.2 主要儀器和測定方法

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

1.3 驅油破乳劑的制備

將陽離子聚丙烯酰胺(配比0.15%，離子度50%)加入反應釜；在不斷攪拌下先加入水使用量的50%～60%，繼續攪拌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，得到所述驅油破乳劑。

1.4 實驗室實驗

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

2 結果與討論

2.1 實驗室實驗結果

按1.3章節步驟進行實驗，考察驅油破乳劑處理焦化廢水的效果，結果見表1。

表1 實驗室驅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。當驅油破乳劑在焦化廢水中投加濃度為600 mL/m3(廢水)時，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；驅油破乳劑在焦化廢水中投加濃度達到800 mL/m3(廢水)時，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 生產現場應用結果

按1.3章節方法制備工藝生產驅油破乳劑，在某煤焦化公司生產現場試用。

(1)生產現場應用Ⅰ。該煤焦化公司廢水量為30～40 m3/h，驅油破乳劑按600 mL/m3(廢水)投加，連續投加24 h，投加地點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，試用結果見表2。

表2 生產現場試用結果ⅠTab.2 Production site trial results Ⅰ

由表2可知，驅油破乳劑在焦化廢水中投加濃度600 mL/m3(廢水)，出水水質指標與實驗室研究水質接近，只比實驗室指標稍高，連續使用12 h后，各種水質指標趨于穩定。

(2)生產現場應用Ⅱ。該煤焦化公司廢水量為30～40 m3/h，驅油破乳劑按800 mL/m3(廢水)投加，連續投加24 h，投加地點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，試用結果見表3。

表3 生產現場試用結果ⅡTab.3 Production site trial results Ⅱ

由表3可知，驅油破乳劑在焦化廢水中投加濃度達到800 mL/m3(廢水)，出水水質指標較好，出水水質指標與實驗室研究水質接近，只比實驗室指標稍高，連續使用12 h后，各種水質指標趨于穩定。

(3)生產現場應用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)連續投加驅油破乳劑，連續投加12 h，每2 h在混凝沉降池出水口取水樣分析，試用結果見表4。

表4 生產現場試用結果ⅢTab.4 Production field trial results Ⅲ

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

3 結論

通過實驗研究和生產現場試用證明，在焦化廢水處理生產中，由季銨鹽、陽離子聚丙烯酰胺、聚硅氧烷乳液組成的驅油破乳劑，具有較好地去除油、CODcr、NH3-N、懸浮物、濁度的作用。投加濃度達到600～800 mL/m3(廢水)，混凝沉降池出水水質指標基本能達到要求。