论文部分内容阅读
摘 要：煤化工含油废水产生自煤转化过程中。这种废水污染物组成复杂多样、难以生物降解。并且该类废水中乳化油含量高，难以经济有效地去除，是水处理的难题之一。因此，本文对煤化工废水中乳化油的去除工艺进行了探讨。
关键词：含油废水;乳化油去除;煤化工
引言：煤转化技术主要将煤通过热解、气化、干馏等工艺，使煤炭转换成煤气，同时产生煤焦油和工艺废物，是工业上煤炭转化利用中成熟的工艺。在煤的转化过程中，平均每转化一吨煤，将会产生0.2-1.2吨的工艺废水，由于这类废水的高含油量，使水处理工段的处理负荷和处理难度都大为增加。并且煤转化项目大多建立在我国的中部、西北等生态脆弱、水资源珍贵的地区，这就更加突出了废水处理工艺研究的重要性。
1含油废水的来源
经过大量测试和论证，热解、鲁奇固定床气化、BGL气化等煤转化工艺可以实现最大限度地利用煤。而在这类工艺中，煤热分解/气化产物等在经过洗涤和冷却过程后冷凝形成冷凝液，冷凝液在脱除高浓度煤焦油后进入废水处理工段。这就形成了煤转化废水。由于煤质和加工工艺不同的原因，导致煤转化过程中产生的工艺废水中污染物的组成成分复杂，包含有多种有机和无机化合物，其中，酚类化合物一般包括挥发酚和不挥发酚，烃类化合物一般包含有芳香烃、多环杂环化合物和脂肪族烃等，无机化合物包含有CO2、氨氮及氰化物、硫化物等。废水中污染物的实际组成及含量不仅与加工的煤的种类有关，还和煤转化过程的工艺类型、工艺条件有关。由于煤质和加工工艺不同的原因，导致煤转化过程中产生的工艺废水中污染物的组成成分复杂，包含有多种有机和无机化合物，其中，酚类化合物一般包括挥发酚和不挥发酚，烃类化合物一般包含有芳香烃、多环杂环化合物和脂肪族烃等，无机化合物包含有CO2、氨氮及氰化物、硫化物等。废水中污染物的实际组成及含量不仅与加工的煤的种类有关，还和煤转化过程的工艺类型、工艺条件有关在上述煤转化废水工艺的实际应用过程中，焦油的不溶性组分，一般包括芳香烃、多环杂环化合物以及脂肪族烃等，和废水难以完全分离，这就形成了含油废水。
2煤化工废水中乳化油去除工艺
2.1物理法
物理处理方法的原理是利用油滴和废水之间密度的差异，在一定条件下将分散在废水中的油颗粒和其他固体颗粒分离。通常作为含油废水处理工艺的预处理手段应用于工业。目前广泛应用于工业含油废水处理的物理方法包括有重力沉降法、离心分离法、粗粒化法等。
2.1.1重力沉降法
根据废水中油滴粒径的不同，其在水中的存在形式也大不相同，而根据Stockes原理，利用油水的密度差异，使油滴在废水静置过程中沉降至水底下层或上浮至水面，然后通过沉降罐、隔油池等设备除去。该种处理方式具有结构简单、投资成本低、处理量大的优点，但除油效率有限，对于小粒径、油水密度差异小的油滴去除效果差。因此该种处理方式多见于高浓度含油废水的一级处理中。2.1.2离心分离法
该种处理方法是利用油水两相比重差的不同。通过离心装置高速运转形成的离心场，使密度较大的水相处于外侧，沿器壁从底端出口流出;而密度较小的油相汇聚在分离器中，从装置顶部的溢流口溢出。该处理方法采用的主要设备为水力旋流器，具有体积小、处理效率高且处理量大、操作费用低、灵活安装、对环境不敏感等优点;但在高速旋流过程中，水中的油滴也容易被撕裂，而形成粒径更加小的油滴，这就增大了将油滴从水中分离出来的难度。
2.1.3粗粒化法
顾名思义，该方法是根据待处理废水中油类物质的特点选择合适的聚结材料，再利用油滴在水和聚结材料之间亲和力的差异，使废水中小粒径的油滴聚结为大粒径油滴从而上浮至水面，而后将其除去。这种处理方法投资低、设备结构相对简单、易操作，但对进水的水质要求高，当进入该处理工段的水中存在亲油性表面活性物质时，这将会大大降低聚结材料对废水中油类物质的亲和作用，从而降低对废水中油类物质的去除效率。
2.2物理化学法
工业上广泛应用于含油废水处理的物理化学法一般包含有气浮法、吸附法。2.2.1气浮法
气浮法是通过在待处理废水中引入空气，以使废水中的小粒径油珠粘附在空气在水相中形成的高度分散的气泡上，从而使油滴的浮力增加并上浮至水面实现分离。在实际工业应用中，常在气浮操作之前加入一定量的絮凝剂，以促进气浮效率。这种处理方法对与水密度相近的油类的去除效果较好，并且可以有效降低废水的COD，但该方法用于处理煤化工废水时，易将废水中的挥发酚、氨氮等物质带入进环境中。并且，目前最常见的絮凝剂是含有氯或高分子聚合物的无机化合物，这通常会导致水中氯含量的增加或在随后的膜处理过程中膜堵塞。
2.2.2吸附法
吸附法主要是利用吸附剂的多孔性和大比表面积，对废水中的油类物质进行吸附，从而达到除油的目的。该种处理方法的除油效率取决于所选用吸附剂的吸附性能以及所处理的废水类型。经过多年的研究发展，更多具有较强吸附性能的新型吸附材料被研发应用于工业。
2.3化学法
2.3.1化学破乳法
由于现代工业废水中的污染物质越发的复杂，破乳难度也随之增大。通过近些年对破乳剂及破乳方法的大力研究，尤其是对破乳剂的研究，无论是无机破乳剂和有机破乳剂，都有了很大的发展。通过向废水中添加破乳剂，对废水体系中的油水界面膜进行破坏，使废水中稳定存在的乳化油失稳，进而促进废水中的油滴聚并上浮。
2.3.2高级氧化法
高级氧化法是指利用以羟基自由基为主的氧化剂对废水中复杂、难降解的有机物进行氧化去除，因为这种方法具有效率高、氧化能力强、无污染等优点而成为水处理领域的研究开发热点。目前，典型的高级氧化技术包括超临界水氧化技术、光催化氧化技术以及Fenton氧化法等，而其中又以Fenton氧化法的研究发展最为广泛。
3结语
在全球能源紧缺的大环境下，煤炭作为我国能源结构中的重要组成部分，在我国各级能源及化学制品方面的消耗量巨大，因此煤化工的发展显得尤为关键。在煤的转化利用过程中，由于煤质的特点，会产生各类大量的污染物质，对人类社会及环境产生危害，因此煤的清洁高效转化利用对保障能源安全和绿色能源发展发挥着较大作用。本文对当前煤化工废水中乳化油的去除工艺进行了总结，希望能够为煤化工企业选择适用的工艺提供一定的参考。
参考文献：
[1]丁永红，申海生，王坤，王忠泉，赵春洲，秦树林.矿井水微量乳化油去除试验研究与应用评估[J].能源环境保护，2019，33（06）：39-41+50.
[2]毕可军，王瑞，闫杰栋，孟鹏，张庆，李振东.煤化工废水除油技术探讨[J].化肥设计，2015，53（06）：5-8.
[3]李思. 煤化工废水物理法除油工艺及设备清洗剂的开发[D].青岛科技大學，2015.
（辽宁能源煤电产业股份有限公司，辽宁 沈阳 110000）
关键词：含油废水;乳化油去除;煤化工
引言：煤转化技术主要将煤通过热解、气化、干馏等工艺，使煤炭转换成煤气，同时产生煤焦油和工艺废物，是工业上煤炭转化利用中成熟的工艺。在煤的转化过程中，平均每转化一吨煤，将会产生0.2-1.2吨的工艺废水，由于这类废水的高含油量，使水处理工段的处理负荷和处理难度都大为增加。并且煤转化项目大多建立在我国的中部、西北等生态脆弱、水资源珍贵的地区，这就更加突出了废水处理工艺研究的重要性。
1含油废水的来源
经过大量测试和论证，热解、鲁奇固定床气化、BGL气化等煤转化工艺可以实现最大限度地利用煤。而在这类工艺中，煤热分解/气化产物等在经过洗涤和冷却过程后冷凝形成冷凝液，冷凝液在脱除高浓度煤焦油后进入废水处理工段。这就形成了煤转化废水。由于煤质和加工工艺不同的原因，导致煤转化过程中产生的工艺废水中污染物的组成成分复杂，包含有多种有机和无机化合物，其中，酚类化合物一般包括挥发酚和不挥发酚，烃类化合物一般包含有芳香烃、多环杂环化合物和脂肪族烃等，无机化合物包含有CO2、氨氮及氰化物、硫化物等。废水中污染物的实际组成及含量不仅与加工的煤的种类有关，还和煤转化过程的工艺类型、工艺条件有关。由于煤质和加工工艺不同的原因，导致煤转化过程中产生的工艺废水中污染物的组成成分复杂，包含有多种有机和无机化合物，其中，酚类化合物一般包括挥发酚和不挥发酚，烃类化合物一般包含有芳香烃、多环杂环化合物和脂肪族烃等，无机化合物包含有CO2、氨氮及氰化物、硫化物等。废水中污染物的实际组成及含量不仅与加工的煤的种类有关，还和煤转化过程的工艺类型、工艺条件有关在上述煤转化废水工艺的实际应用过程中，焦油的不溶性组分，一般包括芳香烃、多环杂环化合物以及脂肪族烃等，和废水难以完全分离，这就形成了含油废水。
2煤化工废水中乳化油去除工艺
2.1物理法
物理处理方法的原理是利用油滴和废水之间密度的差异，在一定条件下将分散在废水中的油颗粒和其他固体颗粒分离。通常作为含油废水处理工艺的预处理手段应用于工业。目前广泛应用于工业含油废水处理的物理方法包括有重力沉降法、离心分离法、粗粒化法等。
2.1.1重力沉降法
根据废水中油滴粒径的不同，其在水中的存在形式也大不相同，而根据Stockes原理，利用油水的密度差异，使油滴在废水静置过程中沉降至水底下层或上浮至水面，然后通过沉降罐、隔油池等设备除去。该种处理方式具有结构简单、投资成本低、处理量大的优点，但除油效率有限，对于小粒径、油水密度差异小的油滴去除效果差。因此该种处理方式多见于高浓度含油废水的一级处理中。2.1.2离心分离法
该种处理方法是利用油水两相比重差的不同。通过离心装置高速运转形成的离心场，使密度较大的水相处于外侧，沿器壁从底端出口流出;而密度较小的油相汇聚在分离器中，从装置顶部的溢流口溢出。该处理方法采用的主要设备为水力旋流器，具有体积小、处理效率高且处理量大、操作费用低、灵活安装、对环境不敏感等优点;但在高速旋流过程中，水中的油滴也容易被撕裂，而形成粒径更加小的油滴，这就增大了将油滴从水中分离出来的难度。
2.1.3粗粒化法
顾名思义，该方法是根据待处理废水中油类物质的特点选择合适的聚结材料，再利用油滴在水和聚结材料之间亲和力的差异，使废水中小粒径的油滴聚结为大粒径油滴从而上浮至水面，而后将其除去。这种处理方法投资低、设备结构相对简单、易操作，但对进水的水质要求高，当进入该处理工段的水中存在亲油性表面活性物质时，这将会大大降低聚结材料对废水中油类物质的亲和作用，从而降低对废水中油类物质的去除效率。
2.2物理化学法
工业上广泛应用于含油废水处理的物理化学法一般包含有气浮法、吸附法。2.2.1气浮法
气浮法是通过在待处理废水中引入空气，以使废水中的小粒径油珠粘附在空气在水相中形成的高度分散的气泡上，从而使油滴的浮力增加并上浮至水面实现分离。在实际工业应用中，常在气浮操作之前加入一定量的絮凝剂，以促进气浮效率。这种处理方法对与水密度相近的油类的去除效果较好，并且可以有效降低废水的COD，但该方法用于处理煤化工废水时，易将废水中的挥发酚、氨氮等物质带入进环境中。并且，目前最常见的絮凝剂是含有氯或高分子聚合物的无机化合物，这通常会导致水中氯含量的增加或在随后的膜处理过程中膜堵塞。
2.2.2吸附法
吸附法主要是利用吸附剂的多孔性和大比表面积，对废水中的油类物质进行吸附，从而达到除油的目的。该种处理方法的除油效率取决于所选用吸附剂的吸附性能以及所处理的废水类型。经过多年的研究发展，更多具有较强吸附性能的新型吸附材料被研发应用于工业。
2.3化学法
2.3.1化学破乳法
由于现代工业废水中的污染物质越发的复杂，破乳难度也随之增大。通过近些年对破乳剂及破乳方法的大力研究，尤其是对破乳剂的研究，无论是无机破乳剂和有机破乳剂，都有了很大的发展。通过向废水中添加破乳剂，对废水体系中的油水界面膜进行破坏，使废水中稳定存在的乳化油失稳，进而促进废水中的油滴聚并上浮。
2.3.2高级氧化法
高级氧化法是指利用以羟基自由基为主的氧化剂对废水中复杂、难降解的有机物进行氧化去除，因为这种方法具有效率高、氧化能力强、无污染等优点而成为水处理领域的研究开发热点。目前，典型的高级氧化技术包括超临界水氧化技术、光催化氧化技术以及Fenton氧化法等，而其中又以Fenton氧化法的研究发展最为广泛。
3结语
在全球能源紧缺的大环境下，煤炭作为我国能源结构中的重要组成部分，在我国各级能源及化学制品方面的消耗量巨大，因此煤化工的发展显得尤为关键。在煤的转化利用过程中，由于煤质的特点，会产生各类大量的污染物质，对人类社会及环境产生危害，因此煤的清洁高效转化利用对保障能源安全和绿色能源发展发挥着较大作用。本文对当前煤化工废水中乳化油的去除工艺进行了总结，希望能够为煤化工企业选择适用的工艺提供一定的参考。
参考文献：
[1]丁永红，申海生，王坤，王忠泉，赵春洲，秦树林.矿井水微量乳化油去除试验研究与应用评估[J].能源环境保护，2019，33（06）：39-41+50.
[2]毕可军，王瑞，闫杰栋，孟鹏，张庆，李振东.煤化工废水除油技术探讨[J].化肥设计，2015，53（06）：5-8.
[3]李思. 煤化工废水物理法除油工艺及设备清洗剂的开发[D].青岛科技大學，2015.
（辽宁能源煤电产业股份有限公司，辽宁 沈阳 110000）