驱油破乳剂在焦化废水处理中的应用

殷 捷，郑文强，毛逢银

(1.四川鸿康科技股份有限公司，四川 自贡 643031； 2.四川轻化工大学，四川 自贡 643000)

焦化废水是炼焦、煤气在高温干馏、净化及副产品回收过程中，产生的含有挥发酚、多环芳烃及氧、硫、氮等杂环化合物的工业废水[1-2]，是种高CODcr、高酚值、高氨氮且很难处理的一种工业有机废水[3-4]。其主要来源有3个[5]：①剩余氨水[6]，它是在煤干馏及煤气冷却中产生出来的废水，其水量占焦化废水总量的一半以上[7]，是焦化废水的主要来源；②在煤气净化过程中产生出来的废水，如煤气终冷水和粗苯分离水等；③在焦油、粗苯等精制过程中及其他场合产生的废水。焦化废水是含有大量难降解有机污染物的工业废水[8]，其成分复杂，含有大量的酚、氰、苯、氨氮等有毒有害物质，超标排放的焦化废水对环境造成严重的污染[9-11]。

现有焦化废水处理方法[12-17]主要有物理吸附、絮凝沉降、活性污泥法等，再经膜过滤技术等方法使之达标排放或循环再利用。但由于焦化废水具有水质水量变化大、成分复杂，有机物特别是难降解有机物含量高、氨氮浓度高等特点[18]，焦化废水的可生化性差[19]。以上方法均在处理成本、处理效果等方面存在一定程度的局限性[20]，焦化废水中不可生化的物质往往很难去除，处理效果往往不能达到循环再利用的标准或膜过滤水质要求[21]。

综上，对在经一定方法处理后不能达到标准或要求的焦化废水，研究了一种应用广泛、有效的焦化废水处理驱油破乳剂，进一步降低废水中的油、氨氮、CODcr、悬浮物等指标，使得焦化废水循环再利用或深度处理后达标排放。

1 实验部分

1.1 实验材料

实验材料主要有：十二烷基氯化铵、十四烷基氯化铵、阳离子聚丙烯酰胺、聚硅氧烷乳液、去离子水。

1.2 主要仪器和测定方法

主要仪器有紫外分光光度计(721G)、6B-220N型COD/氨氮速测仪。油、浊度用紫外分光光度计测定，COD、氨氮用COD/氨氮速测仪测定，悬浮物用玻砂漏斗抽滤、烘干测定。

1.3 驱油破乳剂的制备

将阳离子聚丙烯酰胺(配比0.15%，离子度50%)加入反应釜；在不断搅拌下先加入水使用量的50%～60%，继续搅拌10～20 min后，再依次按比例加入十二烷基氯化铵(配比30%)、十四烷基氯化铵(配比15%)和聚硅氧烷乳液(配比0.3%)，边加边搅拌，并缓慢升温至35～40 ℃，搅拌50～60 min后，最后按比例加入剩余的水，搅拌20～30 min后停止加热，边冷却边搅拌，冷却至室温，得到所述驱油破乳剂。

1.4 实验室实验

分别量取200 mL焦化废水于4个250 mL烧杯中，再分别量取0.04、0.08、0.12、0.16 mL制备的驱油破乳剂于4个烧杯中，用玻璃棒搅拌均匀，静置30 min，分别取上清液分析。

2 结果与讨论

2.1 实验室实验结果

按1.3章节步骤进行实验，考察驱油破乳剂处理焦化废水的效果，结果见表1。

表1 实验室驱油破乳剂处理焦化废水的效果Tab.1 Effect of laboratory oil displacement demulsifier on coking wastewater treatment mg/L

由表1可知，驱油破乳剂投加量增加，油含量、CODcr、NH3-N、悬浮物、浊度降低幅度增大。当驱油破乳剂在焦化废水中投加浓度为600 mL/m3(废水)时，油去除率为75.45%，CODcr去除率为56.24%，NH3-N去除率为54.55%，悬浮物去除率为80.86%，浊度可降至51.23 mg/L；驱油破乳剂在焦化废水中投加浓度达到800 mL/m3(废水)时，油去除率为87.92%，CODcr去除率为80.90%，NH3-N去除率为84.64%，悬浮物去除率为91.73%，浊度可降至16.23 mg/L。

2.2 生产现场应用结果

按1.3章节方法制备工艺生产驱油破乳剂，在某煤焦化公司生产现场试用。

(1)生产现场应用Ⅰ。该煤焦化公司废水量为30～40 m3/h，驱油破乳剂按600 mL/m3(废水)投加，连续投加24 h，投加地点为废水到混凝沉降池的入口，每3 h在混凝沉降池出水口取水样分析，试用结果见表2。

表2 生产现场试用结果ⅠTab.2 Production site trial results Ⅰ

由表2可知，驱油破乳剂在焦化废水中投加浓度600 mL/m3(废水)，出水水质指标与实验室研究水质接近，只比实验室指标稍高，连续使用12 h后，各种水质指标趋于稳定。

(2)生产现场应用Ⅱ。该煤焦化公司废水量为30～40 m3/h，驱油破乳剂按800 mL/m3(废水)投加，连续投加24 h，投加地点为废水到混凝沉降池的入口，每3 h在混凝沉降池出水口取水样分析，试用结果见表3。

表3 生产现场试用结果ⅡTab.3 Production site trial results Ⅱ

由表3可知，驱油破乳剂在焦化废水中投加浓度达到800 mL/m3(废水)，出水水质指标较好，出水水质指标与实验室研究水质接近，只比实验室指标稍高，连续使用12 h后，各种水质指标趋于稳定。

(3)生产现场应用Ⅲ。该煤焦化公司废水量为30～40 m3/h，先在废水到混凝沉降池的入口一次性投加500 kg驱油破乳剂，然后在废水到混凝沉降池的入口处，按800 mL/m3(废水)连续投加驱油破乳剂，连续投加12 h，每2 h在混凝沉降池出水口取水样分析，试用结果见表4。

表4 生产现场试用结果ⅢTab.4 Production field trial results Ⅲ

由表4可知，先一次性投加一定量驱油破乳剂后，再在焦化废水到混凝沉降池的入口处连续投加驱油破乳剂，投加浓度为800 mL/m3(废水)，4 h后出水水质指标就能达到投加浓度600 mL/m3(废水)12 h的效果，之后各种水质指标趋于稳定，只是浊度需要8 h后才变得很小。

3 结论

通过实验研究和生产现场试用证明，在焦化废水处理生产中，由季铵盐、阳离子聚丙烯酰胺、聚硅氧烷乳液组成的驱油破乳剂，具有较好地去除油、CODcr、NH3-N、悬浮物、浊度的作用。投加浓度达到600～800 mL/m3(废水)，混凝沉降池出水水质指标基本能达到要求。