化学破乳法处理煤化工废水油类效果研究

摘 要：煤化工废水的污染控制已经成为国内外工业废水处理的主要问题，对煤化工废水的处理来说，要去除的是废水中的油类物质，本研究通过化学破乳法处理煤化工废水中的油类，探讨氯化铝和SP169复配处理对废水中油类物质去除效果的影响。试验结果表明，氯化铝和SP169的复配处理在废水处理中具有显著的效果，最优条件下的氯化铝投加量为6.0 g/L，SP169投加量为2.4 g/L，pH为4。经过优化最佳处理条件，废水处理效果最佳，油类去除率达到13.86%，通过本研究，可以为煤化工废水处理提供一种高效、经济的解决方案，减少环境污染，促进可持续发展。

关键词：化学破乳法；煤化工废水；油类

中图分类号：X 52" 文献标志码：A

煤化工废水中的油类物质含量较高，对环境造成了严重的污染问题。传统的物理处理方法对废水中的油类去除效果有限，且处理成本较高。因此，寻找一种高效、经济的处理方法具有重要意义[1]。化学破乳法是一种常用的处理油类废水的方法，通过添加适量的破乳剂，使废水中的油类物质发生凝聚和分离，从而达到去除油类的目的[2]。然而，对煤化工废水中油类的处理效果来说，目前尚缺乏系统的研究和评估[3]。因此，本研究旨在探索化学破乳法处理煤化工废水中油类的效果，并为进一步优化和改进该方法提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 废水水质

本次研究的废水来源于某能源化工有限公司，该公司是一家从事煤焦化工业、兰炭生产工业、煤气化和煤液化等多种工艺的能源化工企业。废水的外观接近黑色，水质成分非常复杂，其中包括煤焦油、苯酚、苯胺等有机污染物。煤焦油是煤炭加工和燃烧过程中产生的一种副产品，其主要成分是多环芳烃。煤焦油具有高毒性和难降解性，会对水体生态系统造成严重的破坏。苯酚是一种常见的有机污染物，具有刺激性和毒性，对水生生物和人体健康有害。苯胺是一种有机溶剂，具有致癌性和致畸性，长期接触会对人体造成严重的损害。废水中的油类含量为250mg/L～350mg/L。废水中的有机污染物和高油含量给环境和人类健康带来了严重威胁。为了保护环境和人类健康，有必要采取有效的处理措施来降低废水中有机污染物的含量和油类的浓度。

1.2 试验方法

1.2.1 破乳剂筛选

在室温下，将氯化铝、硫酸铝、氯化镁、氯化钙、PAC等5种无机破乳剂以及SP169、BP2040、AR36、TA10314等4种有机破乳剂和6种无机/有机复配的破乳剂，分别添加到煤化工废水中，并立即以120r/min速度混合搅拌15min，再静放2h，取破乳后的上层清液进行逐步抽滤，以测量含油率并计算原料油存有情况占比。根据试验流程，找到使浮油和溶解油占比高而含油率比较少的破乳剂，即是最佳破乳剂。

1.2.2 最佳破乳剂投加量

在室温下，取定量的煤化工废水，将其放入一个容量为100mL的量杯中。随后，分别往量杯加最佳无机物破乳剂硫酸铁的差异浓度值，包括3.0g/L、4.0g/L、5.0g/L、6.0g/L、7.0g/L、8.0g/L。与此同时，还添加最佳有机化学破乳剂BP2040的差异浓度值，包括1.0g/L、2.0g/L、3.0g/L、4.0g/L、5.0g/L、6.0g/L。

在保持氯化铝投加量为6.0g/L的前提下，各自添加不同浓度的SP169，包括0.8g/L、1.6g/L、2.4g/L、3.2g/L、4.0g/L、4.8g/L。同时，维持SP169的投加量为2.4g/L，各自添加不同浓度氯化铝，包括2.0g/L、4.0g/L、6.0g/L、8.0g/L、10.0g/L、12.0g/L[5]。

1.2.3 废水中pH值的影响

在室温下，在容量为100mL的量杯中放入一定量的煤化工废水。为能调节污水的处理pH值，应用酸碱溶液。添加最佳无机破乳剂硫酸铝，含量为6.0g/L。首先，投加最佳有机破乳剂BP2040，浓度为2.0g/L。投加氯化铝/SP169复配破乳剂，其中氯化铝的投加量为6.0g/L，SP169的投加量为2.4g/L。其次，以120r/min的速度迅速混合搅拌废水和破乳剂，持续搅拌15min。将混合物静置2h，让废水中的沉淀物沉淀下来。再次，得出浮油和溶解油所占比例。最后，需要找到一个pH值，使浮油和溶解油所占比例高，同时含油量较少。这个pH值即为最佳pH值。

2 结果与讨论

2.1 煤化工废水中的油类存在状态

通过多次测定并取平均值，得出煤化工废水中不同类型油类物质的占比。根据数据分析，浮油占比为7.6%～8.8%，分散油占比为14.5%～15.5%，乳化液占比为20.4%～21.5%，溶解油占比为55.5%～56.4%。如图1所示。

2.2 破乳剂筛选

2.2.1 无机破乳剂筛选

在污水中添加无机破乳剂后，污水中溶解油占比呈现增高趋势，而分散油占比则普遍下降。在相同条件下，污水中添加硫酸铝后的水质采样分层速度快，水更清亮，应用效果理想。污水中浮油占比较大，从17.21%升至18.84%，分散破乳剂比例从20.59%和21.69%大幅度降至11.63%和5.9%，而溶解油比例将从40.51%升至63.63%。综合以上数据和观察结果，确定硫酸铝作为最佳的无机破乳剂，能够有效地去除废水中的油类物质，提高废水处理的效率和质量。无机破乳剂筛选如图2所示。

2.2.2 有机破乳剂筛选

在试验中，观察到废水中加入有机破乳剂后，溶解油比例普遍出现增高趋势，而分散油、乳化液比例则有不同程度降低。通过BP2040处理过的污水中，浮油比例由17.21%升至24.59%，但是经过AR-36处理过的污水中，浮油占比也升至18.79%。在通过BP2040处理过的污水中，浮油占比较大，分散油、乳化液比例分别从20.59%和21.69%降至4.84%和7.08%。结果表面，BP2040是最佳有机破乳剂。有机破乳剂筛选如图3所示。

2.2.3 无机/有机破乳剂的复配筛选

在静放分层次环节中，氯化铝和SP169的浮渣分层次速率明显超过别的组，仅经过10min，污水中浮渣就已沉降一半。在无机/有机破乳剂的复配后，污水中浮油、分散油、乳化液比例均有下降，而溶解油比例出现明显上升趋势。通过氯化铝和SP169混配后，污水中浮油占比比较高，分散化油、乳化液比例分别从20.59%和21.69%降至5.35%和5.25%，而溶解油占比则是由40.51%升至80.40%。这些数据变化表明，氯化铝和SP169的复配处理在废水处理中效果最佳，能够有效去除废水中的油类物质，提高废水处理的效率和质量。无机/有机破乳剂的复配筛选如图4所示。

2.3 破乳过程中油类含量的变化及影响因素

2.3.1 硫酸铝投加量及pH对破乳效果的影响

在试验中，当硫酸铝的最佳投加量为6.0g/L时，原料油的去除率最高达到13.56%。在这样的环境下，污水中浮油和溶解油占比分别达到最大值，分别是9.54%和81.94%，而乳化液比例则降到最低，从21.69%降至1.91%。通过全面分析，明确6.0g/L为硫酸铝的最佳投加量。当硫酸铝投加量为6.0g/L时，维持其他要求不变的前提下，当pH为5时，原料油去除率最大，达到13.86%。但当pH为4时，浮油比例最高为11.61%，乳化液和分散油占比最少，主要从21.69%和20.59%降至0.88%和4.18%，溶解油占比将从40.51%升至83.33%。结果表明，最理想的pH为4。硫酸铝的投加量及pH对破乳效果的影响如图5所示。

2.3.2 BP2040投加量及pH对破乳效果的影响

当有机破乳剂BP2040的投加量为2.0g/L时，原料油的去除率达到最大值，为18.11%。在这样的情况下，污水中浮油比例最高，为14.57%。分散化油、乳化液比例也明显降低，分别从20.59%和21.69%降至4.39%和3.76%。因此，2.0g/L是有机破乳剂BP2040的最佳投加量。经过进一步研究发现，在BP2040的投加量为2.0g/L的情况下，当废水的pH为5时，油类的去除率达到最高值，为30.28%。表明在这个投加量和pH条件下，BP2040能更有效地去除废水中的油类物质。BP2040的投加量及pH对破乳效果的影响如图6所示。

2.3.3 氯化铝/SP169复配破乳剂投加量及pH对破乳效果的影响

根据试验结果，发现当氯化铝的投加量为6.0 g/L时，废水中油类的去除率达到最大值，为29.54%。同时，也观察到分散油和乳化液的比例明显降低，分别从20.59%和21.69%降至2.59%和7.90%。这表明在这个投加量下，氯化铝能够有效地去除废水中的油类物质。在保持氯化铝投加量为6.0g/L的条件下，调整SP169的投加量，并分析pH值对破乳效果的影响。试验结果显示，当pH为4时，油类的去除率达到最高值，为36.66%。与此同时，溶解油的比例也达到最大值，从40.51%升至81.14%，分散油和乳化液的比例也从20.59%和21.69%降至8.28%和5.77%。因此，最优条件下的氯化铝投加量为6.0 g/L，SP169投加量为2.4 g/L，pH为4。

3 结语

通过本研究，验证氯化铝和SP169复配处理在煤化工废水中油类去除方面的有效性。在最佳处理条件下，氯化铝投加量为6.0 g/L，SP169投加量为2.4 g/L，pH为4，废水中的浮油、分散油、乳化液比例均有所降低，而溶解油比例显著增加，表明氯化铝和SP169的复配处理能够有效提高废水处理的效率和质量。本研究为煤化工废水处理提供一种有效的方法，有望在工业实践中得到推广应用。

参考文献

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