劉 雷

(神華寧煤集團(tuán) 煤炭化學(xué)工業(yè)分公司質(zhì)檢計(jì)量中心，寧夏 靈武750411)

0 引言

通常煤制油廢水的CODCr濃度為4000-6500mg/L、氨氮濃度為180-210mg/L、酚濃度為40-50mg/L等。煤制油廢水的大量排放及廢水成分復(fù)雜、難以生物降解的特點(diǎn)成為困擾我國煤制油行業(yè)的一個重大難題。

1 酸化法

酸化法即將廢水調(diào)節(jié)至酸性，利用酸性條件下產(chǎn)生的質(zhì)子中和廢水中膠體的雙電層，從而使廢水達(dá)到破乳除油降低COD的目的。

煤制油廢水中一般含有大量的表面活性劑，這些活性劑能與廢水中的油類等污染物形成一種穩(wěn)定的乳化液。酸性條件下，廢水中的陰離子表面活性劑，如皂類、高級脂肪酸鹽類很容易被電性中和而失去穩(wěn)定性，乳化液中原有的平衡狀態(tài)被打破，從而破乳。另外，酸性條件可以使廢液中的乳化劑轉(zhuǎn)變成乳化性能差且不溶于水的脂肪酸類，從廢水沉降出來，從而達(dá)到破乳、降低COD的目的。

酸化法一般不單獨(dú)使用，而是作為預(yù)處理和其它工藝聯(lián)合應(yīng)用，如：酸化-混凝法、酸化-Fenton法、酸化-SBR法等。酸化法的特點(diǎn)如下：

（1）處理工藝簡單，占地面積小，基建費(fèi)用低；

（2）操作簡單，有機(jī)物去除穩(wěn)定且反應(yīng)迅速；

（3）酸性條件下對構(gòu)筑物腐蝕嚴(yán)重，增加構(gòu)筑物防腐成本；

（4）酸化過程所用強(qiáng)酸容易對操作人員造成傷害。

2 酸化-Fenton法

酸化-Fenton法是利用Fe2+和H2O2快速反應(yīng)生成的氧化性很強(qiáng)的-OH來氧化分解廢水中難生物降解有機(jī)物的一種水處理方法。酸化-Fenton法的機(jī)理是：過氧化氫與亞鐵離子反應(yīng)自身分解生成高氧化性的羥基自由基(-OH)和氫氧根離子（OH-）。其基本反應(yīng)作用原理如下：

利用上述系列反應(yīng)，廢水中的有機(jī)物 RH被最終氧化生成CO2和H2O，從而使廢水中的有機(jī)物得以氧化分解，COD值大大降低。酸化-Fenton法在廢水處理過程中有如下幾個特點(diǎn)：

（1）Fenton試劑可以降解廢水中的各種有機(jī)物，可有效地氧化降解各種有機(jī)廢水，例如醇、醚、氯酚、除草劑、多聚芳香化合物廢水等，適用范圍廣泛；

（2）Fenton試劑為環(huán)境友好材料，在處理過程中生成H2O、CO2、O2和氫氧化鐵，無二次污染；

（3）Fenton試劑對有機(jī)污染物降解徹底、快速，多用于廢水的深度處理；

（4）酸化-Fenton法通過自由基反應(yīng)可提高有機(jī)污染物的可生化性，可為后續(xù)的生物降解提供有利的條件；

（5）酸化-Fenton法也存在處理費(fèi)用較高的問題。

3 鹽析法

鹽析法的原理是壓縮油粒與水面界面處雙電層，使油粒脫穩(wěn)。但該法由于操作簡單，費(fèi)用較低，所以使用較多，作為初級處理應(yīng)用廣泛。

目前，通常把鹽析和反滲透相結(jié)合處理乳化油廢水，取得很好效果，其要點(diǎn)是在含油廢水中加入 1%-4.5%的聚鋁或水溶性鹽，在 pH值 2-5范圍內(nèi)混合均勻，靜止 0.5-1h，油分上浮，除去漂浮油，過濾，此時油分去除率高達(dá)99%。而后用反滲透處理含鋁鹽或鐵鹽的水溶液，鹽幾乎100%去除。透過水可以循環(huán)使用，濃縮水在油水分離中循環(huán)。該方法不產(chǎn)生污泥、不排放濃鹽水且處理費(fèi)用比較低。

4 吸附法

吸附法是利用吸附劑吸附廢水中某種或幾種污染物，從而使廢水得到凈化的方法。根據(jù)固體表面吸附力的不同，吸附可分為物理吸附、化學(xué)吸附和離子交換吸附三種類型。物理吸附是指吸附劑與吸附物質(zhì)之間是通過分子間引力(范徳華力)而產(chǎn)生的吸附。化學(xué)吸附是指吸附劑與被吸附物質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，依靠所生成化學(xué)鍵引起的吸附。吸附階段主要有顆粒外部擴(kuò)散階段、孔隙擴(kuò)散階段和吸附反應(yīng)階段。

吸附劑是決定高效能的吸附處理過程的關(guān)鍵因素，理論上一切固體都具有吸附能力，但是只有多孔物質(zhì)或磨得極細(xì)的物質(zhì)才能作為吸附劑。常用吸附劑主要有活性炭、吸附樹脂、腐植酸類吸附劑、改性淀粉類吸附劑、改性纖維素類吸附劑等。在廢水處理中，吸附法多利用吸附劑的多孔性和高比表面積，將廢水中的溶解油以及其它溶解性有機(jī)物吸附在吸附劑的表面，達(dá)到油水分離的目的。活性炭中的泥炭可用于去除廢水中的乳化油，所以在處理含乳化液廢水中可作為破乳劑。有機(jī)吸附劑可分為天然改性和人工合成兩類。有機(jī)吸附劑一般比無機(jī)吸附能力強(qiáng)，二者可單獨(dú)使用也可以混合使用。吸附劑的再生方法主要有加熱再生法、藥劑再生法、化學(xué)再生法、濕式氧化再生法和生物再生法等。加熱再生法處理活性炭時，炭的損失率高，而且再生成本也較高。藥劑再生法不但處理成本高而且易造成二次污染。因此，化學(xué)再生法、生物再生法和濕式氧化再生法是今后活性炭再生方法的發(fā)展方向。

5 氣浮法

氣浮法也稱“浮選法”，其原理是設(shè)法使水中產(chǎn)生大量的微氣泡，以形成水、氣、及被去除物質(zhì)的三相混合體，在界面張力、氣泡上升浮力和靜水壓力差等多種力的共同作用下，促進(jìn)微細(xì)氣泡粘附在被去除的微小油滴上后，因粘合體密度小于水而上浮到水面，從而使水中油粒被分離去除。氣浮法在煤化工廢水預(yù)處理中的作用是除去其中的油類并回收再利用，此外對后續(xù)的生化處理還起到預(yù)曝氣的作用。

6 化學(xué)混凝法

化學(xué)混凝法是向廢水中加入混凝劑，使之水解產(chǎn)生氫氧化物膠體及水合配離子，中和廢水中有機(jī)物表面所帶的電荷，并使這些帶電物質(zhì)發(fā)生凝集。混凝法一般作為預(yù)處理或后處理配合生物降解法使用。

6.1 混凝劑和助凝劑

水處理混凝劑應(yīng)具有價(jià)廉易得、使用方便、混凝效果好且對人體健康無害的特點(diǎn)?；炷齽┲饕譄o機(jī)鹽類混凝劑和高分子混凝劑兩大類。無機(jī)鹽類混凝劑目前主要有鐵鹽和鋁鹽。鋁鹽中主要有硫酸鋁、明礬及硫酸鋁和硫酸鉀的復(fù)鹽。無機(jī)鐵鹽中主要有硫酸鐵和氯化鐵等。

高分子混凝劑主要包括無機(jī)和有機(jī)兩類。聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵是使用較廣泛的無機(jī)高分子混凝劑。人工合成的聚合氯化鋁對各種水質(zhì)適應(yīng)性較強(qiáng)，適用的pH值范圍較廣，對低溫水效果也較好，形成的絮凝體粒大而重，投量約為硫酸鋁的1/2-1/3。目前，無機(jī)高分子混凝劑成為混凝劑開發(fā)的一個熱點(diǎn)，如聚合硅酸鐵（PFSiC）、聚合硅酸鋁（PASiC）等新型混凝劑，與聚合鋁相比，其效能可提高10%-30%，且價(jià)格相對較低，應(yīng)用前景廣闊。有機(jī)高分子混凝劑有天然和人工合成兩種，它們都具有巨大的線性分子，每一大分子有許多鏈節(jié)組成，鏈節(jié)間以共價(jià)鍵結(jié)合。

6.2 混凝反應(yīng)的機(jī)理

水的混凝涉及很多因素至今仍未完全清楚，比如水中雜質(zhì)的成分和濃度、水溫、pH值、堿度以及絮凝劑種類和用量等都會影響混凝的效果。水中投加鋁鹽或鐵鹽絮凝劑后發(fā)生了水解和聚合反應(yīng)，水解和聚合的產(chǎn)物與水中膠體污染物進(jìn)行上述四種作用生成了粗大絮凝體。同種膠體顆粒表面帶有同種電荷，這些膠體會受到靜電作用而相互排斥，排斥力和排斥能的大小隨著顆粒間的距離和電荷數(shù)量而變化。顆粒間排斥能越大就越難靠近，也就越不利于絮凝沉淀。加入電解質(zhì)后，水中的電解質(zhì)離子可以和部分顆粒表面電荷發(fā)生中和反應(yīng)，從而減小擴(kuò)散層厚度并降低排斥能，形成絮凝體。目前得到廣泛認(rèn)同的混凝機(jī)理包括：壓縮雙電層、吸附電中和作用、吸附架橋作用和網(wǎng)捕作用。

7 結(jié)束語

總之，隨著煤制油行業(yè)的不斷發(fā)展，煤制油廢水的排放量越來越大，同時煤制油廢水難于處理，給環(huán)境帶來了很大的壓力。因此，研究煤制油廢水的處理工藝使之達(dá)標(biāo)排放對于保護(hù)水環(huán)境和人體健康具有重要意義。

［1］李豪，汪曉軍.Fenton-曝氣生物濾池深度處理焦化廢水[J].凈水技術(shù)，2009(05).

［2］張懷濱，劉小溪.煤化工廢水再生利用探討[J].黑龍江科技信息，2009(25).