摘 要：煤化工廢水的污染控制已經(jīng)成為國內(nèi)外工業(yè)廢水處理的主要問題，對煤化工廢水的處理來說，要去除的是廢水中的油類物質(zhì)，本研究通過化學(xué)破乳法處理煤化工廢水中的油類，探討氯化鋁和SP169復(fù)配處理對廢水中油類物質(zhì)去除效果的影響。試驗結(jié)果表明，氯化鋁和SP169的復(fù)配處理在廢水處理中具有顯著的效果，最優(yōu)條件下的氯化鋁投加量為6.0 g/L，SP169投加量為2.4 g/L，pH為4。經(jīng)過優(yōu)化最佳處理條件，廢水處理效果最佳，油類去除率達(dá)到13.86%，通過本研究，可以為煤化工廢水處理提供一種高效、經(jīng)濟(jì)的解決方案，減少環(huán)境污染，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：化學(xué)破乳法；煤化工廢水；油類

中圖分類號：X 52" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

煤化工廢水中的油類物質(zhì)含量較高，對環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染問題。傳統(tǒng)的物理處理方法對廢水中的油類去除效果有限，且處理成本較高。因此，尋找一種高效、經(jīng)濟(jì)的處理方法具有重要意義[1]?；瘜W(xué)破乳法是一種常用的處理油類廢水的方法，通過添加適量的破乳劑，使廢水中的油類物質(zhì)發(fā)生凝聚和分離，從而達(dá)到去除油類的目的[2]。然而，對煤化工廢水中油類的處理效果來說，目前尚缺乏系統(tǒng)的研究和評估[3]。因此，本研究旨在探索化學(xué)破乳法處理煤化工廢水中油類的效果，并為進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)該方法提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 廢水水質(zhì)

本次研究的廢水來源于某能源化工有限公司，該公司是一家從事煤焦化工業(yè)、蘭炭生產(chǎn)工業(yè)、煤氣化和煤液化等多種工藝的能源化工企業(yè)。廢水的外觀接近黑色，水質(zhì)成分非常復(fù)雜，其中包括煤焦油、苯酚、苯胺等有機(jī)污染物。煤焦油是煤炭加工和燃燒過程中產(chǎn)生的一種副產(chǎn)品，其主要成分是多環(huán)芳烴。煤焦油具有高毒性和難降解性，會對水體生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的破壞。苯酚是一種常見的有機(jī)污染物，具有刺激性和毒性，對水生生物和人體健康有害。苯胺是一種有機(jī)溶劑，具有致癌性和致畸性，長期接觸會對人體造成嚴(yán)重的損害。廢水中的油類含量為250mg/L～350mg/L。廢水中的有機(jī)污染物和高油含量給環(huán)境和人類健康帶來了嚴(yán)重威脅。為了保護(hù)環(huán)境和人類健康，有必要采取有效的處理措施來降低廢水中有機(jī)污染物的含量和油類的濃度。

1.2 試驗方法

1.2.1 破乳劑篩選

在室溫下，將氯化鋁、硫酸鋁、氯化鎂、氯化鈣、PAC等5種無機(jī)破乳劑以及SP169、BP2040、AR36、TA10314等4種有機(jī)破乳劑和6種無機(jī)/有機(jī)復(fù)配的破乳劑，分別添加到煤化工廢水中，并立即以120r/min速度混合攪拌15min，再靜放2h，取破乳后的上層清液進(jìn)行逐步抽濾，以測量含油率并計算原料油存有情況占比。根據(jù)試驗流程，找到使浮油和溶解油占比高而含油率比較少的破乳劑，即是最佳破乳劑。

1.2.2 最佳破乳劑投加量

在室溫下，取定量的煤化工廢水，將其放入一個容量為100mL的量杯中。隨后，分別往量杯加最佳無機(jī)物破乳劑硫酸鐵的差異濃度值，包括3.0g/L、4.0g/L、5.0g/L、6.0g/L、7.0g/L、8.0g/L。與此同時，還添加最佳有機(jī)化學(xué)破乳劑BP2040的差異濃度值，包括1.0g/L、2.0g/L、3.0g/L、4.0g/L、5.0g/L、6.0g/L。

在保持氯化鋁投加量為6.0g/L的前提下，各自添加不同濃度的SP169，包括0.8g/L、1.6g/L、2.4g/L、3.2g/L、4.0g/L、4.8g/L。同時，維持SP169的投加量為2.4g/L，各自添加不同濃度氯化鋁，包括2.0g/L、4.0g/L、6.0g/L、8.0g/L、10.0g/L、12.0g/L[5]。

1.2.3 廢水中pH值的影響

在室溫下，在容量為100mL的量杯中放入一定量的煤化工廢水。為能調(diào)節(jié)污水的處理pH值，應(yīng)用酸堿溶液。添加最佳無機(jī)破乳劑硫酸鋁，含量為6.0g/L。首先，投加最佳有機(jī)破乳劑BP2040，濃度為2.0g/L。投加氯化鋁/SP169復(fù)配破乳劑，其中氯化鋁的投加量為6.0g/L，SP169的投加量為2.4g/L。其次，以120r/min的速度迅速混合攪拌廢水和破乳劑，持續(xù)攪拌15min。將混合物靜置2h，讓廢水中的沉淀物沉淀下來。再次，得出浮油和溶解油所占比例。最后，需要找到一個pH值，使浮油和溶解油所占比例高，同時含油量較少。這個pH值即為最佳pH值。

2 結(jié)果與討論

2.1 煤化工廢水中的油類存在狀態(tài)

通過多次測定并取平均值，得出煤化工廢水中不同類型油類物質(zhì)的占比。根據(jù)數(shù)據(jù)分析，浮油占比為7.6%～8.8%，分散油占比為14.5%～15.5%，乳化液占比為20.4%～21.5%，溶解油占比為55.5%～56.4%。如圖1所示。

2.2 破乳劑篩選

2.2.1 無機(jī)破乳劑篩選

在污水中添加無機(jī)破乳劑后，污水中溶解油占比呈現(xiàn)增高趨勢，而分散油占比則普遍下降。在相同條件下，污水中添加硫酸鋁后的水質(zhì)采樣分層速度快，水更清亮，應(yīng)用效果理想。污水中浮油占比較大，從17.21%升至18.84%，分散破乳劑比例從20.59%和21.69%大幅度降至11.63%和5.9%，而溶解油比例將從40.51%升至63.63%。綜合以上數(shù)據(jù)和觀察結(jié)果，確定硫酸鋁作為最佳的無機(jī)破乳劑，能夠有效地去除廢水中的油類物質(zhì)，提高廢水處理的效率和質(zhì)量。無機(jī)破乳劑篩選如圖2所示。

2.2.2 有機(jī)破乳劑篩選

在試驗中，觀察到廢水中加入有機(jī)破乳劑后，溶解油比例普遍出現(xiàn)增高趨勢，而分散油、乳化液比例則有不同程度降低。通過BP2040處理過的污水中，浮油比例由17.21%升至24.59%，但是經(jīng)過AR-36處理過的污水中，浮油占比也升至18.79%。在通過BP2040處理過的污水中，浮油占比較大，分散油、乳化液比例分別從20.59%和21.69%降至4.84%和7.08%。結(jié)果表面，BP2040是最佳有機(jī)破乳劑。有機(jī)破乳劑篩選如圖3所示。

2.2.3 無機(jī)/有機(jī)破乳劑的復(fù)配篩選

在靜放分層次環(huán)節(jié)中，氯化鋁和SP169的浮渣分層次速率明顯超過別的組，僅經(jīng)過10min，污水中浮渣就已沉降一半。在無機(jī)/有機(jī)破乳劑的復(fù)配后，污水中浮油、分散油、乳化液比例均有下降，而溶解油比例出現(xiàn)明顯上升趨勢。通過氯化鋁和SP169混配后，污水中浮油占比比較高，分散化油、乳化液比例分別從20.59%和21.69%降至5.35%和5.25%，而溶解油占比則是由40.51%升至80.40%。這些數(shù)據(jù)變化表明，氯化鋁和SP169的復(fù)配處理在廢水處理中效果最佳，能夠有效去除廢水中的油類物質(zhì)，提高廢水處理的效率和質(zhì)量。無機(jī)/有機(jī)破乳劑的復(fù)配篩選如圖4所示。

2.3 破乳過程中油類含量的變化及影響因素

2.3.1 硫酸鋁投加量及pH對破乳效果的影響

在試驗中，當(dāng)硫酸鋁的最佳投加量為6.0g/L時，原料油的去除率最高達(dá)到13.56%。在這樣的環(huán)境下，污水中浮油和溶解油占比分別達(dá)到最大值，分別是9.54%和81.94%，而乳化液比例則降到最低，從21.69%降至1.91%。通過全面分析，明確6.0g/L為硫酸鋁的最佳投加量。當(dāng)硫酸鋁投加量為6.0g/L時，維持其他要求不變的前提下，當(dāng)pH為5時，原料油去除率最大，達(dá)到13.86%。但當(dāng)pH為4時，浮油比例最高為11.61%，乳化液和分散油占比最少，主要從21.69%和20.59%降至0.88%和4.18%，溶解油占比將從40.51%升至83.33%。結(jié)果表明，最理想的pH為4。硫酸鋁的投加量及pH對破乳效果的影響如圖5所示。

2.3.2 BP2040投加量及pH對破乳效果的影響

當(dāng)有機(jī)破乳劑BP2040的投加量為2.0g/L時，原料油的去除率達(dá)到最大值，為18.11%。在這樣的情況下，污水中浮油比例最高，為14.57%。分散化油、乳化液比例也明顯降低，分別從20.59%和21.69%降至4.39%和3.76%。因此，2.0g/L是有機(jī)破乳劑BP2040的最佳投加量。經(jīng)過進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在BP2040的投加量為2.0g/L的情況下，當(dāng)廢水的pH為5時，油類的去除率達(dá)到最高值，為30.28%。表明在這個投加量和pH條件下，BP2040能更有效地去除廢水中的油類物質(zhì)。BP2040的投加量及pH對破乳效果的影響如圖6所示。

2.3.3 氯化鋁/SP169復(fù)配破乳劑投加量及pH對破乳效果的影響

根據(jù)試驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)當(dāng)氯化鋁的投加量為6.0 g/L時，廢水中油類的去除率達(dá)到最大值，為29.54%。同時，也觀察到分散油和乳化液的比例明顯降低，分別從20.59%和21.69%降至2.59%和7.90%。這表明在這個投加量下，氯化鋁能夠有效地去除廢水中的油類物質(zhì)。在保持氯化鋁投加量為6.0g/L的條件下，調(diào)整SP169的投加量，并分析pH值對破乳效果的影響。試驗結(jié)果顯示，當(dāng)pH為4時，油類的去除率達(dá)到最高值，為36.66%。與此同時，溶解油的比例也達(dá)到最大值，從40.51%升至81.14%，分散油和乳化液的比例也從20.59%和21.69%降至8.28%和5.77%。因此，最優(yōu)條件下的氯化鋁投加量為6.0 g/L，SP169投加量為2.4 g/L，pH為4。

3 結(jié)語

通過本研究，驗證氯化鋁和SP169復(fù)配處理在煤化工廢水中油類去除方面的有效性。在最佳處理條件下，氯化鋁投加量為6.0 g/L，SP169投加量為2.4 g/L，pH為4，廢水中的浮油、分散油、乳化液比例均有所降低，而溶解油比例顯著增加，表明氯化鋁和SP169的復(fù)配處理能夠有效提高廢水處理的效率和質(zhì)量。本研究為煤化工廢水處理提供一種有效的方法，有望在工業(yè)實踐中得到推廣應(yīng)用。

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