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泰州高鉀污水處理設備TH-98服務至上咨詢

煤化工產業主要是以煤作為原料，經加工轉換成氣體、液體、固體能源或化工產品。近年來，眾多大型煤化工項目尤其是煤氣化項目在我國各地不斷出現，使我國成大發展煤化工的國家。數據顯示，當前我國煤制天然氣產能約為1500億立方米、煤制烯烴產能將近3000萬噸。

1、煤化工廢水的重要意義

煤化工產業的迅猛發展，對于我國經濟社會發展帶來了重要的推動力，但同時對于水資源的消耗也急劇攀升。有數據顯示，我國煤化工產業中，每噸產品的耗水量超過10噸。而我國煤炭儲量大的西北地區，卻普遍存在水資源較為短缺的問題。同時，這些地區缺少受納水體，且環境脆弱，廢水經處理后無處排放。因此，要解決該地區水資源短缺的問題，同時避免對當地環境帶來破壞，對于煤化工廢水處理后回用，實現顯得尤為必要。

2、煤化工廢水處理

2.1 煤化工廢水的特點

煤化工生產工藝多樣，不同的工藝裝置均會產生大量的廢水，但廢水組分也有所差異，具有污染物種類多、濃度高，并且存在大量有毒有害污染物質等特征。通常其來源主要包括氣化廢水、工藝裝置廢水，車間沖洗水等。此外，還含有雨水、生活污水及部分清凈下水。其中，氣化廢水是煤化工廢水的主要來源，占比超過60%。作為原料的煤中通常含有氮、硫及一些金屬等物質。其中一部分氮被轉化為氨、等；而金屬則轉化為金屬化合物。此外，廢水中還含有一些難降解化合物如吡啶類化合物、油類物質等。

2.2 煤化工廢水處理技術

我國具備較為豐富的煤炭資源，傳統意義上的煤炭利用較為粗放，因此也帶來了嚴重的污染。而發展煤制天然氣，對于緩解我國原油短缺的能源結構形勢具有重要意義。此外，煤制天然氣還具有熱能利用率較高的優勢，對于廢熱還可進行循環利用，對于我國天然氣氣源也具有良好的補充作用。作為現代煤化工產業的龍頭，煤氣化消耗水量大，產生的廢水也多。

煤氣化工藝可分為高溫和低溫氣化兩種，其中高溫氣化廢水中COD、酚等含量較低。而隨著魯奇爐煤氣化工藝裝置越來越成熟，其應用也日益廣泛。但由于魯奇爐煤氣化工藝煤氣化溫度較低，因此，其廢水成分更復雜，廢水處理難度加大。魯奇爐工藝廢水中氨和酚含量較高，因此需要在預處理階段對氨和酚進行回收處理。通常魯奇爐煤氣化廢水COD可高達4000-6000mg/L，氨氮含量可達200-250mg/L，總酚約為800-1000mg/L。此外，廢水的色度大，含有大量油類物質。因此，在對廢水的預處理系統中還要設置焦油回收裝置。而流化床和氣流床等煤化工工藝廢水中氨含量高，因此需對氨進行回收處理。

（1）有機廢水處理。

由于煤化工廢水有機物含量高，因此主要以生化法對有機物進行去除。通常采用預處理+生化法+深度處理系統對廢水進行處理。固定床工藝中，氨、酚含量高。由于這兩種物質無法直接生化處理，因此，需對其進行回收處理?？刹捎谜舭惫に噷U水中的氨進行回收，采用萃取法分離酚。通過降低氨酚濃度，確保后續生化處理順利進行。而流化床和氣流床主要是氨濃度較高，則主要需進行氨回收。

通過生化法處理，可以去除大部分有機物。煤化工廢水中有機物含量高，但還存在一些難降解的有機物。因此，通常采用厭氧-好氧工藝，即結合硝化和反硝化機理來進行難降解有機物處理。對于油類，則采用隔油、氣浮等工藝來進行去除。由于經生化法處理后廢水指標并不能標回用要求。因此，要實現廢水的回用和，還需對廢水進行深度處理。常用的深度處理工藝有過濾、混凝沉淀，超濾、納濾、反滲透等處理技術。

（2）濃鹽水處理。

煤化工濃鹽水主要來自除鹽水系統排放、回用系統濃水等。濃鹽水處理通常包含濃鹽水濃縮處理及固化兩個步驟，以及結晶鹽的處理。而這也是對煤化工廢水實現"處理的難點。對于濃鹽水的濃縮處理，常用的處理工藝有反滲透、納濾膜濃縮工藝等。此外，對于高濃度鹽水的固化處理，還有熱法濃縮工藝技術，如多效蒸發、膜蒸發等。通過上述濃鹽水濃縮處理的方式，可以實現良好的清水回收率。但有研究顯示，目前我國煤化工濃鹽水蒸發結晶工藝技術尚不成熟。要最終實現濃鹽水的“，還需配套蒸發塘等工藝，即利用太陽能來使高濃鹽水蒸發結晶。

流程敘述：生產車間間斷排出的乳液廢水，通過管道進入廢水集中槽，不同濃度的廢水在集中槽中經過一段時間的混合，成為雜質含量均勻一致的體系；啟用上水泵將廢水泵入pH調節槽，使用NaOH溶液（燒堿）或生石灰將廢水的pH調節至8~9；廢水進入絮凝反應槽，向其中加入破乳劑和絮凝劑，在攪拌的情況下，反應0.5h左右；停止攪拌，靜置1h左右，廢水分層；下層廢泥使用廢泥泵泵入板框壓濾機壓濾，干泥集中送固廢填埋場填埋；濾液和絮凝反應的清液集中進入深度氧化反應槽，添加氧化劑，反應1h左右，經分析合格后，達標排放。

3、廢水處理工藝條件選擇

經分析，水性涂料生產過程中排放的乳液廢水中化學組分可分成水溶和非水溶兩類：水溶的有乳化劑、丙烯酸、、乙二醇、苯甲酸等；非水溶的包括苯乙烯、EVA、醋酸乙烯、丙烯酸及其酯類的高分子聚合物、鈦白粉、顏料等。這些不同的組分在斥力作用下保持著穩定的分散體系，不凝聚沉降，久置不分層。采用合適的破乳劑和絮凝劑可以先將非水溶組分經破乳、凝聚后從水溶液中沉淀下來，從而實現固液分離；再經板框壓濾后，廢固去垃圾填埋處理；濾液和清液使用強氧化劑深度氧化處理，最后實現無害排放。

3.1 廢水pH值控制及中和劑的選擇

未經處理乳液廢水，pH值在6左右。下文通過調節乳液廢水在不同的酸堿度（pH值），投入相同量的絮凝劑后，攪拌相同的時間，觀察絮凝效果。結果表明，廢水的pH值調至6～8時，投入絮凝劑并攪拌2min，發現廢液分層不好，即絮凝效果不佳；廢水的pH值調至8～9時，投入絮凝劑并攪拌2min，即有大顆粒絮狀沉淀出現，絮凝效果較佳；再將廢水的pH值調至9以上時，投入絮凝劑并攪拌2min，絮凝效果又變差?？梢?，能否取得的絮凝效果，廢水的pH值控制至關重要。絮凝反應時乳液廢水的pH值為8～9。

廢水pH值的調節，可采用濃度30％的NaOH或生石灰等常用無機堿。燒堿價格比較貴，但用生石灰調節時，廢渣較多，各地可以根據具體情況決定。

3.2 破乳劑的選擇

有機相與水相的分離，一種有效的方法是采用破乳劑。破乳劑是一種用于脫水的非離子型表面活性劑，可以破壞乳液中穩定的雙電層結構以及穩定乳化體系，從而實現兩相分離（使乳液中有機相和水分分離）。

常用的非離子型破乳劑主要有SP型破乳劑、AP型破乳劑、AE型破乳劑和AR型破乳劑。其中AR型破乳劑的特點是：在原油凝固點高于5℃的情況下有較好的溶解、擴散、滲透效應，促使乳化水滴絮凝、聚結；能在45℃以下、45min內，把含水率在50%～70%的原油中的水脫出80%以上，這是SP型、AP型破乳劑所不能比的。因此，本方案中選擇AR型破乳劑。

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3.3 絮凝劑的選擇

采用帶有正（負）電性的基團中和水中一些帶有負（正）電性、難以分離的粒子或顆粒，降低其電勢，使其處于不穩定狀態，并利用其聚合性質使得這些顆粒集中，再通過物理或化學的方法分離出來。一般將為達到這種目的而使用的藥劑稱之為絮凝劑。

絮凝劑按照其化學成分總體可分為無機絮凝劑和有機絮凝劑兩類。其中無機絮凝劑又包括無機凝聚劑和無機高分子絮凝劑；有機絮凝劑又包括合成有機高分子絮凝劑、天然有機高分子絮凝劑和微生物絮凝劑。

無機凝聚劑包括硫酸鋁、氯化鋁、硫酸鐵、氯化鐵等。常用的有鋁鹽，如硫酸鋁Al（2SO4）3•18H2O（由美國開發并一直沿用至今，是一種重要的無機絮凝劑）和明礬Al（2SO4）3•K2SO4•24H2O；另一類是鐵鹽，如三氯化鐵水合物FeCl3•6H2O、水合物FeSO•417H2O和硫酸鐵。

無機高分子絮凝物主要是鋁鹽和鐵鹽的聚合物，如聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鋁（PAS）、聚合氯化鐵（PFC）以及聚合硫酸鐵（PFS）等。與其他無機絮凝劑相比，無機高分子絮凝劑絮凝效果更好，其原因有：能提供大量的絡合離子，能夠強烈吸附膠體微粒，通過吸附、橋架、交聯作用使膠體凝聚；能中和膠體微粒及懸浮物表面的電荷，降低δ電位，使膠體微粒由原來的相斥變為相吸，使膠體微粒相互碰撞，破壞了膠團穩定性，從而形成絮狀混凝沉淀，沉淀的表面積可達（200～1000）m2/g，吸附能力

有機高分子絮凝劑（包括天然高分子和合成高分子兩大類）大分子中可帶有—COO—、—NH—、—SO3、—OH等親水基團，具有鏈狀、環狀等多種結構。根據含有的官能團離解后粒子的帶電情況，可分為陽離子型、陰離子型、非離子型3大類。從化學結構上可以分為：聚胺型，屬于低分子量陽離子型電解質；季銨型，分子量變化范圍大，多為陽離子型電解質；丙烯酰胺共聚物，分子量較高（可以幾十萬到幾百萬、甚至幾千萬），均以乳狀或粉狀的劑型出售，使用上較不方便，但絮凝性能好。有機高分子絮凝劑因分子量高、含活性基團多，具有用量少、浮渣產量少、絮凝能力強、絮體易分離、除油及除懸浮物效果好等特點，在處理煉油廢水及其他工業廢水、高懸浮物廢水及固液分離中有著廣泛的用途。特別是丙烯酰胺系列有機高分子絮凝劑，以其高分子量、絮凝架橋能力強，而顯示出在水處理中的*性；同時，聚丙烯酰胺還能與乳化劑反應，起到破乳作用；與水解后帶羥基的有機物作用生成不溶性鹽。

從乳液廢水的成分分析和絮凝劑的性能對比，本方案選擇無機高分子絮凝劑聚合硫酸鋁作為主要絮凝劑，選擇有機高分子絮凝劑聚丙烯酰胺作為助凝劑。

3.4 氧化劑的選擇

深度氧化技術又稱高級氧化技術，以產生具有強氧化能力的羥基自由基（•OH）為特點，在高溫高壓、電、聲、光輻照、催化劑等反應條件下，使大分子難降解有機物氧化成低毒或無毒的小分子物質。根據產生自由基的方式和反應條件的不同，可將其分為光化學氧化、催化濕式氧化、聲化學氧化、臭氧氧化、電化學氧化、Fenton氧化等。

本方案采用Fenton氧化法，即利用亞鐵離子Fe2+和H2O2之間的鏈反應催化生成•OH，將各種有毒和難降解的有機化合物氧化，達到去除污染物的目的。Fenton氧化法特別適用于生物難降解或一般化學氧化難以奏效的有機廢水（如垃圾滲濾液）的氧化處理，處理效果影響因素主要為pH值、H2O2和鐵鹽的投加量。

3.5 工藝控制條件

經過試驗得出助劑用量及絮凝反應時間如下（以每t廢水為基準）：破乳劑（AR型），0.2kg；絮凝劑聚合硫酸鋁，1~2kg；助凝劑PAM，0.2kg；Fenton試劑，0.1kg；乳液廢水的pH值，8～9；絮凝攪拌時間，30~40min。