煤气化或焦化后的急冷、洗涤及净化等是煤化工废水的主要来源。在气化及焦化过程中产生的焦油、酚、氨等物质大部分进入水中,形成了大量污染物浓度高、成分复杂的煤化工废水。废水中主要成分有氨氮、焦油、酚类、硫化物、(硫)氰化物等。目前煤化工废水普遍处理流程如下:首先通过重力沉降,旋流气浮等隔油除尘措施进行初级处理,然后进行脱酸、氨及除酚的物化处理,之后是生化处理,最后进行水的深度净化,可选择蒸发结晶、反渗透等方法。
由于煤化工废水含油、尘及含盐量高,目前普遍采用的隔油除尘初级处理效果不佳,导致后续物化处理过程中蒸馏及换热设备堵塞严重,使装置不能长周期运行,另外由于含油量过高,难于达到后续生化处理的进水指标。为此本文提出对初级处理过程进行强化,在隔油除尘后增加萃取预除油环节,提高初级处理效果,以保证后续物化及生化处理过程的长周期稳定运行。本文对萃取预除油工艺进行了模拟计算与实验研究,对萃取剂类型进行选择,优化萃取条件,其中除油效果以化学需氧量(COD)脱除率表示。
材料与方法:1 实验材料与仪器
1.1 实验材料与试剂:蒸馏水,实验室自制,电导率≤13 μS /cm;甲基异丁基酮(MIBK);甲苯;氢氧化钠;硫代硫酸钠;碘化钾;淀粉;COD 消解液;硫酸。
1.2 主要装置与仪器:电热恒温水浴锅;1 000 mL 分液漏斗;211 型pH 计;SHZ-88 水浴恒温振荡器;ALC.310.3 电子天平;DR1010 型COD 测试仪。
分析方法:溴化容量法是废水中测定挥发酚的常用方法,其原理是把挥发酚蒸馏出来,同时排除氧化性及还原性物质、硫化物、油类的干扰。加入过量溴,酚类物质会和溴反应生成溴代三溴酚。此时加入碘化钾,碘化钾与过量的溴反应生成碘单质,并且溴代三溴酚也会与碘化钾作用释放碘单质,然后用标准的硫代硫酸钠溶液滴定释放出的碘单质。通过对比测试样与空白样中游离碘的含量,计算出所测溶液中挥发酚的含量。根据溴化容量法的原理,总酚含量采用直接溴化法测定,但是测定总酚步骤比较简便,在废水测定前不蒸馏,也不需要排除各种干扰。即直接在测试水样中,加入过量的溴,使酚类物质与溴生成溴代酚,再用碘量法滴定游离碘,从而计算出总酚质量浓度。COD 值采用COD 测定仪测定。
实验方法:对于选定的萃取剂,分别将废水和萃取剂加入1 000 mL 的分液漏斗中振荡15 min,进行萃取,之后放入恒温水浴槽中静置2 h,对萃取相及萃余相分别取样进行分析。
实验结果表明:1 ∶1 的甲苯、MIBK 混合溶剂适于作为煤化工废水的脱油萃取剂,适宜的萃取操作参数为:萃取温度40—60 ℃,溶剂比为1∶4,萃取级数4—5 级。在确定的萃取条件下,实际工业废水的COD 由33 000 mg/L 降至9 900 mg/L 左右,去除率在70%;总酚由6 678 mg/L 降至1 335 mg/L 左右,去除率约80%。经过此预处理后,可提高后续蒸氨脱酚操作的效果及运行稳定性,进而可保障生化处理的进水指标。