CN114314918B - 一种煤系针状焦废水的隔油除油工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤系针状焦废水的隔油除油工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)隔油沉淀处理；(2)破乳气浮除油；(3)高效碰撞除油器除油；其中高效碰撞除油器依次包括以下三个部分：油粗粒化分离区，浮油旋流分离区，微气泡浮选除油区，所述油粗粒化分离区主要由碰撞布水器和接枝改性聚乙烯蜂窝填料组成，所述接枝改性聚乙烯是聚乙烯和接枝单体聚合得到，所述接枝单体是(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酰氧乙基肉桂酸酯的复配。本发明通过各个工艺的组合，极大降低了煤系针状焦废水的含油量，特别是乳化油和溶解油等通过常规手段无法有效除去的煤焦油部分，为后续的处理减轻负荷，降低成本。

Description

一种煤系针状焦废水的隔油除油工艺

技术领域

本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种煤系针状焦废水的隔油除油工艺。

背景技术

针状焦是二十世纪七十年代得到大力发展的优质炭素材料，因其硫、氮等元素含量少，具有较低的热膨胀系数及合适的电阻率，是制备高功率(HP)、超高功率(UHP)电极的最主要原料，其所制成的高功率和超高功率石墨电极具有电阻率小、热膨胀系数小、耐热冲击性强、机械强度高、抗氧化性能好等突出优点。针状焦按原料的不同，分为油系针状焦和煤系针状焦，其中，煤系针状焦以煤焦油馏分油或煤焦油沥青为原料生产。在煤系针状焦生产过程中会产生大量的煤化工废水，煤化工废水是高浓度有机废水，污染成分极为复杂、难降解物质较多，含有油类、酚类、氰化物、硫化物等多种污染物。煤化工废水中的油类物质主要是焦油，焦油在水中的存在形式与乳化剂、水和其自身的性质有关，主要以浮油、分散油、乳化油、溶解油、油-固体物等5种物理状态存在。这类油类物质的存在会直接影响后续工艺的进一步处理效果，不管是生物处理，催化氧化处理，都需要进一步降低废水中油状物的含量，一般要求废水中的油状物含量小于50mg/L，最好能控制在20mg/L以下。因此，在对煤化工废水进行处理时，为了减轻后续处理设备的负荷以更好地进行生化处理，会先通过预处理进行除油的预处理。目前对含油废水的处理技术主要包括静置沉降法、气浮法、过滤法、粗粒化法、化学破乳法等，但采用单一的处理工艺很难将废水中各种状态的油去除，并且存在处理成本高、能耗高、环境污染等问题。

CN105110516A公开了一种高浓度焦化废水的处理工艺，其中将高浓度焦化废水4、煤粉3和起泡剂5送入C预吸附混合器中混合，焦化废水中的大分子有机物、油滴和煤粉颗粒碰撞接触吸附，吸附后的煤粉颗粒与气泡碰撞形成煤-气复合体，经过吸附分离浮选柱分离后的小分子有机物、油滴、悬浮物、气泡以及煤粉形成的混合泡沫经吸附分离浮选柱顶部经泡沫收集槽排出，即为溢流产品9，处理后的焦化废水经吸附分离浮选柱底部的净化水管排出，即为底流产品10。但是该专利中碰撞接触的效率仍然不高，即使再经过絮凝，溶气浮选，仍含有较多的煤焦油等油状物，会对后续的工艺造成较大负荷。

发明内容

为了解决现有技术中针状焦废水煤焦油含量大，不便于后续处理，或者后续处理负荷大，成本高的缺陷，本发明提供一种煤系针状焦废水的隔油除油组合工艺，通过隔油沉淀+破乳气浮除油+高效碰撞除油器多种除油方式有机组合，特别是高效碰撞除油器中的油粗粒化分离区采用特定结构的碰撞布水器配合接枝改性聚乙烯填料，能够高效对汽浮除油的出水残余的浮油和分散油进行除去，能极大减少后续芬顿催化氧化工艺或者生化处理的负荷，降低成本，提高处理效果。

为了解决上述技术问题，本发明提供了以下技术方案：

一种煤系针状焦废水的隔油除油工艺，包括以下步骤：

(1)隔油沉淀处理：

首先将煤化工含油废水进行隔油沉淀，去除废水中悬浮物及浮油。经过隔油沉淀处理后得到含有剩余悬浮物、乳化油及部分分散油的废水。

具体而言，隔油沉淀是采用平流式隔油池，煤化工含油废水从池子的一端流入池子，以较低的水平流速(2～5mm/s)流经池子，流动过程中，密度小于水的油粒浮出水面，密度大于水的颗粒杂质沉于池底，水从池子的另一端流出。在隔油池的出水端设置集油管，集油管采用管径为200～300mm的钢管制成，沿长度在管壁的一侧开弧度为60°～90°的槽口。集油管可以绕轴线转动，平时槽口位于水面上，当浮油积累到一定厚度时，将集油管的开槽方向转向水面以下，让浮油进入管内，导出池外。经过隔油沉淀处理后可以将废水中的油分去除70％～80％。

本发明将针状焦废水首先经过隔油沉淀池以去除废水中悬浮物及浮油，完成初步除油。隔油沉淀池采用平流式隔油池，煤化工废水中含油大量的浮油，设置沉淀隔油池主要去除污水中的油脂及残留固体物质，避免油脂进入后续生化处理单元后裹住生物膜或活性污泥，从而影响传质，造成生物处理阶段处理效率下降。因此，将针状焦废水首先经过隔油沉淀池处理，以去除废水中悬浮物、浮油，完成初步除油。去除的浮油及悬浮物可以通过油渣储池实现收集。

(2)破乳气浮除油：

将经过隔油沉淀处理后的含油废水进行破乳气浮，破乳气浮主要去除剩余悬浮物、乳化油及部分分散油。经过破乳气浮除油后废水中仍残留有部分乳化油和分散油以及一些较难去除的溶解油。

隔油沉淀处理后的含油废水进入破乳气浮池，在气浮池中按照每吨废水加入0.5-1kg破乳剂，边加药边搅拌，使污水中的细小颗粒絮凝成较大的絮体，以更好地吸附、截留水中的气泡，加速颗粒的上浮。然后将空气引入气浮池内的高速旋转混合器，在驱动装置的作用下高速旋转混合器将引入的空气切割粉碎成细小的气泡，使絮粒与气泡粘附，形成视密度比水小得多的气泡一絮粒分离物而上浮,从而去除废水中剩余浮油及部分分散油。经过破乳气浮除油后，废水中油的去除率可达80％左右。

优选的，破乳剂为无机破乳剂和聚丙烯酰胺按照质量比1-2：1-2的复配，所述无机絮凝剂是铁盐，铝盐，以及它们的聚合物中的至少一种，所述铁盐选自硫酸铁，氯化铁，所述铝盐选自氯化铝，硫酸铝，它们的聚合物选自聚合硫酸铁，聚合氯化铁，聚合氯化铝，聚合硫酸铝中的至少一种。

优选的，气浮除油采用涡凹气浮，气浮池的有效水深为2.5-5m,废水在反应池内的停留时间为10-30min，进入气浮池内的流速小于0.1m/s,废水在气浮池内的上升流速为10～20mm/s,停留时间1-5min。

(3)高效碰撞除油器：

所述高效碰撞除油器包括以下三个部分：依次是油粗粒化分离区，浮油旋流分离区，微气泡浮选除油区；所述油粗粒化分离区主要由碰撞布水器和接枝改性聚乙烯蜂窝填料组成。

碰撞布水器包括多组碰撞片，每组碰撞片包括多片沿周向间隔排布的碰撞片，各组所述碰撞片形成的环形沿径向间隔排布；相邻的所述环形中，在径向上，位于径向内侧的环形中的各碰撞片的部分结构与位于径向外侧的环形中的碰撞片之间的间隔相对应设置。

所述聚乙烯蜂窝填料孔径为0.1～1mm，优选0.2-0.5mm，接枝改性聚乙烯蜂窝填料的用量是按照每升油粗粒化分离区容积，放置10-20g改性聚乙烯蜂窝填料。

进一步，所述改性聚乙烯是聚乙烯和接枝单体聚合得到，所述接枝单体是(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酰氧乙基肉桂酸酯的复配。

进一步，接枝改性聚乙烯的接枝率为5-8％。

进一步，(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酰氧乙基肉桂酸酯的质量比为5-15:1，优选为6-10：1。

优选地，所述(甲基)丙烯酸酯为(甲基)丙烯酸C1-5烷基酯和(甲基)丙烯酸C6-12烷基酯按照质量比1-3:1-3的混合物；优选地，(甲基)丙烯酸C1-4烷基酯和(甲基)丙烯酸C6-12烷基酯的质量比为1-2:1。

进一步优选地，所述(甲基)丙烯酸C1-4烷基酯选自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯中的至少一种，所述(甲基)丙烯酸C6-12烷基酯选自(甲基)丙烯酸已酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸葵酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯中的至少一种。

所述改性聚乙烯是聚乙烯和单体接枝共聚得到，可以采用的方法包括化学接枝聚合物，熔融接枝聚合，辐照接枝聚合物，紫外光引发聚合，等离子体接枝聚合。在本发明的优选实施方式中，为紫外光引发聚合物，紫外光聚合相对于高能辐照聚合，紫外光穿透力较差，也因此可以将接枝聚合限定在基材的表面发生，避免了对聚乙烯本体内部结构的博破坏，而且紫外光接枝聚合的设备相对成本较低，而且便于连续化操作，适合工业化的大规模生产。

具体而言，所述接枝改性聚乙烯通过包括以下步骤的制备方法制得：将聚乙烯浸渍于光敏剂溶液中，取出后干燥至溶剂挥发，再将表面涂覆有光敏剂的聚乙烯浸渍于接枝单体溶液中，在紫外光照射下接枝反应，反应在惰性气氛下进行，反应后将产物在单体的溶剂中回流，除去未反应的单体和单体的聚合物以及光引发剂，再在水中浸泡，期间换水1-3次。

进一步地，接枝单体溶液中单体的总的浓度为5-15％，紫外光照射反应时间3-10h，通过控制单体浓度和反应时间来控制改性聚乙烯的接枝率在5-8％范围内。接枝率太低，聚乙烯材料表面的高分子不能有效起到吸附油滴和聚集油滴的作用，接枝率太高，油滴不易脱离，不利于聚乙烯填料的长久除油作用。发明发现，将接枝改性聚乙烯的接枝率控制在上述范围内，能够达到最有效的除油目的，并且聚乙烯材料经过长达10-30天的运行时间，其除油的效果也不会明显下降。

进一步地，光敏剂溶液，单体的溶液的溶剂，以及单体的溶剂为挥发性有机溶剂，比如乙醇，丙酮，乙醚等。所述光敏剂选自二苯甲酮，光敏剂溶液的浓度是5-10wt％，聚乙烯在光敏剂溶液中浸渍时间20-30h；紫外光照射光源为300-400W高压汞灯，紫外光距离聚乙烯样品距离为15-20cm，产物在单体的溶剂中回流条件是温度50-60℃，回流时间没有特别的限定，能够充分洗掉聚乙烯表面的单体、单体聚合物以及光敏剂即可，一般为5-20h。在水中浸泡，水的总用量是聚乙烯的5-10倍，浸泡时间10-30h。

更进一步地，所述高效碰撞除油器依次包括以下装置：

油粗粒化分离装置，所述油粗粒化分离装置包括第一容腔以及设置于所述第一容腔内的碰撞布水器和填料结构，所述填料结构位于所述碰撞布水器的上方，所述第一容腔的腔壁上设置有第一排油口和第一排水口，所述第一排水口高于所述填料结构设置，所述第一排油口高于所述第一排水口设置；

浮油旋流分离装置，所述浮油旋流分离装置包括第二容腔和设置于所述第二容腔内的水力旋流分离器，所述水力旋流分离器的底部设置有第二排水口，所述第二容腔的腔壁上设置有第二排油口，所述第二排油口与所述水力旋流分离器的溢流口连接；

微气泡浮选除油装置，所述微气泡浮选除油装置包括第三容腔和设置于所述第三容腔内的至少一个微气泡发生器，所述第三容腔的腔壁上设置有第三排水口和第三排油口；

其中，所述第一容腔经所述第一排水口与所述第二容腔连通，所述第二容腔经所述第二排水口与所述第三容腔连通。

优选地，油粗粒化分离装置中，所述碰撞布水器的碰撞片呈扇环形；浮油旋流分离装置中，所述水力旋流分离器呈倒锥形结构；微气泡浮选除油装置中，所述第三容腔包括与所述第二容腔相邻设置的破乳反应子容腔，以及与所述破乳反应子容腔相邻并连通的微气泡浮选子容腔，所述破乳反应子容腔和所述微气泡浮选子容腔的底部均设置有所述微气泡发生器；所述破乳反应子容腔和所述微气泡浮选子容腔中的各个所述微气泡发生器连接至同一空气压缩机，所述破乳反应子容腔内设置有破乳剂投加口和絮凝剂投加口，所述微气泡浮选子容腔的顶部设置有刮油结构，用于将所述微气泡浮选子容腔顶部的悬浮物刮出，所述第三容腔包括与所述微气泡浮选子容腔相邻并连通的沉淀分离子容腔，所述第三排水口和所述第三排油口设置于所述沉淀分离子容腔的腔壁上。

本发明提供的煤系针状焦废水处理系统中的油粗粒化分离装置内设置有碰撞布水器和填料结构，含油废水流经碰撞不锈钢材质的布水器时，分散油能够在碰撞布水器的作用下碰撞形成油滴，之后在水流提升力的作用下流经填料结构，分散油滴在填料表面湿润附着，导致填料表面集合全被油包围，之后流经的油滴更容易润湿附着于其上，附着的油滴不断聚结扩大最终形成油膜，在浮力以及水冲击力的作用下，油膜从填料上脱落形成粗粒化油滴，并由第一排油口排出。本发明的填料采用蜂窝状的接枝改性聚乙烯，由于接枝聚合物链的存在，对油滴的亲和力增强，并且在形成更大油滴和油膜后，当油膜由于质量不断增加脱离除去后，蜂窝状的改性聚乙烯填料还有很强的吸附油滴的能力，从而提高了油粗粒化分离装置的除油效果，对后续阶段的除油装置减轻了负荷。油粗粒化分离装置出水经第一排水口排入浮油旋流分离装置，在离心力下，密度较大的水会沿旋流管内壁形成螺旋状的水流由出口排出，而密度较小的油在离心力作用下将被聚集在螺旋状水流的中心，形成一条油柱由溢流口排出，剩余的污水进入微气泡浮选除油装置进行进一步的除油，低浓度含油废水首先进入破乳反应区，在破乳反应区前端破乳剂投加口和絮凝剂投加口先后投加破乳剂和絮凝剂，在由微气泡发生器产生的微气泡搅拌作用下由进水口进入浮选区，由空压机引入带压气体，通过微气泡发生器产生无数小气泡，这些微小气泡在水中的强制旋流，将废水中细小悬浮物和剩余分散油吸附分离出来，随气泡浮至水面后从上层刮油板刮出到储油槽，然后由浮油溢出口进入油渣储池，废水从下部流走。本发明油粗粒化分离装置能够兼顾废水中的中小油分子的处理，同时结合浮油旋流分离装置和微气泡浮选除油装置，能够大大提高对煤系针状焦废水的除油效率。

通过采用上述技术方案，本发明首先将针状焦废水进行隔油沉淀以去除废水中悬浮物及浮油，然后进行破乳气浮除油。破乳气浮除油需要采用破乳剂，此破乳剂采用无机破乳剂与有机破乳剂组合使用，使得废水中的剩余悬浮物、乳化油及部分分散油等发生絮凝吸附形成絮凝体，消除或减弱乳化剂中分子电荷的稳定性，减少乳化液分子所携带的同种电荷量，同时将无数微小气泡注入污水中，使其与吸附细小油珠的混凝絮体相互碰撞发生共凝聚作用，通过表面张力的作用将分散于水中的微小油滴粘附于微小气泡上，形成气泡与絮体的共同体，借助气泡浮力的增大使油上浮于水面去除水上的浮油，实现油水分离，由于第(2)步处理后的废水中还含有乳化油和分散油，气浮除油后的废水进入高效碰撞除油器，依次通过油粗粒化分离除油、水力旋流器除油以及微气泡浮选除油，废水中油分大部分被去除将残余的分散油和乳化油去除，进而可以大幅度降低废水中含油浓度。经过高效碰撞除油器处理后废水中还含有残余溶解性油及其他物质，将高效碰撞除油器出水口排出的水进行芬顿氧化处理或者生物处理，达到排放指标。

本专利取得了以下有益技术效果：

一、本发明技术方案中，隔油沉淀主要去除废水中悬浮物及浮油；破乳气浮除油主要去除剩余悬浮物、乳化油及部分分散油；气浮除油采用涡凹气浮，去除剩余浮油及部分分散油；高效碰撞除油器在对废水中小分子处理的同时也对乳化油进行了处理；催化氧化除油主要去除废水中残余的溶解油。通过各个工艺的组合，极大降低了煤系针状焦废水的含油量，特别是乳化油和溶解油等通过常规手段无法有效除去的煤焦油部分，为后续的催化氧化处理或者生化处理减轻负荷，降低成本。

二、本专利中破乳气浮处理后的含油废水通过高效碰撞除油器进一步处理，可以将大部分的乳化油和分散油去除，使得处理后的废水中只残留少量的溶解油，废水中含油浓度大大降低。其中采用了特定结构/形状的碰撞布水器和特定改性聚乙烯材料制成的蜂窝状填料一起配合，协同作用能够明显除去废水中小分子油和乳化油。

附图说明

图1是本发明方法流程示意图；

图2示出本发明具体实施方式提供的高效碰撞除油器的结构示意图；

图3示出本发明具体实施方式提供的碰撞布水器的俯视图；

图4示出本发明具体实施方式提供的碰撞布水器中的碰撞片的结构示意图；

图5示出本发明具体实施方式提供的碰撞布水器中相邻碰撞片的结构示意图。

图中：

10、油粗粒化分离装置；

11、第一容腔；111、第一排油口；112、第一排水口；12、碰撞布水器；121、碰撞片；121a、扇环形主体；121b、第一撞击导流部；121c、第二撞击导流部；13、填料结构；

20、浮油旋流分离装置；

21、第二容腔；211、第二排油口；22、水力旋流分离器；221、第二排水口；

30、微气泡浮选除油装置；

31、第三容腔；311、第三排水口；312、第三排油口；313、破乳反应子容腔；313a、破乳剂投加口；313b、絮凝剂投加口；314、微气泡浮选子容腔；315、沉淀分离子容腔；32、微气泡发生器；33、刮油结构；34、浮油溢出口；35、空气压缩机。

具体实施方式

下面通过实施例对本申请进行进一步的阐述。

接枝改性聚乙烯的接枝率通过以下公式计算得到：

A＝m₁-m₀/m₀×100％，其中m₁为接枝改性后的接枝聚乙烯的质量，m₀为接枝改性前聚乙烯的质量。

水中含油量的测试方法参考HJ637-2018进行，采用红外分光光度法。

对于高效碰撞除油器，可以参考发明人在前的专利CN202111610154.9中所记载的。具体而言，所述高效碰撞除油器包括沿废水处理流程依次布置的油粗粒化分离装置10、浮油旋流分离装置20和微气泡浮选除油装置30。其中，油粗粒化分离装置10用于对煤系针状焦废水中的油进行粗粒化，同时将粗粒化的油排出，浮油旋流分离装置20用于对废水进行旋流分离，进一步将分离出的油排出，微气泡浮选除油装置30用于对废水进行微气泡浮选除油。

油粗粒化分离装置10包括第一容腔11以及设置于所述第一容腔11内的碰撞布水器12和填料结构13，所述填料结构13位于所述碰撞布水器12的上方，所述第一容腔11的腔壁上设置有第一排油口111和第一排水口112，所述第一排水口112高于所述填料结构13设置，所述第一排油口111高于所述第一排水口112设置。煤系针状焦废水进入第一容腔11内，经碰撞布水器12对废水中的分散油进行碰撞合并后向上经填料结构13的分离作用后，分离出的油经第一排油口111排出，分离出的废水经第一排水口112排入浮油旋流分离装置20中。浮油旋流分离装置20包括第二容腔21和设置于所述第二容腔21内的水力旋流分离器22，所述水力旋流分离器22的底部设置有第二排水口221，所述第二容腔21的腔壁上设置有第二排油口211，所述第二排油口211与所述水力旋流分离器22的溢流口连接。进入浮油旋流分离装置20的废水在水力旋流分离器22的作用下，继续对废水进行油水分离，分离出的油由溢流口溢出并经第二排油口211排出，分离出的废水经第二排水口221排入微气泡浮选除油装置30。微气泡浮选除油装置30包括第三容腔31和设置于所述第三容腔31内的至少一个微气泡发生器32，所述第三容腔31的腔壁上设置有第三排水口311和第三排油口312。在微气泡浮选除油装置30中，利用微气泡发生器32产生的微小气泡将废水中细小悬浮物和剩余分散油吸附分离出来。

所述第一容腔11经所述第一排水口112与所述第二容腔21连通，所述第二容腔21经所述第二排水口221与所述第三容腔31连通。如此，含油废水流经碰撞布水器12时，其中的分散油能够在碰撞布水器12的作用下碰撞形成油滴，之后在水流提升力的作用下流经填料结构13，分散油滴便在填料结构13表面湿润附着，导致填料结构13表面集合全被油包围，之后流经的油滴更容易润湿附着于其上，附着的油滴不断聚结扩大最终形成油膜，在浮力以及水冲击力的作用下，油膜从填料结构13上脱落形成粗粒化油滴，并由第一排油口111排出。剩余的污水经第一排水口112排入浮油旋流分离装置20，利用水力旋流分离器22对其中密度较小的油进行分离，分离出的油经第二排油口211排出，剩余的污水进入微气泡浮选除油装置30进行进一步的除油。油粗粒化分离装置10能够兼顾废水中的中小油分子的处理，同时结合浮油旋流分离装置20和微气泡浮选除油装置30，能够大大提高对煤系针状焦废水的除油效率和除油效果。

碰撞布水器12包括多组碰撞片121，每组碰撞片121包括多片沿周向间隔排布的碰撞片121，各组所述碰撞片121形成的环形沿径向间隔排布。如图2所示，碰撞布水器12包括四组碰撞片121，由外向内分别为碰撞片组一、碰撞片组二、碰撞片组三和碰撞片组四，碰撞片121的片数由径向外侧向径向内侧逐渐减少，碰撞片组一包括沿周向间隔排布的26片碰撞片121，碰撞片组二包括沿周向间隔排布的19片碰撞片121，碰撞片组三包括沿周向间隔排布的13片碰撞片121，碰撞片组四包括沿周向间隔排布的5片碰撞片121。如此设置，使得进入碰撞布水器12中的分散油点在不同位置的碰撞片121的作用下不断地改变运动方向，从而使得各个分散油点的运动方向具有交点，并在交点处相交合并为较大的油点，较大的油点再次碰撞到碰撞片121上，进一步改变方向并合并为更大的油点。为了获得更多的碰撞次数，从而使得油点的运动方向不断地改变以获得更多的合并机会，相邻的所述环形中，在径向上，位于径向内侧的环形中的各碰撞片121的部分结构与位于径向外侧的环形中的碰撞片121之间的间隔相对应设置。这样，保证经过周向上相邻的两个碰撞片121之间的间隙向径向内侧运动的分散油点必然会碰撞至径向内侧碰撞片121上。所述碰撞片121的横截面呈扇环形。碰撞片121包括扇环形主体121a、第一撞击导流部121b和第二撞击导流部121c。其中，第一撞击导流部121b设置于所述扇环形主体121a的径向外侧，并位于所述扇环形主体121a的周向中部，用于承接经其径向外侧的相邻两个碰撞片121之间的间隙运动过来的分散油点，并对承接的各个分散油点进行导向以促进各个分散油点的合并。第二撞击导流部121c设置于所述扇环形主体121a的周向两端，所述第二撞击导流部121c的一端与所述扇环形主体121a的端部相连，另一端相径向内侧延伸。如此，一方面，第二撞击导流部121c与扇环形主体121a的交接处形成肩部，该肩部能够促进对分散油点的碰撞，使得分散油点获得更多的运动方向，另一方面，第二撞击导流部121c能够将分散油点导流至径向内侧的碰撞片121上的第一撞击导流部121b，以将更多的分散油点导向第一撞击导流部121b以进行油点的合并。第一撞击导流部121b呈开口朝向径向外侧的凹槽结构，凹槽的横截面形状为半圆形。随着分散油点由径向外侧向径向内侧的方向不断地合并，单个分散油点的面积逐渐变大，为了与分散油点更好地适配，沿由径向外侧向径向内侧的方向，扇环形主体121a上的半圆形凹槽的半径逐渐增大，从而对分散油点形成更好的导向。

第二撞击导流部121c的延长线与所述第一撞击导流部121b相交，以使得第二撞击导流部121c将分散油点准确地导入第一撞击导流部121b。在第一撞击导流部121b为半圆形凹槽的实施例中，如图4所示，第二撞击导流部121c的延长线与半圆形凹槽的边缘相切设置，从而使得分散油点更顺畅地由半圆形凹槽的边缘向中心运动，并与其他分散油点很好地合并。

所述水力旋流分离器22呈倒锥形结构，水力旋流分离器22旋转时，在离心力的作用下，密度较大的水沿旋流管内壁形成螺旋状的水流由第二排水口221排出，而密度较小的油在离心力的作用下被聚集在螺旋状水流的中心，形成一条油柱由溢流口以及第二排油口211排出，例如排到油渣储池。剩余的含油废水通过水力旋流分离器22后废水中含油浓度大幅度降低，可以减轻微气泡浮选除油装置30的处理压力。

所述第三容腔31包括与所述第二容腔21相邻设置的破乳反应子容腔313，以及与所述破乳反应子容腔313相邻并连通的微气泡浮选子容腔314，所述破乳反应子容腔313和所述微气泡浮选子容腔314的底部均设置有所述微气泡发生器32。进入浮油旋流分离装置30的废水首先在破乳反应子容腔313内进行破乳反应，之后进入微气泡浮选子容腔314内在微小气泡的作用下将悬浮物和油分离出来。所述破乳反应子容腔313内设置有破乳剂投加口313a和絮凝剂投加口313b，剩余的低浓度含油废水首先进入破乳反应子容腔313，通过破乳剂投加口313a投加破乳剂，通过絮凝剂投加口313b投加絮凝剂，由于破乳反应子容腔313下方设置有微气泡发生器32，微气泡发生器32产生的微气泡对破乳反应子容腔313内的水起到搅拌作用，从而提高破乳反应子容腔313内的反应效果。同时，在微气泡发生器32的推动作用下，破乳反应子容腔313内的废水进入微气泡浮选子容腔314中。在微气泡浮选子容腔314内，多个微气泡发生器32产生大量的小气泡，这些小气泡将废水中细小悬浮物和剩余分散油吸附分离出来。所述微气泡浮选子容腔314的顶部设置有刮油结构33，用于将所述微气泡浮选子容腔314顶部的悬浮物刮出。作为示例，微气泡浮选子容腔314上设置有浮油溢出口34，刮油结构33将微气泡浮选子容腔314顶部的悬浮物刮出至储油槽，并进一步经浮油溢出口34刮出至油渣储池。

刮油结构33包括刮油板，刮油板可转动地设置于微气泡浮选子容腔314的顶部，通过刮油板的往复转动，不断地将微气泡浮选子容腔314顶部的悬浮物刮出。所述破乳反应子容腔313和所述微气泡浮选子容腔314中的各个所述微气泡发生器32沿一螺旋线间隔排布，空气压缩机35分别通过不同的支管连接至不同的微气泡发生器32，在不同的支管内均设置有阀片，且不同支管内的阀片的开启压力不同，如此，当空气压缩机35以相同的压力向不同的微气泡发生器32供气时，由于阀片的开启压力不同，各个微气泡发生器32分别在不同的时刻点产生微气泡，以在微气泡浮选子容腔314内形成微气泡旋流，以提高对悬浮物的分离效果。沿螺旋线由径向外侧向径向内侧的延伸方向，微气泡发生器32对应的支管内的阀片开启压力逐渐减大，从而使得微气泡发生器32沿螺旋线的延伸方向依次产生微气泡，从而进一步提高在微气泡浮选子容腔314内形成的微气泡的旋流效果。

所述第三容腔31包括与所述微气泡浮选子容腔314相邻并连通的沉淀分离子容腔315，所述第三排水口311和所述第三排油口312设置于所述沉淀分离子容腔315的腔壁上。经过微气泡浮选子容腔314进行深度处理后，废水中分散油几乎全部去除，之后进入沉淀分离子容腔314进行泥水分离，污水从第三排水口311排出，沉淀的污泥从第三排油口312排出。

制备例1

将100份表面清洗后的蜂窝状高密度聚乙烯(HDPE)浸渍于5wt％的二苯甲酮的丙酮溶液中浸渍24h，取出在60℃晾干，得到表面涂覆有光敏剂的聚乙烯材料，再浸渍于装有接枝单体总质量浓度9.6wt％的丙酮溶液的石英管，接枝单体是甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸异葵酯，和丙烯酰氧乙基肉桂酸酯按照质量比3：3：1的混合物，装有单体溶液的石英管提前通入氮气排除氧气，用400W高压汞灯照射，距离20cm，照射时间6h，反应后去除接枝改性聚乙烯材料，在丙酮中回流萃取5h，充分除去改性聚乙烯表面未反应的单体，单体的聚合物和光敏剂，取出后在去离子水中浸泡，期间每隔4h换水，换水3次后，再浸泡8h取出，即得改性的聚乙烯填料。经过测试，接枝率为5.4％。

制备例2

其他条件和操作与制备例1相同，区别在于紫外光照射时间10h，最终得到接枝改性聚乙烯的接枝率为7.8％。

制备例3

其他条件和操作与制备例1相同，区别在于紫外光照射时间3h，最终得到接枝改性聚乙烯的接枝率为3.9％。

制备例4

其他条件和操作与制备例1相同，区别在于接枝单体溶液中单体总质量浓度11.6wt％，紫外光照射时间13h，最终得到接枝改性聚乙烯的接枝率为9.2％。

制备例5

其他条件和操作与制备例1相同，区别在于接枝单体是甲基丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸十二烷基酯，和丙烯酰氧乙基肉桂酸酯按照质量比3：3：1的混合物。

制备例6

其他条件和操作与制备例1相同，区别在于接枝单体是甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸异葵酯，和丙烯酰氧乙基肉桂酸酯按照质量比5：5：1的混合物。

制备例7

其他条件和操作与制备例1相同，区别在于接枝单体是甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸异葵酯，和丙烯酰氧乙基肉桂酸酯按照质量比6：3：1的混合物。

制备例8

其他条件和操作与制备例1相同，区别在于接枝单体是甲基丙烯酸甲酯和丙烯酰氧乙基肉桂酸酯按照质量比5：1的混合物。

制备例9

其他条件和操作与制备例1相同，区别在于接枝单体是甲基丙烯酸异葵酯和丙烯酰氧乙基肉桂酸酯按照质量比5：1的混合物。

制备例10

其他条件和操作与制备例1相同，区别在于接枝单体是甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸异葵酯按照质量比1：1的混合物。

实施例1

一种煤系针状焦废水的隔油除油工艺，包含如下步骤：

本发明实施例所处理的煤系针状焦生产过程产生的废水，COD 11000mg/L，含油浓度650mg/L，酚类物质9500mg/L，硫化物2300mg/L，是一种高浓度难降解的工业废水。

(1)隔油沉淀除油：将针状焦废水首先经过隔油沉淀池以去除废水中悬浮物及浮油，完成初步除油。采用平流式隔油池，隔油池每格宽度为3m，隔油池超高为0.5m，工作水深为2m。煤化工含油废水从池子的一端流入池子，以较低2mm/s的水平流速流经池子，流动过程中，密度小于水的油粒浮出水面，密度大于水的颗粒杂质沉于池底，水从池子的另一端流出。在隔油池的出水端设置集油管，集油管采用管径为200～300mm的钢管制成，沿长度在管壁的一侧开弧度为60°的槽口。集油管可以绕轴线转动，平时槽口位于水面上，当浮油积累到一定厚度时，将集油管的开槽方向转向水面以下，让浮油进入管内，导出池外。

(2)破乳气浮除油：将经过隔油沉淀处理后的含油废水进行破乳气浮，破乳气浮采用破乳剂，破乳剂为聚合氯化铝与有聚丙烯酰胺按照质量比2:1的组合使用，每吨隔油沉淀处理后的含油废水投加0.8kg破乳剂，气浮除油采用涡凹气浮。

隔油沉淀处理后的含油废水进入破乳气浮池，气浮池的水深为2.5m，废水进入气浮池内的流速小于0.1m/s,在气浮池内的上升流速为10～20mm/s,在反应池内的停留时间超过1min。在气浮池中加入50mg/L的破乳剂，边加药边搅拌，使污水中的细小颗粒絮凝成较大的絮体，以更好地吸附、截留水中的气泡，加速颗粒的上浮。然后将空气引入气浮池内的高速旋转混合器或叶轮机的附近，叶轮的直径为300mm，叶轮的转速为1200r/min，在驱动装置的作用下高速旋转混合器或叶轮机高速剪切，将引入的空气切割粉碎成细小的气泡，使絮粒与气泡粘附，形成视密度比水小得多的气泡一絮粒分离物而上浮,从而去除废水中剩余浮油及部分分散油。经过破乳气浮除油后，废水中油的去除率可达80％左右。

(3)高效碰撞除油器：经过步骤(2)处理后的含油废水分别流经油粗粒化分离装置、浮油旋流分离装置和微气泡浮选除油装置。

含油废水从气浮池的出流口流出后，从高效碰撞除油器的进水口进入碰撞布水器，其中的分散油在碰撞布水器中碰撞形成油滴，之后在水流提升力的作用下流经孔径0.2mm的改性聚乙烯塑料组成的粗蜂窝床，改性聚乙烯填料由制备例1所制得，填料的用量为每立方米(m³)第一容腔11放置10kg蜂窝状的改性聚乙烯填料。分散油滴便在粗蜂窝床表面湿润附着，导致粗蜂窝床表面几乎全被油包围，附着的油滴不断聚结扩大最终形成油膜，在浮力和反向水流冲击的作用下，油膜开始脱落形成粗粒化油滴，浮于水面，通过溢流口排到油渣储池。剩余含油废水由油粗粒化分离区排水口进入水力旋流分离器，旋流器入口流量为4m³/h，分流比为4.0％，在离心力的作用下，密度较大的水沿旋流管内壁形成螺旋状的水流由排水口排出，而密度较小的油在离心力的作用下被聚集在螺旋状水流的中心，形成一条油柱由浮油溢出口排到油渣储池。剩余的低浓度含油废水从水力旋流器的出水口进入破乳反应区，在破乳反应区前端破乳剂投加口和絮凝剂投加口先后投加10mg/L的聚合氯化铝和5mg/L聚丙烯酰胺，在由微气泡发生器产生的微气泡搅拌作用下由进水口进入浮选区，由空压机引入带压气体，通过微气泡发生器产生无数小气泡，这些微小气泡在水中强制旋流，将废水中细小悬浮物和剩余分散油吸附分离出来，随气泡浮至水面后从上层刮油板刮出到储油槽，由浮油溢出口进入油渣储池。经过微气泡浮选除油区进行深度处理后，废水中分散油几乎全部去除，之后进入沉淀分离区进行泥水分离，污水从污水排出口排出，沉淀的污泥从污泥排出口排出。经过高效碰撞除油器处理后出水含油浓度在13.2mg/L，。并且经过240h的连续运转后，高效碰撞除油器处理后出水含油浓度稳定在15mg/L左右，即在240h的连续运转时间内，改性聚乙烯填料能够持续发挥高效的除油作用。

实施例2-10

其他操作和条件与实施例1相同，区别在于步骤(3)中，油粗粒化分离装置中改性聚乙烯填料由制备例2-10所制得。

对比例1

其他操作和条件与实施例1相同，区别在于步骤(3)中，蜂窝状填料直接有高密度聚乙烯制成。

将初始运转后高效碰撞除油器出水油状物含量，和连续运行240h后高效碰撞除油器出水的油状物含量进行记录，结果如下表1所示：

表1

从表1对比例1和实施例比较可以看出，采用高密度聚乙烯作为蜂窝状填料，在初始除油效果接近，但是接枝改性后的聚乙烯填料能够在更长久的时间内发挥高效的除油作用。此外，不同接枝单体的选择和配比，也对除油效果有一定影响。

Claims (11)

1.一种煤系针状焦废水的隔油除油工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）隔油沉淀处理；

（2）破乳气浮除油；

（3）高效碰撞除油器除油；

其中高效碰撞除油器依次包括以下三个部分：油粗粒化分离区，浮油旋流分离区，微气泡浮选除油区，所述油粗粒化分离区包括碰撞布水器和接枝改性聚乙烯蜂窝填料；所述碰撞布水器包括多组碰撞片，每组碰撞片包括多片沿周向间隔排布的碰撞片，各组所述碰撞片形成的环形沿径向间隔排布；相邻的所述环形中，在径向上，位于径向内侧的环形中的各碰撞片的部分结构与位于径向外侧的环形中的碰撞片之间的间隔相对应设置；

所述改性聚乙烯是聚乙烯和接枝单体聚合得到，所述接枝单体是(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酰氧乙基肉桂酸酯的复配；接枝改性聚乙烯的接枝率为5-8%；所述(甲基)丙烯酸酯为(甲基)丙烯酸C1-5烷基酯和(甲基)丙烯酸C6-12烷基酯按照质量比1-3:1-3的混合物；

所述改性聚乙烯是聚乙烯和单体通过紫外光引发聚合，包括以下步骤：将聚乙烯浸渍于光敏剂溶液中，取出后干燥至溶剂挥发，再将表面涂覆有光敏剂的聚乙烯浸渍于接枝单体溶液中，在紫外光照射下接枝反应，反应在惰性气氛下进行，反应后将产物在单体的溶剂中回流，除去未反应的单体和单体的聚合物以及光引发剂，再在水中浸泡，期间换水1-3次；接枝单体溶液中单体的总的浓度为5-15%，紫外光照射反应时间3-10h。

2.如权利要求1所述的煤系针状焦废水的隔油除油工艺，其特征在于，步骤(1)隔油沉淀是采用平流式隔油池；步骤(2)是气浮除油采用涡凹气浮，气浮池的有效水深为2.5-5m，废水在反应池内的停留时间为10-30min，进入气浮池内的流速小于0.1m/s，气浮池中按照每吨废水加入0.5-1kg破乳剂。

3.如权利要求2所述的煤系针状焦废水的隔油除油工艺，其特征在于，破乳剂为无机破乳剂和聚丙烯酰胺按照质量比1-2：1-2的复配。

4.如权利要求3所述的煤系针状焦废水的隔油除油工艺，其特征在于，所述无机絮凝剂是铁盐，铝盐，以及它们的聚合物中的至少一种，所述铁盐选自硫酸铁，氯化铁，所述铝盐选自氯化铝，硫酸铝，它们的聚合物选自聚合硫酸铁，聚合氯化铁，聚合氯化铝，聚合硫酸铝中的至少一种。

5.如权利要求1所述的煤系针状焦废水的隔油除油工艺，其特征在于，所述聚乙烯蜂窝填料孔径为0.1~1mm，接枝改性聚乙烯蜂窝填料的用量是按照每升油粗粒化分离区容积，放置10-20g改性聚乙烯蜂窝填料。

6.如权利要求5所述的煤系针状焦废水的隔油除油工艺，其特征在于，所述聚乙烯蜂窝填料孔径为0.2-0.5mm。

7.如权利要求1所述的煤系针状焦废水的隔油除油工艺，其特征在于，(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酰氧乙基肉桂酸酯的质量比为5-15:1。

8.如权利要求1所述的煤系针状焦废水的隔油除油工艺，其特征在于，(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酰氧乙基肉桂酸酯的质量比为6-10：1。

9.如权利要求1所述的煤系针状焦废水的隔油除油工艺，其特征在于，(甲基)丙烯酸C1-5烷基酯和(甲基)丙烯酸C6-12烷基酯的质量比为1-2:1。

10.如权利要求1所述的煤系针状焦废水的隔油除油工艺，其特征在于，所述(甲基)丙烯酸C1-4烷基酯选自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯中的至少一种，所述(甲基)丙烯酸C6-12烷基酯选自(甲基)丙烯酸已酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸葵酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯中的至少一种。

11.如权利要求1所述的煤系针状焦废水的隔油除油工艺，其特征在于，所述油粗粒化分离装置包括第一容腔以及设置于所述第一容腔内的碰撞布水器和填料结构，所述填料结构位于所述碰撞布水器的上方，所述第一容腔的腔壁上设置有第一排油口和第一排水口，所述第一排水口高于所述填料结构设置，所述第一排油口高于所述第一排水口设置；

所述浮油旋流分离装置包括第二容腔和设置于所述第二容腔内的水力旋流分离器，所述水力旋流分离器的底部设置有第二排水口，所述第二容腔的腔壁上设置有第二排油口，所述第二排油口与所述水力旋流分离器的溢流口连接；

所述微气泡浮选除油装置包括第三容腔和设置于所述第三容腔内的至少一个微气泡发生器，所述第三容腔的腔壁上设置有第三排水口和第三排油口；其中，所述第一容腔经所述第一排水口与所述第二容腔连通，所述第二容腔经所述第二排水口与所述第三容腔连通。

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