CN116395920B - 一种煤化工废水除油装置及除油方法 - Google Patents
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Abstract
本发明中提供一种煤化工废水除油装置及除油方法，属于废水处理技术领域，除油装置包括依次连通的：隔油池，隔油池内设置有隔油挡板；反乳化析油池，反乳化析油池内设置有反应区、气混区和出水区，反应区内设置有搅拌装置，气混区内设置有气体释放器；分油罐，分油罐内部水平方向设置有疏油隔板，疏油隔板将分油罐分为一级分离区和二级分离区，一级分离区内设置有若干底部封口的亲水过滤管，亲水过滤管体贯穿隔板；二级分离区内倾斜设置有若干亲水波纹板；除油方法在上述装置的基础上向其中投加助凝剂和复合除油剂进行除油处理，该除油装置和除油方法可有效解决目前装置和方法存在的除油效率低、维护成本高、药剂投加量大等问题。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种煤化工废水除油装置及除油方法。
背景技术
煤化工生产废水是一种典型的难生物降解的工业废水，化学组成十分复杂，除了含有酚类化合物、稠环芳烃、咔唑、萘、吡咯、呋喃、联苯、氨氮、氰化物和硫化物等有毒有害物质外，还含有较高的油类物质，主要为煤焦油、石蜡等油性物质，含量高达200 mg/L-500mg/L以上，处理难度很大。
废水中的油含量较高时，不仅会造成设备管道结垢，恶化换热设备的传热效率、增大化学药剂的消耗、引起局部过热或超高温、降低设备的机械性能，严重危害到设备的安全稳定运行，而且还会对生化***中的微生物生长造成影响，使得生化***无法正常运行；更为严重的问题是会对后端的膜***造成严重的污堵，清洗维护难度加大，降低膜的使用寿命，导致运行成本增加，无形中加重了企业的经济负担。
因此，通过对煤化工废水进行有效的预处理来降低油类物质的浓度和毒性尤为重要，一般要求预处理阶段废水中的油类物质含量小于50 mg/L，最好能控制在20 mg/L以下。
煤化工废水中的油类物质常以浮油、分散油、乳化油、溶解油、油-固体物等5种物理状态存在，常见的除油方法包括重力分离法、气浮法、破乳法、膜过滤法、吸附法等，除油过程中，盲目选择除油剂的种类和用量，存在处理效果差的问题，并且，也存在除油剂投加量大、维护成本高、对水质适应性差、运行不稳定等问题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种煤化工废水除油装置及除油方法，采用本申请中的除油装置和除油方法，可充分去除煤化工废水中的油类化合物，使得预处理后的煤化工废水中油类化合物的浓度低于20mg/L，满足后续处理要求，本申请中的除油装置和除油方法，可有效解决现有的除油装置和除油方法存在的除油效率低、维护成本高、药剂投加量大等问题。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种煤化工废水除油装置，包括依次连通的：
隔油池，隔油池内设置有隔油挡板，隔油挡板将隔油池分为至少两个隔油区，相邻隔油区底部相连通；
反乳化析油池，反乳化析油池内依次设置有反应区、气混区和出水区，反应区、气混区和出水区通过动力泵相连通，反应区内设置有搅拌装置和排污口，气混区内设置有气体释放器和排污口；
分油罐，分油罐上设置有出油口一、出油口二和出水口，分油罐内部水平方向设置有疏油隔板，疏油隔板将分油罐分为一级分离区和二级分离区，一级分离区内设置有若干底部封口的亲水过滤管，出油口一与一级分离区相连通，出油口一设置于一级分离区上部，亲水过滤管体贯穿隔板；二级分离区内倾斜设置有若干亲水波纹板，出水口和出油口二设置于亲水波纹板上部并与二级分离区相连通。
进一步地，隔油挡板设置有两块，隔油挡板将隔油池分为一级隔油区、二级隔油区和暂存区，一级隔油区和二级隔油区内设置有阻流板，阻流板底部设置为格栅状。
进一步地，隔油池、反应区和气混区的底部均设置为锥形，锥形底部均设置有排污口。
进一步地，隔油池和反乳化析油池上部均设置有刮油装置和集油池。
进一步地，亲水过滤管至少设置有一根，亲水过滤管的形状为一字形、螺旋形、分枝形或波浪形，亲水过滤管的管壁厚度为0.5-1 cm。
进一步地，述亲水波纹板的倾斜角度为45-60°，亲水波纹板上波纹的波高为1-4cm，波宽为2-8 cm，两块亲水波纹板之间的平行间距为2-3倍波高，亲水波纹板的厚度为0.5-1 cm。
进一步地，亲水过滤管和亲水波纹板的材质均为改性聚四氟乙烯，改性聚四氟乙烯的制备方法为：改性聚四氟乙烯的制备方法为：将聚四氟乙烯、氧化铝和二氧化硅按照150-200:10-30:5-15的质量比混合，将混合物置于浓度为3-5 mol/L的硫酸溶液中浸泡1.5-3 h，然后将混合物冲洗至中性后置于体积分数为30-50%的乙醇溶液中浸泡1-2 h，然后将混合物冲洗至中性后于250-400 ℃环境下干燥1-2 h得到微孔聚四氟乙烯，将微孔聚四氟乙烯置于浓度为1-2 mol/L的氯化铝溶液中浸泡2-4 h，然后冲洗至中性后于300-450℃环境下煅烧4-6 h，制得。
一种煤化工废水除油方法，采用上述的装置进行除油，具体操作如下：
（1）将煤化工废水以0.001-0.003 m/s的流速通入隔油池内，废水在隔油池内的总停留时间为10-30 min，去除浮油和大颗粒悬浮物，得到第一出水；
（2）将第一出水泵入反乳化析油池的反应区，调节反应区废水pH值为4-6，然后向反应区内添加复合除油剂和助凝剂，进行破乳反应，然后将破乳反应后的废水通入气混区，通过气体释放器产生的微气泡去除废水中的乳化油、分散油和悬浮物，得到第二出水；
（3）将第二出水泵入分油罐内，在亲水过滤管和亲水波纹板的作用下去除废水中剩余的分散油，完成除油操作。
进一步地，步骤（2）中复合除油剂的添加量为600-1800 mg/L，助凝剂的添加量为1-5 mg/L，破乳反应时间为30-60 min。
进一步地，步骤（2）中复合除油剂由无机除油剂和有机除油剂按照1-4:1-2的重量比组成，无机除油剂包括氯化钙、氯化镁、氯酸钠、硫酸铝和聚合氯化铝中的至少一种；有机除油剂包括聚环氧乙烷环氧丙烷醚、聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚和酯类有机高聚物中的至少一种；助凝剂为聚丙烯酰胺。
进一步地，酯类有机高聚物的制备方法为：将二羟基聚氧丙烯聚氧乙烯醚与丙烯酸以12-20:1的原料比例在浓硫酸的催化作用下加热至60-120 ℃进行酯化反应2-4 h，得到的酯化产物在过硫酸铵诱导下加热至60-80 ℃进行聚合，最后，在真空环境下，于25-40℃条件下干燥1-2 h制得。
进一步地，每克原料中浓硫酸的添加量为0.1-0.15 ml；每克酯化产物中过硫酸铵的添加量为2-5 g。
上述方案中，将破乳剂二羟基聚氧丙烯聚氧乙烯醚与丙烯酸进行酯化反应，对破乳剂进行改进，使得破乳剂表面含有大量亲油官能团，具有更好的亲油特性，提高对水体中乳化液滴的破坏能力，实现小油滴的富集，将水体中的分散油富集成大颗粒油滴漂浮在液面，进而提高除油效果。
本发明所产生的有益效果为：
1、本申请的除油装置中设置有隔油池，其主要是利用隔油挡板和阻流板将隔油池分隔成多个空间，形成多级隔油结构，使得废水在隔油池内形成横流，将废水中的悬浮颗粒和残渣进行阻挡，隔油挡板和阻流板底部的缝隙作为水流通道；与普通的单室隔油池相比，废水在该隔油池内的流速减慢，便于将密度不同的油水进行分离，增加油水分离效果，分离时，比重轻的油类化合物漂浮在水面上，比重大的水体从隔油挡板底部以平稳的状态流入下一级隔油区；采用该装置不会因为水流的流动造成水、油、固体物的重复混合，该隔油池的设计，初步提高了油水的分离效果，降低了后续药剂的添加量，进而降低污泥产量。
2、本申请的除油装置中设置有反乳化析油池，反乳化析油池内设置有三级结构，第一级为反应区，通过向反应区内投加药剂，实现水油的反乳化，促进水油分离；第二级为气混区，将水油分离后的水体通入气混区，向气混区的水体内通入微气泡，微气泡可与水中破乳后的油滴和悬浮颗粒形成粘附，形成水-气-颗粒三相混合体系，将水体中的油滴和杂质富集；优化的方式是通入氮气形成微气泡，氮气为惰性气体，容易获得，且不与水中的有机物发生反应，不会形成杂环芳烃、吡啶衍生物等难降解的有机物，因此，不会增加后续处理单元的运行负荷和处理难度；第三级为出水区，将水体通入出水区暂存，等待后续处理；该结构中，将废水进行多级处理，可进一步去除水体中的油类化合物和杂质。
3、本申请反乳化析油池的反应区进行处理时，向其中投加有有机除油剂和无机除油剂复配的除油剂，无机除油剂为含有金属阳离子的无机盐，金属阳离子一方面带正电荷，可以中和油滴表面的负电荷，压缩带负电荷的油滴双电层，油滴间的静电排斥力减小而吸引力增大，油滴在水中的碰撞和聚结的机率增大，另一方面金属阳离子的无机盐发生水解反应，产生的氢离子使pH值降低后形成酸性环境，酸性条件下促进破坏油水界面膜；
有机除油剂为聚醚类、醇醚类有机高分子物质，有机除油剂进入废水，含有的醚基（-O-）、羟基（-OH）能够与水形成氢键而体现出亲水的能力，而且高分子有机除油剂的分子量很大，含有大量的羟基和醚基，从而可以形成更多的氢键，由此亲水的能力较单体物质更强，具有更高的润湿和渗透性能，进入乳化液滴内，破坏油水界面膜，达到油水两相分离的目的。
无机除油剂通过形成酸性环境促进油水界面膜的破坏，有机除油剂通过增加润湿性和渗透性促进乳化油油滴界膜的破坏，无机除油剂和有机除油剂进行联合破乳，可以提高破乳速率，减少除油剂的投加量。
4、本申请的除油装置中设置有分油罐，分油罐内上下设置有两级分离区，下部的一级分离区内设置有亲水过滤管，上部的二级分离区内倾斜的设置有亲水波纹板，水体中分散的油滴在亲水过滤管和亲水波纹板的过滤作用下被阻截，实现将水体中的分散油滴富集并去除的目的；经过亲水过滤管过滤后的水体中分散油滴的数量减少，水体进入二级分离区后，水体通过亲水波纹板的速率增加，此时设置多层亲水波纹板，在保证水体处理效率的基础上，可以进步一步增加水体的除油效果。
5、本申请中的亲水过滤管和亲水波纹板采用改性聚四氟乙烯材料制成，改性过程中，利用氧化铝、氧化硅无机物对聚四氟乙烯进行无机填充，使得原材料的韧性和孔隙率增强，摩擦系数和体积磨损率相较于纯聚四氟乙烯均显著降低，继而延长了装置中原组件的更换周期，降低材料使用成本；无机填充后，利用硫酸、乙醇、氯化铝溶液等药剂将其进一步改性为亲水型材料，当含油废水接触改性聚四氟乙烯材料后，油滴间相互碰撞聚结的机率增大，撞击冲量足够使油滴聚结为一个更大体积的油滴，形成油膜的速率更快；同时亲水疏油的特性使得材料清洗简便，更有利于重复利用，节约成本。两级聚并分油罐采用多级分离，一不需要投加药剂，二不用设置辅助装置（如蒸汽、超声波等），三不会产生二次污染，含油废水经过两级聚并分油罐后，除油精度和除油效率均显著提高。
附图说明
图1为本发明煤化工废水除油方法的工艺流程图；
图2为本发明煤化工废水除油装置的连接结构图示意图；
图3为本发明煤化工废水除油装置中隔油池的结构示意图；
图4为本发明煤化工废水除油装置中反乳化析油池的结构示意图；
图5为本发明煤化工废水除油装置中分油罐的结构示意图；
图6为本发明煤化工废水除油装置中分油罐的剖面示意图；
图7为本发明煤化工废水除油装置中亲水过滤管表面水油分离示意图；
图8为本发明煤化工废水除油装置中亲水波纹板示意图；
附图标记：1、隔油池；2、隔油挡板；3、反乳化析油池；4、反应区；5、气混区；6、出水区；7、搅拌装置；8、分油罐；9、出油口一；10、出油口二；11、出水口；12、疏油隔板；13、亲水过滤管；14、亲水波纹板；15、一级隔油区；16、二级隔油区；17、暂存区；18、阻流板；19、刮油装置；20、集油池。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
一种煤化工废水除油装置，如图2所示，包括依次连通的隔油池1、反乳化析油池3和分油罐8，如图3所示，隔油池1内设置有隔油挡板2，隔油挡板2将隔油池1分为至少两个隔油区，相邻隔油区底部相连通，优化地，隔油挡板2设置有2块，隔油挡板2将隔油池1分为一级隔油区15、二级隔油区16和暂存区17，一级隔油区15和二级隔油区16内设置有阻流板18，阻流板18底部设置为格栅状；该结构中，隔油挡板2与隔油池1之间的缝隙的高度为隔油挡板2高度的1/4，隔油挡板2将隔油池1分割成三块区域，使得废水在隔油池1的不同区域内缓慢流动，流动过程中，由于水油的密度差、大小形态等因素，浮油、部分分散油上浮至液面，在隔油挡板2的阻隔作用下，废水从隔油挡板2底部的缝隙内缓慢流动，移动速度较慢，提高了物理沉降除油效率；废水表层的浮油始终漂浮在水体上方，便于进行收集；废水中的大颗粒杂质沉降在隔油池1底部，便于进行收集，最终，经过隔油处理的废水进入暂存区17，然后排放至反乳化析油池3内；该结构中，阻流板18设置于一级隔油区15和二级隔油区16的中间位置，阻流板18与废水进水口对应设置，用于阻挡进水的流通路径，避免进水在外界泵体的作用下直接从隔油挡板2底部的缝隙流通至下一级区域内，以便提高进水在一级隔油区15和二级隔油区16内的停留时间，提高隔油效果；阻流板18的高度为隔油挡板2高度的1/4-1/3，阻流板18的底部设置为格栅状，阻流板18中格栅状部位的高度小于阻流板18整体高度的1/2，大颗粒杂质通过阻流板18底部的格栅状结构沉积在隔油池1底部，可提高隔油池1内沉降的大颗粒杂质的清理效果，提高清理效率；
如图4所示，反乳化析油池3内依次设置有反应区4、气混区5和出水区6，反应区4、气混区5和出水区6通过动力泵相连通，反应区4内设置有搅拌装置7和排污口，气混区5内设置有气体释放器和排污口；上述结构中，反应区4用于进行反乳化反应，初步将废水中的油体和杂质进行富集，反应区4上部设置有加药装置，用于向反应区4内投加药剂，在搅拌装置7的搅拌作用下，药剂与废水充分接触，发生破乳、絮凝，实现油体和杂质的初步分离和富集；气混区5内，气体释放器连接外界溶气罐，气混区5内水体在气体释放器释放的微气泡的作用下，进一步附着水体中的油滴和杂质，将水体中的分散油进行富集；气混区5处理后的水体暂存于出水区6内，等待进入下一级处理；
优化地，隔油池1、反应区4和气混区5的底部均设置为锥形，锥形底部均设置有排污口，隔油池1、反应区4和气混区5内的水体处理后，水体中的杂质形成沉淀，沉积在各个区域底部，将底部设置为锥形，便于将杂质沉淀进行收集回收处理，提高处理的方便性；
优化地，隔油池1和反乳化析油池3上部均设置有刮油装置19和集油池20，隔油池1内，刮油装置19设置于一级隔油区15和二级隔油区16上部，集油池20设置于暂存区17上部，反乳化析油池3内，刮油装置19设置于反应区4和气混区5上部，集油池20设置于出水区6上部；刮油装置19为现有装置，刮油装置19将漂浮在液面上的油类物质收集在集油池20内，便于进行后续处理；
如图5所示，分油罐8上设置有出油口一9、出油口二10和出水口11，分油罐8内部水平方向设置有疏油隔板12，疏油隔板12将分油罐8分为一级分离区和二级分离区，一级分离区内设置有若干底部封口的亲水过滤管13，亲水过滤管13至少设置有一根，设置的根数越多，对水体的处理速率越快；亲水过滤管13的形状为一字形、螺旋形、分枝形或波浪形，上述形状也可增加亲水过滤管13的表面积，进而增加对水体的处理效率，可根据实际情况进行设置，如图6所示，设置有5根亲水过滤管13，用于增加处理速率；亲水过滤管13的管壁厚度为0.5-1 cm，该厚度范围可承受较大的压力，避免亲水过滤管13被较大的水压挤压变形；出油口一9与一级分离区相连通，出油口一9设置于一级分离区上部，用于将富集的油脂化合物排出；亲水过滤管13贯穿疏油隔板12，用于将过滤后的水体传送至二级分离区；
如图8所示，二级分离区内倾斜设置有若干亲水波纹板14，亲水波纹板14的倾斜角度α为45-60°，亲水波纹板14上波纹的波高为1-4 cm，波宽为2-8 cm，两块亲水波纹板14之间的平行间距为2-3倍波高，该角度设计和波纹设计可使得富集的大颗粒油滴逐渐上浮，实现收集的目的；亲水波纹板14的厚度为0.5-1 cm；出水口11和出油口二10设置于亲水波纹板14上部并与二级分离区相连通。
优化地，亲水过滤管13和亲水波纹板14的材质均为改性聚四氟乙烯，改性聚四氟乙烯的制备方法为：将聚四氟乙烯、氧化铝和二氧化硅按照150-200:10-30:5-15的质量比混合，将混合物置于浓度为3-5 mol/L的硫酸溶液中浸泡1.5-3 h，然后将混合物冲洗至中性后置于体积分数为30-50 %的乙醇溶液中浸泡1-2 h，然后将混合物冲洗至中性后于250-400 ℃环境下煅烧1-2 h得到微孔聚四氟乙烯，将微孔聚四氟乙烯置于浓度为1-2 mol/L的氯化铝溶液中浸泡2-4 h，然后冲洗至中性后于300-450 ℃环境下煅烧4-6 h，制得。
优化地，改性聚四氟乙烯的制备方法为：将聚四氟乙烯、氧化铝和二氧化硅按照200:25:10的质量比混合，将混合物置于浓度为4 mol/L的硫酸溶液中浸泡2 h，然后将混合物冲洗至中性后置于体积分数为40 %的乙醇溶液中浸泡2 h，然后将混合物冲洗至中性后于350 ℃环境下煅烧2 h得到微孔聚四氟乙烯，将微孔聚四氟乙烯置于浓度为2 mol/L的氯化铝溶液中浸泡3 h，然后冲洗至中性后于400 ℃环境下煅烧5 h，制得。
将反乳化析油池3内处理后的废水从底部通入分油罐8内，分油罐8和疏油隔板12的材质均为碳钢材料，疏油隔板12上设置有若干圆孔，亲水过滤管13贯穿圆孔，并与疏油隔板12固定连接，被亲水过滤管13过滤的水体通过圆孔进入二级分离区内；一级分离区内的亲水过滤管13具有亲水疏油的特性，废水中分散的小油滴被亲水过滤管13阻截，水体进入亲水过滤管13内部，并通过亲水过滤管13流进二级分离区；如图7所示，一级分离区内被阻截的小油滴逐渐在亲水过滤管13表面形成油膜，油膜在自身重力和水的剪切力作用下脱离亲水过滤管13，上浮至一级分离区顶部，在疏油隔板12的阻挡下通过出油口一9排出被收集；进入二级分离区的水体在亲水波纹板14的阻挡作用下，分散的小油滴同样被阻截，水体直接通过亲水波纹板14的小孔隙向上流动，被阻截的油滴逐渐在亲水波纹板14的波纹处富集，由于亲水波纹板14设置为倾斜的，富集的小油滴以大颗粒的形式逐渐上浮至二级分离区的上部，最终，在二级分离区上部的液体表层形成油脂层，油脂层下部为最终处理后的水体，油脂层通过上部的出油口二10排出被收集，处理后的水体通过出水口11排出，最终，实现对废水的除油操作。
实施例1
一种煤化工废水除油方法，采用上述装置进行除油处理，除油的工艺流程如图1所示，具体操作如下：
（1）将煤化工废水从底部以0.002 m/s的流速通入隔油池1内，在隔油挡板2和阻流板18的作用下缓慢流动，水体在隔油池1内水位逐渐增加，水位增加过程中，废水中的油脂化合物由于重力较轻，上浮至液面，实现富集；
后续进入的废水在阻流板18的作用下，改变废水的流动方向，避免废水直接从隔油挡板2的底部流入下一级隔油区内，增加废水在每一级隔油区内的停留时间，使得废水在隔油池1内的总停留时间为20 min，进而提高油脂化合物富集效果，最后，通过刮油装置19将一级隔油区15和二级隔油区16液面的浮油收集至集油池20内，实现去除浮油和悬浮物的目的，得到第一出水；
废水在隔油池1流动过程中，由于流动速度较慢，废水中的杂质发生沉降，沉积在隔油池1底部，将隔油池1底部设置为锥形，便于对沉淀物进行收集；
（2）将第一出水泵入反乳化析油池3的反应区4，向反应区4内滴加浓硫酸，调节反应区4废水pH值为5，然后向反应区4内添加复合除油剂和助凝剂，在搅拌装置7的搅拌作用下进行破乳反应60 min，复合除油剂由氯化钙和聚环氧乙烷环氧丙烷醚按照2:1的质量比混合制成，投加量为1000 mg/L，助凝剂为聚丙烯酰胺，投加量为2 mg/L，破乳反应后产生絮凝沉淀沉积在反应区4底部，浮油漂浮在液面，然后将反应区4中部的破乳反应后的废水通入气混区5，气混区5内的气体释放器与外界氮气溶气罐连接，通过气体释放器产生氮气微气泡，微气泡的粒径为20 μm，溶气压力为0.5 MPa，水体在气混区5的停留时间为20 min，通过微气泡富集废水中的乳化油、分散油和悬浮物，使其漂浮在液面，微气泡处理后，废水中也会产生絮凝沉淀，沉积在气混区5底部，气混区5中部的水体为第二出水；
（3）将第二出水从底部泵入分油罐8内，一级分离区内的亲水过滤管13具有亲水疏油的特性，废水中分散的小油滴被亲水过滤管13阻截，水体进入亲水过滤管13内部，并通过亲水过滤管13流进二级分离区；一级分离区内被阻截的小油滴逐渐在亲水过滤管13表面形成油膜，油膜在自身重力和水的剪切力作用下脱离亲水过滤管13，上浮至一级分离区顶部，在疏油隔板12的阻挡下通过出油口一9排出被收集；进入二级分离区的水体在亲水波纹板14的阻挡作用下，分散的小油滴同样被阻截，水体直接通过亲水波纹板14的小孔隙向上流动，被阻截的油滴逐渐在亲水波纹板14的波纹处富集，由于亲水波纹板14设置为倾斜的，富集的小油滴以大颗粒的形式逐渐上浮至二级分离区的上部，最终，在二级分离区上部的液体表层形成油脂层，油脂层下部为最终处理后的水体，油脂层通过上部的出油口二10排出被收集，处理后的水体通过出水口排出，完成除油操作。
实施例2
一种煤化工废水除油方法，采用上述装置进行除油处理，除油的工艺流程如图1所示，具体操作如下：
（1）将煤化工废水从底部以0.003 m/s的流速通入隔油池1内，在隔油挡板2和阻流板18的作用下缓慢流动，水体在隔油池1内水位逐渐增加，水位增加过程中，废水中的油脂化合物由于重力较轻，上浮至液面，实现富集；
后续进入的废水在阻流板18的作用下，改变废水的流动方向，避免废水直接从隔油挡板2的底部流入下一级隔油区内，增加废水在每一级隔油区内的停留时间，使得废水在隔油池1内的总停留时间为30 min，进而提高油脂化合物富集效果，最后，通过刮油装置19将一级隔油区15和二级隔油区16液面的浮油收集至集油池20内，实现去除浮油和悬浮物的目的，得到第一出水；
废水在隔油池1流动过程中，由于流动速度较慢，废水中的杂质发生沉降，沉积在隔油池1底部，将隔油池1底部设置为锥形，便于对沉淀物进行收集；
（2）将第一出水泵入反乳化析油池3的反应区4，向反应区4内滴加浓硫酸，调节反应区4废水pH值为6，然后向反应区4内添加复合除油剂和助凝剂，在搅拌装置7的搅拌作用下进行破乳反应30 min，复合除油剂由氯酸钠和聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚按照3:1的质量比混合制成，投加量为1300 mg/L，助凝剂为聚丙烯酰胺，投加量为5 mg/L，破乳反应后产生絮凝沉淀沉积在反应区4底部，浮油漂浮在液面，然后将反应区4中部的破乳反应后的废水通入气混区5，气混区5内的气体释放器与外界氮气溶气罐连接，通过气体释放器产生氮气微气泡，微气泡的粒径为40 μm，溶气压力为0.4 MPa，水体在气混区5的停留时间为10min，通过微气泡富集废水中的乳化油、分散油和悬浮物，使其漂浮在液面，微气泡处理后，废水中也会产生絮凝沉淀，沉积在气混区5底部，气混区5中部的水体为第二出水；
（3）将第二出水从底部泵入分油罐8内，一级分离区内的亲水过滤管13具有亲水疏油的特性，废水中分散的小油滴被亲水过滤管13阻截，水体进入亲水过滤管13内部，并通过亲水过滤管13流进二级分离区；一级分离区内被阻截的小油滴逐渐在亲水过滤管13表面形成油膜，油膜在自身重力和水的剪切力作用下脱离亲水过滤管13，上浮至一级分离区顶部，在疏油隔板12的阻挡下通过出油口一9排出被收集；进入二级分离区的水体在亲水波纹板14的阻挡作用下，分散的小油滴同样被阻截，水体直接通过亲水波纹板14的小孔隙向上流动，被阻截的油滴逐渐在亲水波纹板14的波纹处富集，由于亲水波纹板14设置为倾斜的，富集的小油滴以大颗粒的形式逐渐上浮至二级分离区的上部，最终，在二级分离区上部的液体表层形成油脂层，油脂层下部为最终处理后的水体，油脂层通过上部的出油口二10排出被收集，处理后的水体通过出水口排出，完成除油操作。
实施例3
一种煤化工废水除油方法，采用上述装置进行除油处理，除油的工艺流程如图1所示，具体操作如下：
（1）将煤化工废水从底部以0.001 m/s的流速通入隔油池1内，在隔油挡板2和阻流板18的作用下缓慢流动，水体在隔油池1内水位逐渐增加，水位增加过程中，废水中的油脂化合物由于重力较轻，上浮至液面，实现富集；
后续进入的废水在阻流板18的作用下，改变废水的流动方向，避免废水直接从隔油挡板2的底部流入下一级隔油区内，增加废水在每一级隔油区内的停留时间，使得废水在隔油池1内的总停留时间为10 min，进而提高油脂化合物富集效果，最后，通过刮油装置19将一级隔油区15和二级隔油区16液面的浮油收集至集油池20内，实现去除浮油和悬浮物的目的，得到第一出水；
废水在隔油池1流动过程中，由于流动速度较慢，废水中的杂质发生沉降，沉积在隔油池1底部，将隔油池1底部设置为锥形，便于对沉淀物进行收集；
（2）将第一出水泵入反乳化析油池3的反应区4，向反应区4内滴加浓硫酸，调节反应区4废水pH值为4，然后向反应区4内添加复合除油剂和助凝剂，在搅拌装置7的搅拌作用下进行破乳反应40 min，复合除油剂由聚合氯化铝和聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚按照4:1的质量比混合制成，投加量为800 mg/L，助凝剂为聚丙烯酰胺，投加量为1 mg/L，破乳反应后产生絮凝沉淀沉积在反应区4底部，浮油漂浮在液面，然后将反应区4中部的破乳反应后的废水通入气混区5，气混区5内的气体释放器与外界氮气溶气罐连接，通过气体释放器产生氮气微气泡，微气泡的粒径为10 μm，溶气压力为0.6 MPa，水体在气混区5的停留时间为10 min，通过微气泡富集废水中的乳化油、分散油和悬浮物，使其漂浮在液面，微气泡处理后，废水中也会产生絮凝沉淀，沉积在气混区5底部，气混区5中部的水体为第二出水；
（3）将第二出水从底部泵入分油罐8内，一级分离区内的亲水过滤管13具有亲水疏油的特性，废水中分散的小油滴被亲水过滤管13阻截，水体进入亲水过滤管13内部，并通过亲水过滤管13流进二级分离区；一级分离区内被阻截的小油滴逐渐在亲水过滤管13表面形成油膜，油膜在自身重力和水的剪切力作用下脱离亲水过滤管13，上浮至一级分离区顶部，在疏油隔板12的阻挡下通过出油口一9排出被收集；进入二级分离区的水体在亲水波纹板14的阻挡作用下，分散的小油滴同样被阻截，水体直接通过亲水波纹板14的小孔隙向上流动，被阻截的油滴逐渐在亲水波纹板14的波纹处富集，由于亲水波纹板14设置为倾斜的，富集的小油滴以大颗粒的形式逐渐上浮至二级分离区的上部，最终，在二级分离区上部的液体表层形成油脂层，油脂层下部为最终处理后的水体，油脂层通过上部的出油口二10排出被收集，处理后的水体通过出水口排出，完成除油操作。
实施例4
一种煤化工废水除油方法，采用上述装置进行除油处理，除油的工艺流程如图1所示，具体操作如下：
（1）将煤化工废水从底部以0.001 m/s的流速通入隔油池1内，在隔油挡板2和阻流板18的作用下缓慢流动，水体在隔油池1内水位逐渐增加，水位增加过程中，废水中的油脂化合物由于重力较轻，上浮至液面，实现富集；
后续进入的废水在阻流板18的作用下，改变废水的流动方向，避免废水直接从隔油挡板2的底部流入下一级隔油区内，增加废水在每一级隔油区内的停留时间，使得废水在隔油池1内的总停留时间为25 min，进而提高油脂化合物富集效果，最后，通过刮油装置19将一级隔油区15和二级隔油区16液面的浮油收集至集油池20内，实现去除浮油和悬浮物的目的，得到第一出水；
废水在隔油池1流动过程中，由于流动速度较慢，废水中的杂质发生沉降，沉积在隔油池1底部，将隔油池1底部设置为锥形，便于对沉淀物进行收集；
（2）将第一出水泵入反乳化析油池3的反应区4，向反应区4内滴加浓硫酸，调节反应区4废水pH值为5，然后向反应区4内添加复合除油剂和助凝剂，在搅拌装置7的搅拌作用下进行破乳反应40 min，复合除油剂由氯化镁和酯类有机高聚物按照3:2的质量比混合制成，投加量为1400 mg/L，酯类有机高聚物的制备方法为：将二羟基聚氧丙烯聚氧乙烯醚与丙烯酸以15:1的原料比例在浓硫酸的催化作用下加热至100 ℃进行酯化反应3 h，得到的酯化产物在过硫酸铵诱导下加热至80 ℃进行聚合，最后，在真空环境下，于40 ℃条件下干燥2 h制得，其中，每克原料中浓硫酸的添加量为0.1 ml；每克酯化产物中过硫酸铵的添加量为2 g；助凝剂为聚丙烯酰胺，投加量为2 mg/L，破乳反应后产生絮凝沉淀沉积在反应区4底部，浮油漂浮在液面，然后将反应区4中部的破乳反应后的废水通入气混区5，气混区5内的气体释放器与外界氮气溶气罐连接，通过气体释放器产生氮气微气泡，微气泡的粒径为30 μm，溶气压力为0.5 MPa，水体在气混区5的停留时间为20 min，通过微气泡富集废水中的乳化油、分散油和悬浮物，使其漂浮在液面，微气泡处理后，废水中也会产生絮凝沉淀，沉积在气混区5底部，气混区5中部的水体为第二出水；
（3）将第二出水从底部泵入分油罐8内，一级分离区内的亲水过滤管13具有亲水疏油的特性，废水中分散的小油滴被亲水过滤管13阻截，水体进入亲水过滤管13内部，并通过亲水过滤管13流进二级分离区；一级分离区内被阻截的小油滴逐渐在亲水过滤管13表面形成油膜，油膜在自身重力和水的剪切力作用下脱离亲水过滤管13，上浮至一级分离区顶部，在疏油隔板12的阻挡下通过出油口一9排出被收集；进入二级分离区的水体在亲水波纹板14的阻挡作用下，分散的小油滴同样被阻截，水体直接通过亲水波纹板14的小孔隙向上流动，被阻截的油滴逐渐在亲水波纹板14的波纹处富集，由于亲水波纹板14设置为倾斜的，富集的小油滴以大颗粒的形式逐渐上浮至二级分离区的上部，最终，在二级分离区上部的液体表层形成油脂层，油脂层下部为最终处理后的水体，油脂层通过上部的出油口二10排出被收集，处理后的水体通过出水口排出，完成除油操作。
对比例1
在实施例1的基础上，将除油剂由复合除油剂替换为无机除油剂，具体成分为氯化钙，氯化钙投加量为1800 mg/L。
对比例2
在实施例1的基础上，将除油剂由复合除油剂替换为有机除油剂，具体成分为聚环氧乙烷环氧丙烷醚，其投加量为1800 mg/L。
对比例3
在实施例1的基础上，将除油剂由复合除油剂替换为有机除油剂，具体成分为聚环氧乙烷环氧丙烷醚，其投加量为2800 mg/L。
对比例4
在实施例1的基础上，将分油罐8内的亲水过滤管13和亲水波纹板14的材料替换为常规的聚丙烯材料。
试验例
将含油量为450 mg/L的煤化工废水分为四份，每份100 L，分别采用实施例1、对比例1-4中的装置和方法进行除油处理，记录最终出水中的含油量以及污泥产量，具体结果见表1。
表1：原料投加量和种类、出水含油量以及污泥产量
通过上表中的数据可以看出，与采用单一除油剂相比，采用本申请中除油装置和除油方法可以大大提高废水中油类物质的去除效果，使得废水中的含油量下降至22 mg/L，油类物质去除率高达95.11%，且药剂投加量少，污泥产量少，可降低处理成本以及后续污泥处理难度。
将对比例1与实施例1相比，对比例1中仅投加无机除油剂，且投加量大于实施例1中的除油剂投加量，通过结果可以看出，对比例1中处理后的出水中含油量高达55 mg/L，远远高于实施例1中出水的含油量，且由于除油剂的投加量较大，导致污泥的产量也随之增加，增加了后续的处理难度；
将对比例2与实施例1相比，对比例2中仅投加有机除油剂，且投加量大于实施例1中的除油剂投加量，通过结果可以看出，对比例2中处理后的出水中含油量高达42 mg/L，远远高于实施例1中出水的含油量，且由于除油剂的投加量较大，导致污泥的产量也随之增加，增加了后续的处理难度；结合对比例1和对比例2中的结果可知，单一种类的除油剂对于废水中油类化合物的处理效果远远不如本申请中的复合除油剂的除油效果。
将对比例3与实施例1相比，对比例3中仅投加有机除油剂，且投加量远远大于实施例1中的除油剂投加量，通过结果可以看出，对比例3中处理后的出水中含油量24 mg/L，该出水含油量与实施例1中出水含油量相差不大，但是，除油剂的投加量却远远高于实施例1中的投加量，污泥产量也远远高于实施例1中的污泥产量，可见，在达到相同除油效果的基础上，采用本申请中的方法可远远降低除油剂的投加量。
将对比例4与实施例1相比，对比例4中将分油罐中的亲水过滤管和亲水波纹板的材质替换为目前常规的聚丙烯材料，通过结果可以看出，对比例4中处理后的出水中含油量29 mg/L，该出水含油量略高于实施例1中出水含油量，可以推测，主要是因为聚丙烯材料对水体中分散油的过滤效果不如本申请中的改性聚四氟乙烯导致的，也相应的证明本申请中制备的改性聚四氟乙烯材料具有较好的除油效果。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本领域的技术人员不经创造性劳动即对所描述的具体实施例做的修改或补充或采用类似的方式替代仍属本专利的保护范围。
Claims (8)
1.一种煤化工废水除油装置，其特征在于，包括依次连通的：
隔油池（1），所述隔油池（1）内设置有隔油挡板（2），所述隔油挡板（2）将所述隔油池（1）分为至少两个隔油区，相邻所述隔油区底部相连通；
所述隔油挡板（2）设置有两块，所述隔油挡板（2）将所述隔油池（1）分为一级隔油区（15）、二级隔油区（16）和暂存区（17），所述一级隔油区（15）和二级隔油区（16）内设置有阻流板（18），所述阻流板（18）底部设置为格栅状；
反乳化析油池（3），所述反乳化析油池（3）内依次设置有反应区（4）、气混区（5）和出水区（6），所述反应区（4）、气混区（5）和出水区（6）通过动力泵相连通，所述反应区（4）内设置有搅拌装置（7）和排污口，所述气混区（5）内设置有气体释放器和排污口；
分油罐（8），所述分油罐（8）上设置有出油口一（9）、出油口二（10）和出水口（11），所述分油罐（8）内部水平方向设置有疏油隔板（12），所述疏油隔板（12）将所述分油罐（8）分为一级分离区和二级分离区，所述一级分离区内设置有若干底部封口的亲水过滤管（13），所述出油口一（9）设置于所述一级分离区上部，所述亲水过滤管（13）贯穿所述疏油隔板（12）；所述二级分离区内倾斜设置有若干亲水波纹板（14），所述出水口（11）和出油口二（10）设置于所述亲水波纹板（14）上部并与所述二级分离区相连通；
所述亲水过滤管（13）和亲水波纹板（14）的材质均为改性聚四氟乙烯，所述改性聚四氟乙烯的制备方法为：将聚四氟乙烯、氧化铝和二氧化硅按照150-200:10-30:5-15的质量比混合，将混合物置于浓度为3-5 mol/L的硫酸溶液中浸泡1.5-3 h，然后将混合物冲洗至中性后置于体积分数为30-50 %的乙醇溶液中浸泡1-2 h，然后将混合物冲洗至中性后于250-400 ℃环境下干燥1-2 h得到微孔聚四氟乙烯，将微孔聚四氟乙烯置于浓度为1-2 mol/L的氯化铝溶液中浸泡2-4 h，然后冲洗至中性后于300-450 ℃环境下煅烧4-6 h，制得。
2.如权利要求1所述的煤化工废水除油装置，其特征在于，所述隔油池（1）、反应区（4）和气混区（5）的底部均设置为锥形，所述锥形底部均设置有排污口。
3.如权利要求1所述的煤化工废水除油装置，其特征在于，所述隔油池（1）和所述反乳化析油池（3）上部均设置有刮油装置和集油池。
4.如权利要求1所述的煤化工废水除油装置，其特征在于，所述亲水过滤管（13）至少设置有一根，所述亲水过滤管（13）的形状为一字形、螺旋形、分枝形或波浪形。
5.如权利要求1所述的煤化工废水除油装置，其特征在于，所述亲水波纹板（14）的倾斜角度为45-60°，所述亲水波纹板（14）上波纹的波高为1-4 cm，波宽为2-8 cm，两块所述亲水波纹板（14）之间的平行间距为2-3倍波高。
6.一种煤化工废水除油方法，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的装置进行除油，具体操作如下：
（1）将煤化工废水以0.001-0.003 m/s的流速通入隔油池内，废水在隔油池内的总停留时间为10-30 min，去除浮油和大颗粒悬浮物，得到第一出水；
（2）将第一出水泵入反乳化析油池的反应区，调节反应区废水pH值为4-6，然后向反应区内添加复合除油剂和助凝剂，进行破乳反应，然后将破乳反应后的废水通入气混区，通过气体释放器产生的微气泡去除废水中的乳化油、分散油和悬浮物，得到第二出水；
（3）将第二出水泵入分油罐内，在亲水过滤管和亲水波纹板的作用下去除废水中剩余的分散油，完成除油操作。
7.如权利要求6所述的煤化工废水除油方法，其特征在于，步骤（2）中复合除油剂的添加量为600-1800 mg/L，助凝剂的添加量为1-5 mg/L，破乳反应时间为30-60 min。
8.如权利要求6所述的煤化工废水除油方法，其特征在于，步骤（2）中复合除油剂由无机除油剂和有机除油剂按照1-4:1-2的重量比组成，所述无机除油剂包括氯化钙、氯化镁、氯酸钠、硫酸铝和聚合氯化铝中的至少一种；所述有机除油剂包括聚环氧乙烷环氧丙烷醚、聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚和酯类有机高聚物中的至少一种；所述助凝剂为聚丙烯酰胺。
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