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炼油厂石油碱渣中含有大量的残余碱、硫化物以及酚类和环烷酸等污染物,对环境污染大、处理困难。碳化法可利用工厂废气中的二氧化碳来处理石油碱渣,是一种高效且成本低廉的石油碱渣处理方法。本文采用碳化法处理石油碱渣,确定影响石油碱渣处理效果的因素为碳化温度、碳化时间、二氧化碳浓度,研究了碳化因素条件对石油碱渣中酚类物质去除率、硫化物去除率和COD去除率的影响,并确定了相应的优工艺条件为：温度95℃,碳化时间t≥120min,二氧化碳浓度80%。采用正交实验方法,研究了碳化因素对石油碱渣的影响。正交实验确定的碳化处理石油碱渣的优条件为：温度为95℃、反应时间为150min、二氧化碳浓度为80%。碳化温度对碳化处理效果的影响显著,其次是碳化时间和二氧化碳浓度。用氧化铜做沉淀剂对碳化处理后液做进一步除硫实验,除硫效果明显,硫化物去除率能达到98%以上,基本实现碱渣脱硫脱臭,并使碱渣中碱得以再生。采用Aspen plus软件对碳化工艺模拟进行初步研究,考虑到碳化反应的复杂性,对模拟进行了合理的简化,模拟研究了在不同温度下的碳化处理工艺过程。模拟结果表明：97℃时,硫化物的去除率达到72.39%；93℃时,酚钠的去除率达到74.32%。模拟结果能较好地反映温度对碳化处理效果的影响,与碳化实验结果吻合较好,为实验碱渣碳化法处理的仿真模拟及放大奠定基础。采用生物技术对碳化后液进行深度处理。筛选并驯化了生物处理用的优势菌Tk-5,利用该优势菌对碳化后液直接处理,其COD的去除率为80%。调节碳化后液的pH=7,Tk-5优势菌对碳化后液的COD去除率达90%。本研究为碳化法与生物技术结合处理石油碱渣的应用奠定基础。