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含油废水处理方法|上海安鼎济水处理

日期 2015-6-28 15:48:56  

1 含油废水的特点

随着经济和工业的快速发展,石油化工,金属工业,机械工业,食品加工等行业也在快速发展,进而产生了大量的含油废水。据统计,世界上每年至少有500~1000 万t 油类污染物通过各种途径进入水体[1],它已严重影响,破坏了环境,并且危害人体健康。含油废水是一种量大面广且危害严重的工业废水,具有COD,BOD 值高,有一定的气味和色度,易燃,易氧化分解,难溶于水的特点。

含油废水的处理方法根据其成分以及作用原理一般可以分为:物化法、化学法、生物法,但各种方法都有其局限性,在实际应用中通常将几种方法联合分级使用,从而实现良好的除油效果。文章主要从物化法、化学法、生物法三方面介绍了含油废水的处理。

1.1 物理化学法

1.1.1气浮法

气浮法是向废水中通入空气,利用油珠粘附于高度分散的微气泡后使浮力增大,进而上浮速度提高近千倍,因此油水分离效率很高。它可用于水中固体与固体、固体与液体、液体与液体乃至溶质中离子的分离[2]。

同时混凝剂的加入对气浮法处理含油废水的效率也有影响。魏飞等[3]采用溶气气浮模拟装置,研究了混凝剂投加量对除油效率的影响,指出在pH=8.0,溶气压力为0.30 MPa,溶气水流量为80 L/h的条件下,随着混凝剂的增加,除油率呈先升后降趋势。投药量在50~70 mg/L时,除油率最高且稳定。

此外,将气浮法与磁分离工艺联合起来处理含油废水以成为一个新的发展方向,杨瑞洪等[4]采用气浮—磁分离工艺处理某石化企业含油废水,其中气浮单元作为预处理主要用于去除分散油和部分乳化油,磁分离单元作为深度处理去除乳化油和部分溶解油,结果表明,此种方法除油率高,除油效果显著稳定。

1.1.2吸附法

吸附法是利用多孔固体吸附剂对含油废水中的溶解油及其它溶解性有机物进行表面吸附。活性炭是最常用的吸附剂,其吸附能力强但成本高,再生困难,加之吸附有限,限制了其应用[5],因此寻求合适的吸附剂成为目前迫待解决的问题。

连少伟等[6]将ST粉煤灰改性后处理含油废水,结果表明,改性粉煤灰用量为100 g/L、吸附平衡时间90 min、废水pH=10,去除率可达96 %以上,出水含油量由150 mg/L降至5.1 mg/L,达到国家含油废水一级排放标准。由于,用粉煤灰处理含油废水的研究大多局限于实验室研究阶段,如果将其用于工业实践,还有许多问题急待解决。近些年来,采用生物活性炭处理炼油工业产生的废水已取得了重大发展,车春波等[7]采用生物活性炭法对炼油厂含油废水中的浊度的去除效果进行了研究,研究表明,进水浊度为20.96~25.36 NUT,出水浊度为3.58~6.25 NUT,去除率为76 %~81 %,平均去除率为78 %。载体活性炭的颗粒截留和吸附作用可以有效降低废水的浊度。

1.1.3膜分离法

膜分离法利用多空薄膜分离介质,截留含油废水中的油及表面活性剂而使水分子通过,达到油水分离的目的。膜分离技术是一项新兴的高科技技术,正从实验室走向实际应用。目前已经投入使用的膜分离技术有微滤、超滤、反渗透等,它具有使分离过程在常温下进行、不发生相变化、能耗低、适用范围广等优点[19]。

当前研究和实践表明,它在含油废水处理方面有极大的发展潜力。王生春等[8]在油田含油污水的处理中,用亲水微孔聚丙烯中空纤维膜装置进行了中型实验。结果处理后的水质可达含油≤1mg/L,悬浮固体≤1 mg/L,固体颗粒直径≤2 μm的占总体积的90%以上,完全可达到低渗透油层注入水的要求。

徐俊等[9]采用聚偏氟乙烯超滤膜对大庆油田含油废水进行处理,结果表明,膜滤出水的油和悬浮物质量浓度均小于1.0 mg/L,去除率可达到95 %,浊度低于1.0 NTU,去除率达到90 %以上。

从此可以看出,膜分离技术在含油废水处理中的研究与应用相当广泛,但此方法大多都用于有机膜,虽处理效率高,但极易被腐蚀,目前已新研究出了无机膜,与有机膜相比,无机膜耐高温、耐酸碱和有机介质的腐蚀,且机械强度高,使用寿命长[10]叶世威等[11]研究了碳化硅陶瓷膜在油水分离中的应用,研究表明,SiC膜在跨膜压差(ΔTMP)0.2 MPa、温度20 ℃、伴有固定间隔时间的反冲洗浓排条件下,死端过滤含油废水,膜通量大,出水质量能够满足作为回注水的要求,且膜通过简易清洗,通量可100 %恢复。

张国胜等[12]采用0.2 μm氧化锆膜处理钢铁厂冷轧乳化液废水,通过对膜的选择、操作参数的考察、过程的优化,获得了满意的结果,膜通量100 L/(m2·h)时,含油质量浓度从5000 mg/L降至1 mg/L以下,截留率大于99 %,透过液中油质量分数小于0.001 %,并且该技术已实现了工业化应用。

由此可见,膜分离技术在废水处理中显示了广阔的发展前景,但由于含油废水往往含有酸碱油等物质,因此,开发新兴的抗污染膜具有重要的战略意义,同时,必须重视膜分离技术与其他技术的联合使用,形成深度的处理工艺。

1.2 化学法

1.2.1化学絮凝法

絮凝法是向废水中投加一定比例的絮凝剂,在废水中生成亲油性的絮状物,使微水油滴吸附于其上,然后沉降或气浮的方法将油分去除。随着絮凝理论的不断发展,开发新型絮凝剂已成为此方法研究的主要方向。

池明霞等[13]以淀粉为原料制备出一种改性淀粉除油絮凝剂(MSOR),并利用模拟含油废水试验了其除油性能。试验结果表明,在pH为9,温度为65 ℃时,每升模拟含油废水中加入22.4 mgMSOR,静置30 min就能使废水中的油、CODCr和色度的去除率分别达到88.2 %、95.7 %和97.1 %。通过比较发现,MSOR处理含油废水的絮凝性能明显优于其它的絮凝剂,可用于石油及其他含油工业废水的净化处理.

随着采油技术的不断发展,含油污水的组成越趋复杂,单一制的絮凝剂逐渐被复配式的絮凝剂取代。李文静等[14]将聚硅酸(Psi)、聚合氯化铝(PAC)和氢氧化镁浆料复合,制得了不同铝硅摩尔比和盐基度的聚硅酸氯化铝镁(PACSM)絮凝剂,并用于含油废水的处理,且与PAC、聚硅酸氯化铝(PACS)的处理效果进行了对比。结果表明,在n(Al)∶n (Si)为10~15时,PACSM对2种废水的浊度、色度和有机物的去处效率都较高,并且处理过后的水中残留的铝含量也较低;PACSM 各方面处理效果都要好于PACS和PAC絮凝剂,而PACS絮凝剂又要好于PAC 絮凝剂。

因此,深入研究各种絮凝剂的作用及复合使用以提高含油废水的处理效率,是今后絮凝剂研究开发的重点。

1.2.2电化学法

电化学法是以金属铝或铁作阳极电解处理乳化油废水,近年来,电化学工艺用于降解难处理有机物的研究不仅被人们所关注,而且已经有了相当大的进展。

为了提高电解法处理工艺的效率、降低成本、有利于工业化目标的实现,筛选出适合处理采油废水的高效电极材料,庞娟娟等[15]考察了电解法处理采油废水的各种影响因素,确定实验室电解氧化法处理采油废水的适宜条件,研究结果表明:以析氯阳极+铁阴极作为试验电极材料,在电流密度为15 mA/cm2,电解时间为80 min,水板比约0.10 cm2/cm3,弱碱性,极板间距为10 mm的条件下对采油废水进行电解处理,COD去除率可达到73.0 %,NH3-N去除率可达到98.5 %。

杨红斌等[16]采用石墨电极-低压脉冲电解法对含油废水进行实验研究,结果表明,该方法对浓度为95 mg/L的含油废水的去除率超过75 %。但是由于炼油二级出水COD浓度较高,大部分为不适于生物氧化或者影响生物转化过程的有机物,鉴于此,人们以电催化氧化、膜分离等高新技术为基础,设计了新型的处理工艺,也取得了明显的效果。

徐红等[17]用电化学氧化-超滤组合工艺对炼油二级出水进行了处理,结果表明,电化学氧化法可降解炼油二级出水中的COD和NH3-N。氯离子浓度、电流密度和电解液流速对COD和NH3-N的去除影响很大。在NaCl质量浓度为500 mg/L、电流密度为10mA/cm2、流速为18 mL/min时,电解40 min后,COD质量浓度降为20 mg/L,NH3-N质量浓度降为3.02 mg/L,直流电耗为2.18 kh/t,满足炼油废水回用标准。研究结果表明,这种组合工艺在炼油二级出水处理和回用中的应用前景非常广阔。

随着科学技术的迅猛的发展,利用电解法制备新型物质用于含油废水的处理已成为当今研究的发展方向。曲久辉等[18]通过电解法制备了一种Alb含量达67.6 %、碱化度达64.5 %优质聚合氯化铝(-PAC)产品,并将其用于水处理试验。静态试验和现场中试的研究结果表明,与普通PAC和几种传统混凝剂比较,E-PAC对水中的浊度和腐殖质、污水中的SS和COD及油类污染物等具有优异的去除效能,投加10 mg/LE-PAC(以Al2O3计),可以去除污水中99.1%的SS和57.6 %的COD,明显高于同类产品的水处理效率。

同时,国民经济增长也促进了餐饮业的快速发展,餐饮含油废水处理已不容忽视,目前发展了一种新型处理餐饮含油废水技术—微电解法,何娟等[19]采用微电解法对餐饮业含油废水进行处理。结果表明,最佳工艺条件为铁/焦炭(质量比)6∶1,液比[m(铁+焦炭)/V(废水)]50 g/L,反应池中废水的pH为3,沉淀池中废水的pH为10。在此条件下,污染物去除率为油96.31,CODCr86.84 %,SS97.65 %,浊度99.78 %,色度75.00 %。

1.3 生物法

1.3.1活性污泥法

活性污泥法是以活性污泥为主体,利用微生物形成菌胶团吸附和絮凝废水中的溶解油,在有氧的条件下,菌体使废水中的溶解油化为自身的组成部分,或将它们氧化为CO2和H2O等,从而达到净化废水的目的。由于活性污泥法运行方式灵活,工作效率高,费用低,所以目前已广泛被使用。

颜家保等[20]针对泥法A/O工艺处理炼油废水进行了研究,当进水中NH3-N和COD质量浓度分别为40~75 mg/L和420~540mg/L,油含量为10~20 mg/L时,在系统水力停留时间为22 h,回流比为3,pH为6.7~7.5,温度在25~28 ℃的条件下,NH3-N和COD的去除率分别达95 %和85 %以上,出水水质均达到了排放标准,研究表明,该工艺处理炼油废水是可行的。

考虑到传统活性污泥法对水质变化和冲击负荷适应性较弱,而且很容易发生污泥膨胀,等缺点,王昌稳等[21]采用磁活性污泥法对传统活性污泥法进行了改良,用其处理含油废水,结果表明,磁活性污泥法减小了生物反应器占地面积、提高了处理负荷、改善了脱氮除磷效果、有效控制丝状菌污泥膨胀、降低剩余污泥产量。

侯娜等[22]采用混凝-间歇式活性污泥(SBR)法处理炼油废水,实验结果表明:在硫酸铝、聚丙烯酰胺、CaCl2加入量分别为50,3,100 mg/L的条件下,油去除率为82.7 %,COD去除率为57.1 %,BOD5/COD为0.24,混凝处理出水具有一定的可生化性;对混凝处理出水用SBR法进行厌氧水解2 h,好氧曝气9 h的生物处理后,出水COD低于150 mg/L,COD去除率在80 %左右。

活性污泥法在国内外炼油厂中已被广泛应用,且处理效率高,因此有着广阔的发展前景。

1.3.2生物滤池法

生物滤池法也在含油废水的处理中有着广泛的应用,它是通过微生物使废水中的有机物被分解除去。

翟计红等[23]针对机加工废水石油类含量较高、废水可生化性较好的特点,在强化预处理除油效果的前提下,选用以生化法为主的处理工艺(CAST/曝气生物滤池),结果表明,在进水水质波动较大的情况下,出水水质比较稳定(COD平均值为35.8 mg/L,石油类平均值为1.2 mg/L) ,达到《铁路回用水水质标准》(TB/T3007-2000)。

胡瑾等[24]根据水质的特点,采用隔油-气浮-厌氧-好氧生物滤池工艺对某石油化工港储公司的含油废水进行了处理,取得了良好的效果,出水达到了国家一级排放标准。

 

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