1含油废水含油废水来源、危害及分类
含油废水的来源很广,其中主要来自石油工业中石油和油品的加工、提炼、储存及运输;机械制造加工过程中产生的轧钢水、冷却润滑液等乳化油废水;运输工业中洗车、铁路机务段的洗油罐等排放的含油废水;另外餐饮业、食品加工业、纺织工业及其他制造业的废水中也含有大量的油。
含油废水的危害主要表现在:油面的覆盖隔绝了水体的表面复氧,使水体丧失了自净能力。水体溶解氧的减少又破坏了水中生态平衡。而油类的氧化作用又将加速水体恶化。油中一些低沸点芳香烃化合物对水中生物有直接毒害作用,而多环芳香烃的存在还会导致人类癌症发病率的升高。水中的油会使水质变坏变臭,影响人体健康,并且浮油的存在还增加了水面起火的危险性。乳化液中有机物含量很高,导致对水的污染:COD(化学需氧量)每升高达几万毫克,有机物含量高不仅是因为乳化油的缘故,也由于大部分乳化剂采用了烃类表面活性剂;油泥对水体的污染主要体现在细菌将把这些胶团中的有机物分解而产生沼气及硫化氢气体,对水体造成很大的危害。因此,含油废水必须经过适当的处理后才能排放。
含油废水可分为浮油、分散油、乳化油、溶解油和油一固体物五类。
(1)浮油:进人水体的油分通常大部分以浮油形式存在,油珠粒径较大,一般大于100μm,静置后能较快上浮,以连续相的油膜漂浮在水面。
(2)分散油:粒径为10~100μm的微小油珠悬浮分散在水相中,分散油不稳定,如有足够时间静置,会聚集并成较大的油珠而上浮到水面,也可能进一步变小(自然或机械作用),转化成乳化油。
(3)乳化油:粒径为0.1~10μm的油珠稳定地分散在水中,单纯用静置法很难使油水分离。
(4)溶解油:以分子状态分散于水体中,油粒直径比乳化液还要细,有时可小到几纳米,油分和水形成均匀相体系,非常稳定,很难用一般方法去除。
(5)油一固体物:在水体中的油粘附在固体悬浮物的表面上形成的油一固体物。
2含油废水的处理方法
2.1重力法
重力法是一种利用油水密度差进行分离的方法,适用于去除水中的浮油。重力分离法最常用的设备是隔油池。它是利用油比水轻的特性,将油分离于水面并撇除。
隔油池的形式主要有以下几种:
(1)平流式隔油池:构造简单,运行管理方便,除油效果稳定;但体积大,占地面积大,处理能力低,排泥难,出水中仍含有乳化油和吸附在悬浮物上的油分,一般难以达到排放要求。(2)平板式隔油池:也已有很长的历史,池型最简单,操作方便,除油效果稳定,但占地面积大,受水流不均匀性影响,处理效果不好。(3)斜板式油水分离装置:是根据1904年汉逊等人提出的“浅池原理”对平板式隔油池进行改进而成,在其中倾斜放置平行板组,角度在30°~40°之间,可大大提高除油效率,但具有工程造价高、设备体积大等缺点。此外,还有多层倾斜双波纹板峰谷对置(MUS)型油水分离装置、日本NCP系三菱油污水净化装置及我国的平行板式小波双波波纹油水分离装置、平放式小列管与大列管油水分离装置等。
2.2气浮法
气浮法是使大量微细气泡吸附在欲去除的颗粒(油珠)上,利用浮力将污染物带出水面,从而达到分离目的的方法。是因为空气微泡由非极性分子组成,能与疏水性的油结合在一起,带着油滴一起上升,上浮速度可提高近千倍,所以油水分离效率很高。
目前使用的气浮法包括加压气浮法、变压气浮法、叶轮气浮法和扩散板气浮法等。加压气浮工艺是用加压泵将加有混凝剂的含油废水打人加压溶气罐中,同时与注人溶气罐的压缩空气混合后上浮。其缺点是能耗高、絮凝剂用量大且占地面积大。变压气浮装置是由气浮装置、浮选装置和溶气系统组成。它集凝聚、气浮、撇油、沉淀和刮泥为一体,是适宜于含油废水深度处理的水质净化设备,但工艺还不成熟。
对传统的加压气浮工艺的改进主要是针对其溶气系统的改进,如王振欧等将压缩空气溶气改为喷射气溶气,从而加速了空气的溶解,缩短了溶气时间,同时减低了能耗。刘军等利用涡流泵的特殊搅拌功能来改进工艺而形成高效气浮装置,使水和气体进行高效混合溶解,不仅大大缩减了搅拌工艺环节,而且降低了成本,同时实现了设备的小型化。
2.3电化学法
常用的是电絮凝法,利用可溶解性阳极如金属铁或铝作牺牲电极,通过化学反应,产生气浮分离所需要的气泡,同时也产生使悬浮物絮凝的絮凝剂。此方法具有占地面积小、操作简单、处理效果好、浮渣量相对较少等优点,但它存在阳极金属消耗量大、需大量盐类作辅助药剂、耗电量大、运行费用较高等缺点,此外,对存在的阳极钝化问题虽研究较多,但仍未根本解决。
改进的电絮凝法主要为电池滤床法,但工艺还不成熟,仍处于探索阶段。如韩洪军等人根据含油废水中油珠电荷的来源和ξ一电位在外电场作用下可以迁移的性质,采用炭一铁粒料组成微电池滤床处理含油废水中的微细分散油。在ξ电位为39V,p为40mg·L-1,pH为8.7时,可使油珠很快完成电泳沉积和聚结,油去除率达70%~80%,出水后pH为7.2,处理效果良好。陈水平等将铸铁屑和小颗粒焦炭屑按一定的体积比例混合,搅匀,用活化剂进行表面活化,然后再装人小玻璃柱中,用内电解法来处理含油废水,油的去除率一般可超过90%,但存在着使用寿命不长的问题。
2.4吸附法
随着吸附科学的发展,吸附分离技术自身的发展给许多生产工艺带来了巨大的变化,在含油废水中的新应用正处于探索阶段。常用的吸附剂有活性炭、活性白土、高分子聚合物等。其中活性炭应用最多。活性炭不仅对油有很好的吸附性能,而且能同时有效地吸附废水中的其他有机物,但吸附容量有限(对油一般为30~80mg·g-1),且成本高,再生困难,限制了它的应用。寻求新型高效吸附剂,是目前研究的焦点。如陈淑云等采用的亲油憎水性物质处理泥炭,制得的吸附剂对油的吸附容量达到5g·g-1,废水中油的净化率为95%,但仍需较长的接触时间。徐根良等对拆船厂含油废水先经隔油、过滤处理,后经吸附柱深度处理,出水油含量在5mg·L-1以下,多数在lmg·L-1以下。所用吸附剂为改性膨润土、磺化煤、废旧活性炭、碎焦炭和有机纤维等易得原料,失效后可掺人燃煤中焚烧或掺人入粘土制砖,不必再生。对电厂废弃资源粉煤灰/炉渣及焦炭等在含油废水中的利用也都有较多的研究,并取得了一定的效果。
2.5超声波法
孙保江等经过分析,给出了超声波分离油水的理论根据。实验用原油乳状液为油包水类型,考察了声强、声波辐射时间、频率等对破乳脱水效果的影响,声强控制在空化闽值之下,频率为21~41kHz,认为在实验的频段范围内超声波频率对破乳的影响不明显,在一定的声强和频率下,存在一最优作用时间,经超声波处理后的油样的体积含水率为0.27%~0.28%。
国外超声波用于破除乳化油的研究开展得比较早,80年代就有相关的报道。Steafnesou Aurelian和AmilacrValdimir用超声波使原油脱盐脱水,原油通过一旁路管道,旁路管道有超声波作用,然后再回到主管道。Paeznska一Lahme B分别用加热和超声波作用的方法使原油破乳,使用的超声波频率为35kHz和45kHz,认为使用超声波破乳优于其他的破乳方法。日本专利报道采用超声波来处理切削废油和船用废油,用超声波处理船用废油,80℃,超声波作用1h,油中含水量可低达1.45%(m/m),而直接用热沉降lh,油中含水量为31.5%。Roatz Sinone,Katzer Silke和Haerte Georg分别用超声波和超滤膜来处理用非离子乳化剂稳定的W/O型乳状液,认为膜过程不能使油水完全分离,而超声波可以使油水完全分离,加人破乳剂,高的温度及低pH值都可以加快油水分离过程。Singh B.P.用超声波破乳,在加人破乳剂的情况下,脱水率达99%一100%,不加破乳剂、室温脱水率大于75%,超声波对一些化学破乳不起作用,比较稳定的乳状液破乳也能得到令人满意的结果。对于API(平流式隔油池)重度大于20的轻油乳状液,可以不加破乳剂破乳。其处理过程是原油先经过重力沉降脱除游离水(温度40~42℃),然后通过具有超声波作用的管道(温度80~82℃),超声波作用以后,再利用重力沉降的方法使油水分离,处理量为1510桶·天-1,使用破乳剂AQUANOx 272,加入量在频率1.25kHz时为15升·天-1,用Basic sediment and water(BS&W)法分析得油中的水含量为0。
相对于国外研究而言,国内在超声波原油破乳方面的研究较迟,文献报道也较少。李淑琴等用超声波处理粘度大于5000mPa·s的稠油。研究表明,超声与破乳剂具有良好的协同作用,在超声波的作用下,破乳剂的用量减少35%,经超声处理后的油样其流动性增加,粘度降低了50%以上。祁高明等利用超声波结合破乳剂处理碱洗后含水7%的鲁宁管输原油,破乳剂的用量为相对质量分数3.0×10-5,处理后原油含水率为0.4%。超声波破乳和其他方法相比,它可以降低破乳的温度,甚至在室温下就可以实现破乳,这样就可以减少加热设备和能耗。从文献可以看出,超声波和破乳剂有良好的协同作用,它可以提高破乳剂的作用效率,减少破乳剂的用量。超声波和化学破乳剂结合用于乳化原油破乳脱水有着良好的发展前景。特别是对于那些用常规脱水方式难以奏效的原油乳状液破乳脱水。但是同其他废水处理的物理方法相比较,仍存在着处理量小、费用高等问题,所以有待于研究改进。
2.6生物法
油类是一种烃类有机物,可以利用微生物将其分解氧化成为二氧化碳和水。常用的生物法有活性污泥法、生物滤池法、生物膜法、接触氧化法、曝气塔、深井曝气等。但由于含油废水中的有机物种类繁多,状态复杂,处理效果并不好,因此目前趋向于针对含油废水进行分离筛选优势菌种的研究,其中研究较多的菌种有动胶菌属、氮单胞菌属和假单胞菌属等,其中动胶菌的处理效果最好。还有专门培养的工程菌,用于处理由于油船的泄漏而造成的海滩与海面上的原油。但一方面费用高,另一方面还存在着生物安全性问题,所以使用起来要非常慎重。 |
[复制链接]
