含油废水处理技术的探讨

　　0 引言
  　　
  　　含油污水的来源非常广泛。除了石油开采及加工工业排出大量含油废水外,还有固体燃料热加工、纺织工业中的洗毛废水、轻工业中的制革废水、铁路及交通运输业、屠宰及食品加工以及机械工业中车削工艺中的乳化液等。其中石油工业及固体燃料热加工工业排出的含油废水为主要来源。水环境中石油类污染主要来自采油、石油化工、焦化、冶炼等行业，石油类碳氢化合物等浮于水体表面影响空气与水体界面交换，导致水体缺氧，破坏水中生态平衡，而油类的氧化作用又将加速水体水质的恶化[1]。因此，含油废水的处理对于保护水资源、维持生态平衡和促进经济发展都有重要的意义。
  　　
  　　1 含油废水的分类
  　　
  　　含油废水中的油一般以三种状态存在于水中[2]:
  　　1）可浮油:油品粒径较大,一般大于15μm,易于浮于水面而能撇除,它是废水中含油量的主要部分,一般占废水中含油量的(65～70)%。可浮油常采用捞撇等手段在隔油池中去除。
  　　2） 溶解油:它是小于乳化油粒径的油份,多数为溶解的烃类物质油,在水中的溶解度甚小,一般约为(5～15)mg/l,多采用生化法去除。
  　　3）乳化油:含油废水在输送过程中被叶轮机械切割,或压力突然降低或存在表面活性剂,油在水中呈乳化状态,形成乳化油,油品粒径小于15 um,体系较稳定,不易上浮于水面,一般采用浮选、过滤、絮凝等方法去除。
  　　
  　　2 几种含油废水处理技术简介
  　　
  　　2.1 电气浮技术
  　　据报道[3]，电气浮作为一种新的废水处理技术，通过产生电解气浮、絮凝、氧化、还原等作用去除废水中的污染物质[4]。按阳极材料是否溶解，可划分为电凝聚气浮和电解气浮。电凝聚气浮是借助于电化学反应，利用可溶性阳极电解废水，阳极产生的金属离子进入溶液，经过水解聚合作用，产生多核羟基络合物及氢氧化物作为絮凝剂，对废水中悬浮物及油类进行絮凝处理；而产生的微小气泡把絮团通过气浮除去。另外，由于其产生的络合物的链式结构的网捕、架桥作用，其产生的络合离子及氢氧化物有很高的吸附活性，其吸附能力高于一般的药剂水解法得到的氢氧化物的吸附能力[5]。电解气浮主要是利用水的电解作用。在直流电场作用下，电极上发生了一系列电化学反应，阴极、阳极表面会产生大量的H2、O2、Cl2等气泡，这些微小气泡在上升过程中可用于浮载水中大量的悬浮物和油类，是优良的浮选剂，同时这些气泡的产生增强了溶液中的传质作用。研究[6]认为电解气浮利用电解作用和初生态的微小气泡的上浮作用，破坏乳化油并使油珠附着在气泡表面，而使其上浮去除。
  　　2.1.1 电气浮技术处理含油废水的优点
  　　1）电解产生的气泡微小而均匀（O2 气泡的粒径为20~60μm，H2 气泡的粒径为20μm），与废水中杂质的接触面积大，表面负荷大，其气泡的比表面积比压力容器气浮大2.5~10 倍，浮选效率高，对应除油效率较高[7]。
  　　2)电气浮工艺适用于处理密度接近于水、具有一定电导率、使用其他方法难以去除杂质的污水，如油田污水的密度比水稍大，电导率为1000~10000MS/m，适合用电气浮处理。
  　　3）由于微气泡的搅动作用，通常在5 min 即可完成絮体的聚结长大并被气泡所捕集，水力停留时间短，即缩短了混凝剂的混合反应时间。
  　　4）具有操作方便可自动控制，且无动力设备，维修方便，对废水负荷变化适应性强、占地小、无噪声[8]等特点。
  　　2.1.2 电气浮技术的研究应用
  　　电气浮处理含油废水的影响因素主要有：电流密度、pH、水温、电解时间、极板间距。此外还与含油废水的电导率、电极连接形式、静止停留时间等有关。研究认为[9]：在所有电流密度下，废水中的污染物大部分是在电气浮初期被除去，且电流密度主要影响污染物的去除速度。通过改变电流密度也可改变产生的气泡量，是影响浮选效率的主要因素，因此选择合适的电流密度既可节约成本，又可使电气浮效果达到最佳。邹斌等[10]研究了电导率、水温、pH 对电气浮效率的影响，认为废水的温度越高，理论分解电压越小，即电能消耗越小。另外，废水温度越高，水解反应越快，单位时间内的H+就越多，促进胶粒脱稳絮凝。同时随着温度升高，水的黏度相应减少，更有利于电气浮除去污染物。钻井过程中的新鲜钻井废水温度高，这一有利条件易为电气浮所利用。张登庆等[11,12]应用电气浮对含油废水进行了放大的工业性试验研究，经其设计的电气浮装置处理后，除油率可达89%，悬浮固体去除率达30%~73%。电气浮含油污水处理工艺与其他含油污水处理工艺相比，药剂投加量为常规工艺的1/3，运行电耗为0.2 kW·h/m3，总的运行费用约为常规工艺的40%～60%。M.Y.Ibrahim[13]的实验表明：采用电气浮技术可有效去除采油废水中的分散油，在电流密度为5~20 mA/cm2，pH=6，操作温度为30~40℃时，分散油可被完全去除，当流量为200 mg/L时，能量消耗为0.08 kW·h/m3。王车礼等[14]建立了废水电解絮凝浮选法的动力学方程，并确定了废水含油量随时间变化的关系式C=（C0-Cr）exp（-kt）+Cr。在电解10 min 时，废水中可脱除油的去除率>90%。同时增加电流密度，废水中不可脱除油Cr 下降。但脱油速率常数k 值变化不大。曹占平等[15]试验研究了电凝聚气浮对含油乳化液废水的处理效果，其实验表明：当pH 为6，电流密度为4 mA/cm2，时间为40 min，极间距为1 cm 时，CODCr、油、浊度的去除率分别达到99.6%、99.9%、99.6%。且处理低浊度废水的效果较好，当浊度过高时，出水很难达标。任连锁等[7]采用镀钌钛电极，电极采用单极式，控制参数为电流强度、流量和水力停留时间，通过外加絮凝剂，确定了各个因素对油脱除率的影响大小为：pH>电流强度>极板间距>PAC 投加量。
  　　2.1.3 电气浮技术的发展方向与展望

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