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含油废水及其处理技术的研究进展

  北极星水处理网讯:【摘 要】对油类物质在水中的特征以及存在形式进行了阐述,对絮凝法、生物法、气浮法以及膜分离法等多种含油废水的处理方式进行了分析并对每种方法的特点进行了相应的总结,同时对最新的发展状况进行了分析,对处理技术提出了展望与建议。

  含油废水不仅面积广而且量也非常的大, 这种废水的排放量在各种工业废水的排放中居于首位。含油废水的排放源头非常的多,主要由以下几个方面:铁路局的机务段对油罐进行清洗含油废水、炼油厂含油废水、清洗金属的废液、轧钢厂的废水、油轮的洗舱与压舱水、油货轮在拆船厂进行拆解的含油废水、 工厂进行金属制品的加工切削时使用的降温乳化油以及水产生的废水、食品、餐饮产生的含油废水以及洗车行产生的含油废水等。目前随着社会生活的发展, 人们的生活质量得到了不断的提高,越来越重视生活环境以及饮食起居的安全问题,从而对含油废水处理的重视度也在不断的加大, 处理技术的发展已经成为当今社会亟待解决的重要课题。通常情况写的废水的含油量在几十到几千毫克每升之间,有的甚至能到高达上万毫克每升。根据废水中油的不同存在形式能够划分为溶解油、 浮油、 乳化油以及分散油四种形式:

  ①溶解油,这种油的直径较小,做小的能够得到 nm 级别,这种微粒溶解于水中,微粒之间分离与合并都较难。

  ②浮油,其在水面上是连续漂浮的,形成了油层与油膜。其微粒的直径较大,通常情况下大于 100um,去除此类微粒相对来说较为容易。浮油在含油废水中的数量能够达到 70~80%。

  ③乳化油,其在水中通常还含有活性剂,能使油便于乳化液稳定下来。微粒直径也是及其小的,多在 1~4μm 之间。

  ④分散油,这种油往往是悬浮在水面的微小油滴,静置一定时间后便会变为浮油,极其不稳定,微粒的大小多是在 20~90μm 之间。含油废水对于环境的污染是对自然环境与生态系统的双重破坏。当有浮油在水面上生成油膜时,就会阻隔水体与空气的接触,使水体的氧气来源断绝。当溶解油与乳化油进入水体中,这两种油溶解需要氧气,溶解的过程使水中氧气的含量降低,生成了水和 CO 2,水体变会出现缺氧的状态 ,使得水中的CO 2浓度升高,pH 值降低。如果水体中的 pH 值过低,在正常水平之下,将会使得鱼类无法生存。含油废水排放到土壤中,由于过滤与吸附的作用,将会在土壤的表层形成油膜,使得空气无法进入,微生物的生长受到阻碍,使得土壤的团粒结构遭到破坏。将含油废水排入城市的下水管道,将会对排水设施以及污水处理厂的运行产生影响。

  重力分离法是一种借助油物理性质进行分离的方法,适用于油漓粒径较大的浮油和极不稳定的分散油。这一种方法主要是借助各种隔离池,如平流式隔油池、平行板式隔油池、波纹斜板隔油池和压力差自动撇动装置等,进行斜板-化学混凝-重力过滤等处理技术合成,利用油比水轻的特性,将油分离出水面并撤除。该方法从 20 世纪 70、80 年以来,被我国各油田所广泛应用。占在我国除油设施的 60%以上,处理量大,运费也很低,但同时也存在许多缺点,如处理水量过大时,由于过滤数量多,流程相对比较复杂,自动化程度低,导致无法产出高水质的油田。

  气浮法是由国内外正在研究与推广的一种新技术,20 世纪 90 年代被发现,这种方法适用于隔离处理后留在水中粒径为 10~60nm 的分散油、乳化油等固体物,借助空气在水中产生的化学反应,即与空气接触产生微细气泡,使水中的悬浮物吸粘在气泡上,浮出水面且在水面形成含油泡沫层,用撇油器再将其撤离的方法。一些科学家针对含油污水水温较高,容汽效果差,含油和悬浮物浓度高,油水密度相近的特点,首次将汽液机泵用于高温含油污水的汽浮处理中。该实验最终证明,此操作与其他处理方式相比来说,具有设备简单,工程造价较低,运费合理等诸多优点,且除油效果良好,高达 95%,在一定程度上使油的回收率增加,减少了污染。

  电絮凝法是处理含油废水中的一种常用方法, 在废水处理中占有十分重要的地位。这种方法主要通过加入合适的絮凝剂,在污水中形成高分子絮状物,利用电的化学反应,既产生气浮分离所需的气泡, 也产生在实验过程中所使用的絮凝剂。通过吸附电荷反应和去除聚结物反应,将水中污染物质去除。电絮凝法最大的好处是处理效果好,占地面积小,操作简单,浮渣物相对较少。经科研考究证明,在最佳的实验条件下,COD 及油分别达到 85%,95%。在含油废水中加入 100mg/L 聚合氯化铝絮凝剂处理后,油去除可达 86.4%,几乎不受其他因素影响, 可见适应性十分强。不过这种方法也存在消耗电量大,运费高的弊端。

  最常见的吸附法是利用活性炭。它不仅能吸附油中的固体物,同时也能吸附其他的有机物,它的吸附容量一般为 0.3~0.69, 可这种方法主要用于高效而经济的吸油剂开发与应用方面,而其本身由于成本较高和不可再生的特点,一般只用于含油废水的深度处理中。

  含油污水中含油量和 COD 远远超过了国家规定排放标准,由此可以根据含油污水具有高温、高盐、高含烃、COD 高而BOD 低的特点,采用生化方法。首先可通过气浮法去除部分分散油和乳化油,出水经曝气池而氧化,对于高效名油烃类分子进行沉降。当出水量 COD<150mg/L,含油量<10mg/L 时,排放水质达到《污水综合排放标准》的二级标准。这种方法一般在出水时均采用回注方式, 这样就提高了含油污水的产油量及最终回收率。操作过程如下:含油污水→隔离池→浮选池→混凝沉淀→砂滤→精滤→电渗析→出水。含油污水处理的形式:该方法处理量大,投资及运行成本也较低,科技含量高,经过精滤处理后可排放污水,前景相当可观。但因为其处理成本高,所以水质无法达标,常常导致水压升高,无法注水的现象普遍存在。综上所述进行总结如表 1。

  近年来,随着世界水资源逐渐短缺,以及人们对环境保护意识的提高,污水处理也越来越受到人们的重视。尽管世界各地一直在改善含油污水处理技术及工艺, 但依然无法满足其发展的需求。因此, 世界各国都加大技术的开发和工艺的研究,并出现以下的趋势:

  由于破乳剂和混凝剂在实验中效果良好,混凝能力强,沉降速度快。因此被重点应用于水处理药剂开发中,逐渐出现聚合铝、铁的混凝剂,并被普遍使用。无机高分子混凝剂品种之系列逐步形成体系。在有机方面也不断进行其他技术的尝试。

  电絮凝技术、生物处理技术、高新设备装置等技术的研发与研制对提高含油污水的处理效率大有益处, 并取得了良好的效果。于是有科学家直言将会进一步引进新技术,尤其是微波能技术和超声波技术, 在今后将会成为研究的重点对象和方向。对于已有的技术也会进一步进行改善,更好的为含油污水的处理提高质量。

  膜分离技术能使污水水质达到高标准的要求, 是今后研究的重要处理方法。其分离效率高,操作简单,无变相和节约能源,在含油废水处理中存在巨大潜力。因此,将膜分离技术与聚合技术相结合,不仅能解决膜污染,还能促进技术的多方面研发。膜分离技术的推广也成为一种不可逆转的趋向。膜分离技术在未来将会发挥出意想不到的作用。

  生物处理技术主要被应用于地广人稀, 水源短缺的油田地区。成本较低,方便操作,采油污水达标后排放造成的环境污染小。这种技术的关键在于降解难溶性有机物和固体物,培养含油污水中适应性强,生存能力强的菌种,被认为是 21 世纪最受欢迎的污水处理技术。该技术一直是生物研究中难以攻克的问题,特别是近几年来,基因工程技术的应用,使得基因菌种和降解固体物的生物技术研究迫在眉睫。不得不成为未来研究的重点技术工程。

  通过对现有的技术进行分析, 以及对先进技术的不断深入研究,含油废水的处理水平得到了充足的进步与发展。

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