根據油在水中的三種存在狀態——懸浮狀態、乳化狀態和溶解態,及不同狀態時廢水的特點,闡述了不同種含油廢水的主要處理方法,包括物理方法、化學方法和生物法,并且總結出了各種方法的特點及應用條件。
處理方法 1含油廢水的來源,危害及其形態
1.1含油廢水的來源 含油廢水是一種量大面廣且危害嚴重的廢水。其主要來源有石油工業的煉油廠產生的含油廢水;機械制造業中產生的冷卻潤滑液和乳化油廢水;紡織業,食品加工業,餐飲業等也會排放大量的含油廢水。
1.2含油廢水的危害 油類物質在水體表面形成一層薄膜,阻礙了空氣中的氧氣溶解于水中,致使水中溶解氧下降,水體中的浮游生物因缺氧而死亡;油膜同時也阻礙了水生植物的光合作用,影響水體自凈能力。魚,蝦,貝類長時間在含油廢水中生活,致使變味不宜食用。有毒有害物質可能通過魚,貝的富集,通過食物鏈危害人類健康.
1.3含油廢水的存在形態 根據含油廢水來源和油類在水中的存在形式不同,可分為浮油、分散油、乳化油和溶解油四類:
(1) 浮油:油滴粒徑一般大于100μm以連續相漂浮于水面,形成油膜或油層。
(2) 分散油:油滴粒徑為10～100μm,以微小油滴懸浮于水中,不穩定。
(3) 乳化油:油滴粒徑極微小,大部分為0.1～2μm,很難實現油水分離。
(4) 溶解油:油滴直徑比乳化油還小,是一種以化學方式溶解的微粒分散油。
2不同形態油的常用處理方法
2.1可浮油的處理方法
(1)物理隔油。常用的設備是隔油池,包括平流隔油池、斜板隔油池、波紋斜板隔油池。隔油池水面的浮油可利用集油管排出或采用撇渣機等機械撇出,而小隔油池可進行人工撇油。可去除粒徑大于60μm的較大油滴和廢水中的大部分固體顆粒。該方法設備簡單,運行穩定,適應性強安裝、管理、操作方便。但對粒徑較小的油滴和固體物質去除效果較差。
(2)過濾法。利用顆粒介質濾床的截留及慣性碰撞、篩分、表面黏附、聚并等機理,去除水中油分,一般用于二級處理或深度處理。常見的顆粒介質濾料有石英砂、無煙煤、玻璃纖維、核桃殼、高分子聚合物等。過濾法設備簡單,操作方便,投資費用低。但隨運行時間的增加,壓力降逐漸增大,需經常進行反沖洗,以保證正常運行。該法也可用于乳化油的處理。
2.2分散油的去除 分散油的去除通常采用氣浮法。此法是利用在油水懸浮液中釋放出大量氣泡,依靠表面張力作用將分散在水中的微小油滴粘附于氣泡上,使氣泡的浮力增大上浮,達到油水分離的目的。馮鵬邦等人利用新型氣浮設備浮選柱處理含油污水,去除率在90%左右。該方法能耗低,成本低等。但占地面積大、藥劑用量大、產生浮渣。
2.3乳化油的處理方法
(1)氣浮法。氣浮技術是國內外含油廢水處理中廣泛使用的一種水處理技術,其原理是在水中通入空氣或其它氣體產生微細氣泡,使水中的一些細小懸浮油珠及固體顆粒附著在氣泡上,隨氣泡一起上浮到水面形成浮渣,上浮速度可提高近千倍,從而完成固、液分離的,該法的油水分離效率很高。根據產生氣泡的方式不同,又可分為加壓溶氣浮選法、葉輪浮選和曝氣浮選法。為提高浮選效果,可再向廢水中加入無機或有機高分子絮凝劑,即為絮凝浮選法。該法已被廣泛應用于油田廢水、石油化工廢水、食品油生產廢水等的處理。目前國內外對氣浮法的研究多集中在氣浮裝置的革新、改進以及氣浮工藝的優化組合方面,如浮選池的結構已由方型改為圓形,減少了死角;采用溢流堰板排除浮渣而去掉刮泥機械,此外還研究了一些新型裝置。 (2)化學法。投加藥劑將廢水中的污染物成分轉化為無害物質,使廢水得到凈化的一種方法。對含油廢水主要用混凝法,即向含油廢水中加入絮凝劑,在水中水解后帶正電荷的膠團與帶負電荷的乳化油產生電中和,油粒聚集,粒徑變大,同時生成絮狀物吸附細小油滴,然后通過沉降或氣浮的方法實現油水分離。常見的絮凝劑有聚合氯化鋁(PAC)、三氯化鐵、硫酸鋁、*等無機絮凝劑和丙烯酰胺、聚丙烯酰胺(PAM)等有機高分子絮凝劑。此法適合于靠重力沉降而不能分離的乳化狀態的油滴和其它細小懸浮物。
(3)物理除油法。利用高速離心機(轉速高于12 000 r·min-1)可分離水中的乳化油。出水的含油質量濃度可降至20~30 mg/L。由于該方法運行能耗較高,故限制了其應用。
(4)膜分離法。膜分離技術是20世紀開發成功的新型高效精密分離技術,它利用篩分機理,依據溶液的特性和分子的大小,進行過濾分離。水有強極性,油是單純的碳氫化合物,是非極性疏水物質,它們常和表面活性劑等化學物質混合,成為難以處理的油水體系。其中典型的乳化油和溶解油油滴小,表面性質復雜,而無機膜由于本身的物理、化學性質,如親水性、荷電情況,使乳化油基于油滴尺寸被膜阻止。溶解油基于膜和溶質的分子相互作用被膜阻止,從而使油水體系實現分離凈化。膜法處理含乳化油廢水,一般可不經過破乳過程直接實現油水分離,并且在膜法分離油水過程中不產生含油污泥,濃縮液可焚燒處理。透過流量和水質較穩定,不隨進水中油濃度波動而變化。特別適合于高濃度乳化油廢水的處理[2]。膜分離技術具有操作簡單,分離效果好,可回收油等優點。但所用膜污染嚴重,不易清洗,運行費用較高,需要進一步開發性能優良的膜材料和膜污染控制技術,以降低成本。其發展趨勢是各種膜處理方法相互結合或與其它方法結合,如將超濾與微濾結合、膜分離法與電化學法相結合等,以達到處理效果。
2.4溶解油的處理方法
(1)生物法。含油廢水處理常用的是A/O厭氧好氧兩段式工藝。首先廢水進入厭氧段,在無分子態氧條件下,通過厭氧微生物(包括兼性微生物)作用,水解酸化將廢水中難降解的有機物轉化為易降解的有機物,把長鏈的有機物轉化為短鏈的脂肪酸、醇類、醛類等簡單的有機物,從而提高廢水的可生化性。廢水在厭氧菌作用下可以去除一部分COD,同時在產氫及甲烷菌的作用下,部分有機物被分解轉化為氫氣、甲烷、二氧化碳等。其次廢水進入好氧段,在充足供氧的條件下,廢水中的脂肪酸、醇類、醛類、短鏈烴被好氧微生物氧化成為二氧化碳、水等無機物,從而降低廢水中的COD及含油量。為了提高反應器內的生物量,可以在反應池內加入一些彈性填料,使池內既有均勻分布的生物膜,又有大量的懸浮污泥,增加了反應池內的生物量,*地強化了處理能力,增強A/O的耐沖擊負荷能力。
(2)吸附法。吸附法是利用親油性材料,吸附廢水中的溶解油及其它溶解性有機物。常用的吸油材料是活性炭,可吸附廢水中的分散油、乳化油和溶解油。該法吸附能力強,使用范圍廣,但是成本高,吸附劑再生困難。
3含油廢水處理工藝系統 含油廢水處理方法很多，但是單一的處理方法具有很大的局限性，因此要綜合物理，化學生物處理法開發出一套除油工藝系統，提高除油效果，使出水水質符合排放標準。對含油廢水采用隔油—氣浮—厭氧—好氧生物濾池等進行連續處理。結果表明,該處理工藝具有處理效果好、出水水質穩定(達GB8978-1996中的一級標準)、操作管理方便等優點,是處理含油廢水的有效方法之一。 3.1 隔油 該廢水中含有大量懸浮狀態的油,因此在此工段采用隔油池去除大部分懸浮狀態的油分,并通過機械的方式定期去除,減少對后續工段的負荷沖擊,為后面的生化部分創造條件,同時該工段的收集的油可以出售,從而可以補償一部分運行費用,降低運行成本
3.2 氣浮 通過隔油池去除了大部分的懸浮狀態的油,但是污水中同時還含有大量分散狀態的油和乳化狀態的油,因此在此工段采用一體式加藥氣浮池對該污水進一步處理,一是可以通過氣浮池產生的微小氣泡將分散狀態的油浮至液面通過刮板進行去除,二是可以通過氣浮池產生的微小氣泡的擾動作用使廢水中油泥不斷的相互摩擦使泥與其表面上吸附的油分分離開,并通過小氣泡將油分浮至液面上,固體顆粒沉到池底通過污泥泵定期排放,三是可以通過向污水中加入絮凝劑聚合氯化鋁和助凝劑聚丙烯酰胺,促使小油滴顆粒粘附于絮體上,形成比重小于水的浮體上浮水面,從而使油水分離.氣浮裝置的浮渣刮進污泥干化池,干化后泥餅外運.
3.3 厭氧處理 該階段的污水中含有少量的油分、化工原料及生活污水,在此工段將生活污水與含油污水匯到一起的目的是為厭氧菌提供合適的COD∶N∶P的比例,這樣可以使厭氧菌更好的生長并發揮其高COD去除率的作用.生化裝置中的微生物需要維持在一定的溫度才可以發揮其作用,該項目位于江邊,冬季溫度比較低,需要考慮冬季保溫的問題,因此采用地下構筑物的方式,構筑物上部可種植草坪,同時選用鋼混作為主體構筑物的材質.
3.4 好氧處理 該階段的綜合污水COD值相對比較低,因此采用好氧生物濾池進一步去除污水中的COD,主要設備采用上向流曝氣生物濾池(BAF).濾料粒徑小,對氣泡起到切割和阻擋作用,加大了氣液接觸面積,提高了氧利用率;容積負荷高,反應器所需容積小;生物量高,生物膜更新快,抗沖擊負荷性能好;集生物降解和固液分離于一體,其后不需設二次沉淀池,節約了占地面積和基建投資.由鼓風機往BAF裝置內充氧,提供微生物生長所需的溶解氧;定期啟動反沖洗泵、切換風機分別對各BAF池進行反沖洗;BA裝置的反沖洗水及污泥干化池的濾液自流至隔油調節池重新處理. 4結語 目前對含油廢水的處理方法有很多,但如果只單一的用一種方法,具有很大局限性。
隨著人們對環境要求的提高,含油廢水處理方法的發展趨勢主要集中在:
(1)在現有工藝和技術的基礎上開發新型,高效,穩定的處理方法和系統。
(2)采用多種方法相結合的工藝,充分發揮每一種方法的優勢,避免其局限性。
(3)深入探索除油機理,為實現效率高,成本低的工藝提供理論依據。
(4)減少含油廢水存在量的根本有效的方法就是從源頭減少污染,重視清潔生產。
(5)水是人類寶貴的資源,但是可利用水卻以超快的速度在減少,每天都有大量水被污染。因此我們應盡量使處理后的含油廢水達到回用標準。
