多种方法处理含油废水

膜分离技术是以物理截留的方式将污水中一定粒径大小的杂质去除的技术,其工作原理为:在外界压力的驱动下,粒径小于膜孔径的物质可通过膜过滤层上的微孔到达膜的另一侧,粒径较大的物质则被截留下来,从而达到筛分溶液中不同粒径组分的目的,实现对不同物质的选择透过性。
膜分离技术对含油废水的处理效果在一定程度上会受到以下几个因素的影响,分别为膜通量、温度、曝气量等。例如,已知温度越高,膜污染速度越慢,跨膜压差变化较小,有利于膜通量的稳定。。通过对试验研究得出,50℃的水温接近原水水样的起始温度,设定50℃为试验的*佳运行温度。由于该试验采用全新的装置,因此曝气量大小对试验效果的影响是个未知数,因而主要研究曝气量对陶瓷平板膜处理含油废水效果的影响。试验中主要针对跨膜压差的变化进行研究。以含油污水为料液进行过滤试验,在不同的操作条件下,观察跨膜压差的变化,分析曝气量大小对陶瓷平板膜过滤试验装置运行稳定性和过滤效果的影响,从而选取*适合试验装置运行的曝气量。

1物理法

1.1离心分离法

离心分离法是使装有含油废水的容器高速旋转而形成离心场,因油水两相比重差的不同,油集中在中心部位,废水则集中在靠外侧的器壁上,*终达到油水分离的目的。

水旋流分离技术的开发和应用始于20世纪80年代,首先在国外海上油田得到了推广和应用,目前在世界各油田,如中东、非洲、西欧、美洲等地区的海上和陆地油田都有应用,是油水分离技术发展的标志。范永平等设计开发了BKD-1000新型三相离心机用于油田干化池含油废水中油的回收,工业试验结果取得了良好的效果。

该法有体积小、质量轻、分离性能好、处理效率高、无易损件、运行安全可靠等优点。缺点是高流速产生的紊流容易将分散油剪碎,会对含油废水造成二次乳化;运行时,进出口必须保持较大的压差;对排液的控制要求和运行费用都较高。

1.2粗粒化法

粗粒化(聚集过滤)法是使含油废水流经具有亲油疏水性质的粗粒化滤料,微小的油珠在滤料表面不断聚集形成油膜,达到一定厚度后,浮力和水流剪力的共同作用大于粘附力,颗粒较大的油滴*终浮升到水面。

粗粒化法具有设备少、体积小、效率高、结构简单、无需外加化学试剂、***次污染及基建费用低等优点。但微量表面活性剂的存在,能抑制粗粒化床的效果,因此不适合对乳化油含油废水的处理;另外,该法还有填料易堵塞、出油量较高、常需进行深度处理的缺点。粗粒化材料可分为颗粒状和纤维状,通常有石英砂、无烟煤、蛇纹石、陶粒、聚烯系或聚苯乙烯系球体或发泡体、聚氨酯发泡体等。

1.3膜分离法

膜法是近20年来发展起来的一种新的分离技术,被称为是“21世纪的水处理技术”,主要包括微滤、超滤、纳滤和反渗透,均是利用液-液分散体系中的两相与固体膜表面亲和力的不同,达到分离目的。

膜法主要用于截留废水中的乳化油和溶解油。乳化油基于油滴尺寸被膜阻止,而溶解油的被阻止则是基于膜的溶质和分子间的相互作用,膜的亲水性越强,阻止游离透过的能力越强,水通量越高。含油废水中油的存在状态是选择膜的首要依据。

膜技术的关键是膜和膜组件及与之相应的操作方式。常用的膜材料有乙酸纤维素系、乙烯系聚合物和共聚物、缩合中性膜材料(如聚砜等)、脂肪族和芳香族聚酰胺、聚亚酰胺等。近年来,无机陶瓷膜因其耐高温、耐酸碱、耐腐蚀、机械强度高、使用寿命长等优点,正得到越来越多的应用。膜组件可分为平板式和管式,按操作方式的不同又可分为死端操作和错流操作。

该法的发展趋势是各种膜处理方法(如超滤与微滤的结合)或与其他方法(如电化学法)的相互结合;另外复合膜的研究也取得了一定的进展。王农村等采用改性的PVC合金超滤膜法对油田采出水进行深度处理,其处理出水水质达到榆树林油田特低渗透油层要求的回注水水质指标[4]。周健儿等以硫酸钛、尿素为主要原料,采用均相沉淀法对α-Al2O3微滤复合膜进行了纳米TiO2涂覆改性,着重考察了其影响因素,通过实验证明了改性后的复合膜水通量提高了19%以上[5]。

膜法的优点主要有:(1)无需破乳,不产生含油污泥,浓缩也可焚烧处理,透过流量的水质较为稳定,不随进水中油的浓度波动而变化;(2)一般只需压力循环水泵,设备费用和运转费用低,特别适合于高浓度乳化油废水的处理;(3)可回收油。缺点是不易清洗。

2化学法

2.1酸化法

传统意义的水解酸化法是指不溶性大分子物质在水解酶的作用下,分解为水溶性的小分子物质,再被发酵细菌摄入细胞内,经过一系列生化反应,转化成各种有机酸,然后产氢、产乙酸菌将其进一步转化成乙酸和氢的过程。

实际用于含油废水的水解酸化法中,难降解的大分子有机物在水解菌的作用下,发生开环裂解或断链,*终转化为易生物降解的小分子有机物,从而提高废水的可生化性,减少了后续处理的负荷。

根据微生物在反应器内的生长状态,水解酸化反应器可分为悬浮式反应器、接触式反应器、复合式反应器。裘湛等通过实验采用水解酸化-缺氧法处理采油废水。结果表明,该法具有较好的处理效果,缺氧段各工况的出水COD均能达到《国家石油开发工业水污染物排放标准》(GB3550-1983)*一级Ⅰ类标准。王新刚等采用水解酸化-生物接触氧化法处理高盐含油废水。试验结果表明,水解酸化可将废水可生化性提高10.2%;进水盐质量浓度为12~18g/L时,系统对CODCr的去除率达到84.5%,油的去除率达到88.4%。

2.2化学氧化法

化学氧化法是在催化剂作用下,用化学氧化剂(如臭氧、Fenton等)将废水中呈溶解状态的无机物和有机物氧化成微毒、无毒物质,使之稳定化或转化成易与水分离的形态,以提高其可生化性。

在化学氧化法中,超临界水氧化技术因其快速、高效的优点,近年来得到了迅速发展,一些用其他方法不能有效除去的污染物,用超临界水氧化法能够处理到环境可接受的程度。其原理是将水体中有机污染物在超临界水中氧化分解为CO2,H2O等无害的小分子化合物。

王亮等在间歇式超临界水氧化反应装置上进行了含油废水的超临界水氧化实验[8]。研究表明,超临界水氧化法是一种高效、快速的有机废弃物处理技术。

2.3光化学催化氧化法

光催化氧化法具有***次污染、无刺激、安全无毒等优点,应用于废水处理较有前途。

康建雄等以大型餐馆排放的餐饮废水为研究对象,采用远紫外光(UV-185)***氧化技术进行氧化处理[9]。实验表明,在*佳反应条件下,此法对动植物油脂去除效果良好,可作为后续生物处理的预处理。李桂英等以高压汞灯为光源,考察了在光催化、电氧化、光电催化及光电催化H2O2体系中降解实际油田采油废水的效率,研究了实际高含氯采油废水在TiO2悬浮态光电催化反应器中的降解动力学。结果表明,光电催化H2O2体系中由于在紫外光的照射下H2O2分解为大量的·OH,从而使得降解效率在短时间内大大提高。

3物理化学法

3.1浮选法

浮选法又称气浮法,是国内外正在深入研究与不断推广的一种水处理技术。该法是将空气或其他气体以微小气泡的形式注入水中,使气泡与水中细小悬浮油珠及固体颗粒粘附,随气泡一起上浮***面形成浮渣(含油泡沫层),然后将油撇去,对于去除乳化油有特殊功效。

根据水中形成气泡的方式和气泡大小的差异,浮选法可分为溶气浮选法、诱导浮选法、电解浮选法和化学浮选法。应用于含油废水处理较多的是加压溶气浮选法、叶轮浮选法、射流浮选法、混凝沉淀-气浮法等。

影响浮选分离效率的主要因素有:污水流速、进气速度、气泡大小及分散程度等。加入浮选剂可使浮选法的效率大大提高。浮选剂一方面具有破乳和起泡的作用;另一方面还有吸附架桥的作用,可以使胶体颗粒聚集随气泡一起上浮。该法的优点是效果好、工艺成熟;缺点是占地面积大、药剂用量大、产生浮渣。目前对气浮法的研究多集中在气浮装置的革新、改进以及气浮工艺的优化组合方面。

3.2吸附法

吸附法是利用吸附剂的多孔性和大的比表面积,将废水中的溶解油和其他溶解性有机物吸附在表面,从而达到油水分离的目的。

吸附剂可分为炭质吸附剂(泥炭吸附剂等)、无机吸附剂(活化矾土、泥灰岩、褐煤等)和有机吸附剂(聚烯类等)。吸附法的*新研究进展体现在高效、经济的吸油剂的开发与应用方面,主要集中在2点:(1)具有吸油性的无机填充剂与交联聚合物相结合,提高吸附容量;(2)提高吸油材料的亲水性,改善其对油的吸附性能。

高吸油树脂以其良好的耐热性、耐寒性、速度快、不吸水、回收方便、吸油倍率高、保油性能好、不易重新漏油等优点,日益受到人们的重视,尤其在处理含油量较少的废水时,具有很大的优势。利用吸油性,可以用于工业含油废水处理、食品废油处理、海面石油泄漏处理等;利用吸油后对油的缓释性,可以做缓释基材;利用吸油机能和释放功能,可以作为油污过滤材料;利用在油中的溶胀性,可以作为防漏油密封材料等。高吸油树脂不仅几乎可以用在一切与油有关的领域,还可以广泛用于其他场合。

该法出水水质好、设备占地小,但投资较高、吸附剂再生困难,故一般只用于含油废水的深度处理。

3.3磁吸附分离法

磁吸附分离法是吸附除油方面的新成果,在含油废水处理中占有一席之地,将有广阔的应用前景。该法是借助磁性物质作为载体,利用油珠的磁化效应将磁性颗粒与含油废水相混合,使油分在磁性颗粒上被吸附,然后通过磁性分离装置将磁性物质及其吸附的油留在磁场,从而达到油水分离的目的。常用的磁性粉末有磁铁矿和铁氧体,粒径不宜太小。

磁吸附分离法处理乳化含油废水需加入破乳剂,或利用Fe3O4超微粒子破乳。该法效率高、方法简单、占地面积小,但磁种要求高、耗电大。且工艺未成熟,还有待进一步完善和发展,具有代表性的磁分离设备主要有高梯度磁分离器和磁盘分离器

4生物化学法

生化法是利用微生物的生物化学作用,使废水中的有机物转化为微生物体内的有机成分或增殖成新的微生物,剩余部分则被微生物氧化分解为简单的无机或有机物质,从而使废水得以净化。生化法常用于去除含油质量浓度在30~50mg/L以下、含有其他可生物降解的有毒、有害物质的废水,特别适用于溶解油的去除。

根据氧气的供应与否,可分为好氧和厌氧生物处理2种。好氧生物处理是在水中有充分的溶解氧的条件下,利用好氧微生物的活动,将废水中的有机物分解为CO2,H2O,NH3,NO3等的过程。厌氧生物处理则是利用厌氧生物菌体,使废水中的有机物降解为CH4,CO2,H2O等的过程。根据微生物的存在状态,生化法又可分为活性污泥法和生物膜法。

活性污泥法主要用于处理要求高而水质稳定的废水。近年来,在处理含油废水方面,针对该法对水质变化和冲击负荷的承受能力较弱、易发生污泥膨胀的缺点,开展了大量的工作,新的发展包括半推流式活性污泥系统、厌氧序批间歇式反应器等。俞金海等通过某粮油公司油脂废水处理的工程实践,对UASB(升流式厌氧污泥床)与BAF(曝气生物滤池)工艺联合用于实际工程进行了探讨[11]。朱乐辉等研究了汇流生物滤池对机务段含油废水的生化处理,出水经消毒杀菌后回用于机务段洗车[12]。

生物膜法是使生物膜附着于填料载体表面,构成稳定的生态系统后使废水得到净化的一种方法。生物膜法近年来取得了较大的进展,如采用了高孔隙率、高附着面积和二次布水性能的新型塑料模块,生物滤池的效率得到了很大提高;取消了滤池回流系统,采用膜泥法A/O工艺、厌氧-好氧高性能生物滤池组合工艺等;出现了微孔膜生物反应器,用无机微孔膜组件替代沉淀池实现泥水分离,大大提高了反应装置内的污泥浓度,具有处理效果稳定、抗冲击负荷能力强、操作简便、占地面积小等优点。

针对含油废水进行分离筛选优势菌种的研究也是目前的发展方向,研究较多的菌种有动胶菌属、假单胞菌属和氮单胞菌属等。吕荣湖等选用聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)复配作为包埋固定化载体材料,制备成固定化微生物小球(IMB),通过包埋固定化微生物法实验优化了IMB制备的工艺条件,处理含油废水取得了良好的效果。张建辉等在先期对菌株UP-1固定化研究的基础上,选用PVA作为固定化载体,对菌株PseudomonasstutzeriUP-2的固定化条件和固定化细胞小球的脱硫反应条件进行研究。

生化法较物理或化学法具有成本低、投资少、效率高、***次污染等优点,但其占地面积大、运行费用高,因而在应用上受到一定限制。

声明:本站部分文章内容及图片转载于互联 、内容不代表本站观点,如有内容涉及侵权,请您立即联系本站处理,非常感谢!

(0)
上一篇 2021年4月6日
下一篇 2021年4月6日

相关推荐