對含油廢水處理方法的新探索
行業(yè)動態(tài)
含油廢水面廣量大，在石油開采、石油煉制、石油化工、油品貯運、油輪事故、輪船航運、車輛清洗、機械制造、食品加工等過程中均會產(chǎn)生含油污水。隨著工業(yè)化的迅速發(fā)展，油品的使用量越來越大，但由于各種技術的限制和管理落后等原因，大量油品進入水體。因其表層的油膜會阻礙氧氣溶入水中，從而致使水中缺氧、生物死亡、發(fā)出惡臭，嚴重污染環(huán)境。
1 含油廢水的特征
含油廢水中的油一般以三種狀態(tài)存在于水中：
（1）可浮油：油品粒徑較大，一般大于15μm，易于浮于水面而能撇除，它是廢水中含油量的主要部分，一般占廢水中含油量的65～70%?？筛∮统２捎脫破驳仁侄卧诟粲统刂腥コ?。
（2）溶解油：它是小于乳化油粒徑的油份，多數(shù)為溶解的烴類物質油，在水中的溶解度甚小，一般約為5～15mg/L，多采用生化法去除。
（3）乳化油：含油廢水在輸送過程中被葉輪機械切割，或壓力突然降低或存在表面活性劑，油在水中呈乳化狀態(tài)，形成乳化油，油品粒徑小于15μm，體系較穩(wěn)定，不易上浮于水面，一般采用浮選、過濾、絮凝等方法去除。
前兩種比較好處理，而乳化油含有界面活性劑和起同樣作用的有機物，油分以微米數(shù)量級大小的粒子存在，分離難度頗大。
2 含油廢水的處理方法
含油廢水處理技術按其作用原理和去除對象一般可分為物理化學法（主要有氣浮法、膜分離法、吸附法、粗?；ǖ?/span>）、化學法（主要有化學絮凝法、化學氧化法、電化學法等）和生物處理法（主要有活性污泥和生物濾池法）等。
目前處理含油污水基本沿用老三套流程：即由機械分離、凝聚沉淀和活性污泥處理。這種處理方法一般占地面積大、能耗和物耗費用高，水也不能回用，從環(huán)境保護和節(jié)省能源的角度考慮，要求有新的方法對含油廢水進行處理。膜分離法處理廢水技術也就應運而生。
3 膜分離法處理含油廢水
作為一種新型的分離技術，膜分離技術既能對廢水進行有效的凈化，又能回收一些有用物質，同時具有節(jié)能、無相變、設備簡單、操作方便等特點，因此在廢水處理中得到了廣泛的應用，并顯示了廣闊的發(fā)展前景。膜法進行油水分離的特征是：
（1）純粹的物理分離，不需要加人沉淀劑。
（2）不產(chǎn)生含油污泥，濃縮液焚燒處理。
（3）雖然廢水中油分濃度變化幅度大，但透過流量和水質基本不變，便于操作。
（4）膜法一般只需壓力循環(huán)廢水，設備費用和運轉費用低，特別適合于高濃度含油廢水的處理。
在含油廢水處理中應用的膜分離過程主要有微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）和反滲透（RO）。它們的分離過程及其傳質機理見表1。
表1：幾種主要的膜分離過程。
膜過程 | 推動力 | 傳遞機理 | 透過物 | 截留物 | 膜類型 |
微濾 | 壓力差 | 顆粒大小形狀 | 水、溶劑溶解物 | 懸浮物、顆粒纖維 | 多孔膜 |
超濾 | 壓力差 | 分子特性大小形狀 | 水、溶劑、水分子 | 膠體和超過截留相對分子質量的分子 | 非對稱性膜 |
納濾 | 壓力差 | 分子大小及電荷 | 水、一價離子 | 多價離子、有機物 | 復合膜 |
反滲透 | 壓力差 | 溶劑的擴散傳遞 | 水、溶劑 | 溶質、鹽 | 非對稱性膜、復合膜 |
電滲析 | 電位差 | 電解質離子的選擇傳遞 | 電解質離子 | 非電解質、大分子物質 | 離子交換膜 |
3.1 微濾
微濾技術是目前所有膜技術中應用較廣泛的一種膜分離技術。其過濾原理和普通過濾相似，屬于篩網(wǎng)過濾，即在靜壓差作用下，小于膜孔的粒子則被截留到膜面上，使大小不同的組分得以分離。微濾主要用于過濾0.1～10μm大小的顆粒、細菌、膠體。微濾法處理含油廢水時，主要濾掉廢水中大顆粒物質及固體懸浮物。微濾具有操作壓力低（＜0.2MPa），對水質的適用性強、占地面積小的優(yōu)點。但微濾膜用于含油廢水的處理還處于工業(yè)試驗階段，這主要是因為：
（1）初期投資成本高。
（2）膜的再生清洗工作困難。
（3）在減少清洗次數(shù)的情況下，如何長時間維持膜通量的穩(wěn)定性。
大量研究表明，微濾方法處理含油廢水工業(yè)應用是有很大發(fā)展前景的，但關鍵在不斷研究解決以上三個方面的問題。
3.2 超濾
超濾又稱為超過濾，其分離原理一般認為是篩分過程。當液體混合物在一定壓力下流經(jīng)膜表面時，小分子溶質透過膜（稱為超濾液），而大分子物質則被截留，使原液中大分子濃度逐漸提高（稱為濃縮液），從而實現(xiàn)大、小分子的分離、濃縮、凈化的目的。超濾可用于去除廢水中分子量大于500的大分子物質和微粒。
超濾膜也屬于壓力驅動膜，其孔徑范圍為0.05-1nm，用于分離可溶性聚合物、生物分子、分散體和膠體。因大溶質滲透壓很低，操作的壓力較低，一般為0.07～0.7MPa。此外，因超濾膜表皮中的孔大于反滲透膜中的孔，超濾的通量比反滲透膜的通量大一個數(shù)量級。超濾膜分離與膜的孔徑、溶質-膜的相互作用和大分子的形狀和粒徑有關。為獲得較大分離效果，待分離的溶質分子至少要比溶劑的分子大10倍。
超濾過程是一種無相變的，非破壞性的分離過程。經(jīng)超濾膜處理后的含油廢水濃縮液中油的質量分數(shù)高達50%。濃縮液可以通過離心分離法進一步分離。
收集的油不能回用，但是可以通過焚燒以減少污染。超濾膜對含油廢水的處理效果與含油廢水的性質相關。
但超濾膜也有相當?shù)牟蛔阒?/span>，這主要表現(xiàn)在：
（1）小分子物質能夠透過膜，所以對COD和BOD的去除率不高。
（2）界面活性成分透過會把油分帶到透過液。
（3）膜的污染和清洗還有待研究。
3.3 反滲透
反滲透是在濃液的一邊加上比自然滲透壓更高的壓力，扭轉自然滲透方向，把濃液中的溶劑壓到半透膜的另一邊的稀溶液中，用于從溶液中清除溶解的溶質的一種分離法。反滲透膜的孔徑＜1nm，水分子能自由的通過這些孔，但溶解的離子和有機溶質不能。這些溶質或是被膜表面截留或是被水相的比膜表面更強的吸附作用吸引。由于膜、溶質和溶劑間的相互作用，水分子選擇性吸附于溶劑-膜的界面使分離得以實現(xiàn)。
與超濾相比，反滲透可用以分離分子大小大致相同的溶劑和溶質，對于COD和BOD的去除率也大為提高。但反滲透所需的工作壓力高，一般大于2.8MPa。反滲透膜很容易被污染，導致廢水處理效果和膜通量下降。因此進入反滲透裝置的廢水一般都要經(jīng)過預處理，達到一定的指標以后才可進入。
4 結語與展望
膜分離法處理含油污水具有操作簡單、分離效果良好、化學添加劑用量少、無相變、能耗低等優(yōu)點，但膜分離自身有一些缺點：如熱穩(wěn)定性差、不耐腐蝕、膜易被污染等。我們應該認識到，單一的膜分離技術并不能很好地解決含油廢水的處理問題，要把多種膜分離技術同傳統(tǒng)的氣浮、鹽析、混凝和粗?；确椒ńY合在一起，在不斷解決膜污染、膜清洗、膜通量及降低膜分離處理成本的前提下，開發(fā)新的工藝、新型膜組件和新型膜，只有這樣才能更好的處理含油廢水。
