乳化含油廢水處理新工藝
行業(yè)動(dòng)態(tài)
隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，金屬、糧油以及皮革加工，特別是石油開采，加工運(yùn)輸業(yè)等都產(chǎn)生了大量的含油廢水。目前，大水量、低濃度的含油廢水，經(jīng)過初級(jí)處理后就可以達(dá)到 排放標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)外已有較多裝置可以很好地處理此類廢水，如豎流式沉降罐、輻流式沉降罐、波紋板油水分離器等。但是小水量、高濃度、高乳化度含油廢水的處理設(shè)備仍處在研究之中若此類廢水直接排放，不僅嚴(yán)重污染環(huán)境，破壞生態(tài)平衡，還導(dǎo)致各種疾病的產(chǎn)生。另外，可回收的油類排入水體，也造成了資源的浪費(fèi)。為了保護(hù)水資源和水產(chǎn)環(huán)境，保護(hù)生態(tài)平衡和人類健康，開展小水量、高濃度、高乳化度含油廢水處理研究是十分必要的。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 實(shí)驗(yàn)水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)
實(shí)驗(yàn)所用乳化含油廢水為某石化企業(yè)車輛車間油槽車洗槽廢水，其水質(zhì)參數(shù)如表1所示。
表1：含油廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)
油品質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn) | 油（mg/L） | 懸浮物（mg/L） | pH值 |
含油廢水 | 300-1000 | 100-2000 | 8.9-9.9 |
排放標(biāo)準(zhǔn)（廠方） | 5-20 | ≤20 | 6-9 |
排放標(biāo)準(zhǔn) | 5-15 | ≤20 | 6-9 |
1.2 分析方法
含油廢水處理前后油的測(cè)定方法出自 環(huán)保局編“水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法”。
1.3 實(shí)驗(yàn)原理
1.3.1 旋分沉降法
利用進(jìn)水流速，使含油廢水造成局部渦流，曲折碰撞或用狹窄通道來捕捉細(xì)小油滴，使之聚并成較大油滴，增加油珠粒徑，進(jìn)而利用密度差，使廢水中的油、水得以分離。
1.3.2 破乳法
在含油廢水中加入破乳劑，使廢水中均勻分散的乳化小油滴失穩(wěn)、聚并，油滴達(dá)到一定粒徑后上浮。
1.3.3 過濾法
過濾法是利用顆粒介質(zhì)濾床的截流、慣性碰撞、篩分，表面吸附、聚并等機(jī)理，去除水中的油。此法主要可以去除含油廢水中的分散油和乳化油，同時(shí)也可以除去水中大部分懸浮物。
1.3.4 聚結(jié)吸附法
聚結(jié)吸附法是利用特殊材料既親油又吸油的特性，來達(dá)到油水分離的目的。當(dāng)含油廢水通過聚結(jié)吸附濾床時(shí)，由于聚結(jié)吸附材料與油具有很強(qiáng)的親和力，不同粒徑的油滴就會(huì)不斷地被吸附到其表面；同時(shí)聚結(jié)吸附材料又具有很強(qiáng)的吸油能力，當(dāng)油滴增大到一定程度時(shí)，油滴會(huì)被吸到材料內(nèi)部（分子間）。聚結(jié)吸附材料就是不斷重復(fù)以上過程，從而達(dá)到除油的目的。
2 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果討論
2.1 單級(jí)條件實(shí)驗(yàn)
2.1.1 旋分沉降
由于含油廢水中含有部分懸浮物及浮油，因此實(shí)驗(yàn)采用旋分沉降法對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，并自行設(shè)計(jì)制造了模試裝置。設(shè)備材料為有機(jī)玻璃，體積為10L，切向進(jìn)水。為了確定裝置的較佳停留時(shí)間，考察了油去除率同停留時(shí)間的關(guān)系。
由考察結(jié)果可以看出，旋分沉降裝置的水力停留時(shí)間為20-40min時(shí)，油的去除率隨著停留時(shí)間的增長而增大，停留時(shí)間為30-40min時(shí)，去除率達(dá)到極大，在此之后，盡管停留時(shí)間有所增大，但去除率變化不大。由此可以得出，裝置較佳停留時(shí)間為30-40min。
2.1.2 活性無煙煤過濾
實(shí)驗(yàn)采用不同粒徑的活性無煙煤為過濾材料，分裝2層，實(shí)驗(yàn)裝置體積為0.2-0.6L.停留時(shí)間為1-5min，過濾面積為0.002m2，過濾速率達(dá)15m/h，進(jìn)水方式為逆向上流式（相對(duì)于常規(guī)正向下流式）。在相同停留時(shí)間，相同填料的條件下，影響過濾效果的因素主要有，裝置高徑比（H/R）、無煙煤層厚度比（h1/h2）。填料粒徑比（r1/r2），實(shí)驗(yàn)就上述因素進(jìn)行了3因素8水平均勻設(shè)計(jì)，并對(duì)各水平進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。
由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在停留時(shí)間范圍為1-6min時(shí).油的去除率在85%左右；在停留時(shí)間范圍為7-12min時(shí)，油的去除率可以達(dá)到90%。由此可以得出，單級(jí)多層無煙煤濾料過濾較佳停留時(shí)間為7-10min。
2.1.3 聚結(jié)吸附材料選擇及優(yōu)化
在此實(shí)驗(yàn)中，在進(jìn)水油濃度相同的條件下，聚結(jié)吸附材料分別選用了柱狀聚丙烯、粉末聚丙烯、腈綸纖維絲、無煙煤和XYSZ-1，其中無煙煤和XYSZ-1是由無煙煤與特種吸油材料XYSZ-1（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%-2%）混合制成。設(shè)備材料為有機(jī)玻璃，體積為1-2L，進(jìn)水流量為10-30L/h。
由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在停留時(shí)間為7-10min時(shí)，柱狀聚丙烯的聚結(jié)效果較差，粉末聚丙烯、腈綸纖維絲、無煙煤與XYSZ-1的混合物除油效果基本相同，其油去除率均可以達(dá)到85%以上。但是，粉末聚丙烯由于粒度較小，非常容易流失且容易黏結(jié)，腈綸纖維絲也易黏結(jié)成團(tuán)，造成了反沖洗困難，材料的壽命縮短等問題。無煙煤與XYSZ-1的復(fù)合材料效果較好，且克服了以上常規(guī)聚結(jié)吸附材料的缺點(diǎn)。
2.2 各級(jí)除油效果
單級(jí)實(shí)驗(yàn)已確定了旋分沉降、活性無煙煤過濾、聚結(jié)吸附等單元的結(jié)構(gòu)以及較佳停留時(shí)間。為了了解三者串聯(lián)后的效果，作了串聯(lián)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，其中過濾單元采用活性無煙煤、聚結(jié)單元采用無煙煤與XYSZ-1的聚合物，進(jìn)水含油濃度為651mg/L。
申聯(lián)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)共58h，從其處理效果來看，可以分為3個(gè)不同的時(shí)間段，開始運(yùn)行期（2-6h），穩(wěn)定運(yùn)行期（6-42h）、效果下降期（42-58h）。
串聯(lián)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)中，前6h旋分沉降效果不穩(wěn)定；在6-42h旋分出水，油的去除率穩(wěn)定在70%以上，過濾部分去除油量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14%，聚結(jié)部分油去除量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.6%；42h以后，過濾部分去除油量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.1%，聚結(jié)部分油去除量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.8%。從去除率變化來看，過濾部分已達(dá)到了飽和，需要進(jìn)行反沖洗；然而聚結(jié)吸附部分去除率保持穩(wěn)定，可見XYSZ-1起到了較好的作用。
2.3 達(dá)標(biāo)穩(wěn)定運(yùn)行情況
旋分沉降、活性無煙煤過濾及聚結(jié)吸附等多級(jí)相結(jié)合，雖然各級(jí)都能達(dá)到較好的結(jié)果，且聚結(jié)吸附段有較好的穩(wěn)定性，但是乳化油廢水經(jīng)處理后仍沒有達(dá)到 排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，實(shí)驗(yàn)在旋分段加入少量的破乳劑，在進(jìn)水含油濃度為651mg/L時(shí)，加人藥劑以后，出水含油量小于15mg/L，達(dá)到了 排放標(biāo)準(zhǔn)。出水水質(zhì)較清，可回收利用。分析認(rèn)為旋分段加入破乳劑，促進(jìn)了乳化油上浮，使部分乳化油在旋分段就被去除，因此也減少了過濾及聚結(jié)吸附段的負(fù)荷。
2.4 懸浮物去除情況
洗槽含油廢水，表觀較清，廢水中懸浮物較少，本裝置一般在第1級(jí)中就可以去除廢水中的大部分懸浮物，旋分沉降出水懸浮物少于20mg/L，這就大大地提高了過濾層的效率，并延長了反沖洗
3 結(jié)論
（1）重力旋分裝置在停留時(shí)間為20-40min時(shí)，油的去除率隨著停留時(shí)間的增長而增大。停留時(shí)間為30-40min時(shí)，去除率達(dá)到極大，在此之后，油去除率變化不大。因此，此裝置較佳停留時(shí)間為30-40min。
（2）單級(jí)多層活性無煙煤濾料過濾較佳停留時(shí)間為7-10min，油去除率可達(dá)80%以上填料填充方式為雙層，2種粒度，進(jìn)水方式為上流式。
（3）以腈綸纖維絲、粉末聚丙烯、無煙煤與XYSZ-1的復(fù)合物為聚結(jié)吸附材料，油去除率可以達(dá)到85%以上，但腈綸纖維絲由于容易與重質(zhì)油黏結(jié)成團(tuán)，造成除油效率嚴(yán)重下降；粉末聚丙烯材質(zhì)輕、易流失、易堵塞。這些材料在實(shí)際應(yīng)用中仍有一定問題。
（4）串聯(lián)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)中，6-42h時(shí)，旋分出水油的去除率穩(wěn)定在73.7%以上，過濾區(qū)去除油量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.7%，聚結(jié)區(qū)去除油量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.6%；42h以后，過濾區(qū)去除油量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.1%，而聚結(jié)區(qū)去除油量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)5.8%。由此說明，XYSZ-1對(duì)進(jìn)一步去除廢水中的油有較好的作用，且過濾區(qū)的反沖洗周期為42h。
（5）乳化含油廢水處理工藝結(jié)合了旋分沉降、接觸聚結(jié)，過濾和聚結(jié)吸附等方法，達(dá)到了較好的處理效果，油的去除率大于90%，懸浮物的去除率達(dá)到了90%。此工藝的開發(fā)為小水量、高濃度含油廢水的處理提供了一條切實(shí)可行的途徑。
