根据油在水中的三种存在状态——悬浮状态、乳化状态和溶解态,及不同状态时废水的特点,阐述了不同种含油废水的主要处理方法,包括物理方法、化学方法和生物法,并且总结出了各种方法的特点及应用条件。
1含油废水的来源,危害及其形态
1.1含油废水的来源
含油废水是一种量大面广且危害严重的废水。其主要来源有石油工业的炼油厂产生的含油废水;机械制造业中产生的冷却润滑液和乳化油废水;纺织业,食品加工业,餐饮业等也会排放大量的含油废水。
1.2含油废水的危害
油类物质在水体表面形成一层薄膜,阻碍了空气中的氧气溶解于水中,致使水中溶解氧下降,水体中的浮游生物因缺氧而死亡;油膜同时也阻碍了水生植物的光合作用,影响水体自净能力。鱼,虾,贝类长时间在含油废水中生活,致使变味不宜食用。有毒有害物质可能通过鱼,贝的富集,通过食物链危害人类健康.
1.3含油废水的存在形态
根据含油废水来源和油类在水中的存在形式不同,可分为浮油、分散油、乳化油和溶解油四类:
(1) 浮油:油滴粒径一般大于100μm以连续相漂浮于水面,形成油膜或油层。
(2) 分散油:油滴粒径为10～100μm,以微小油滴悬浮于水中,不稳定。
(3) 乳化油:油滴粒径极微小,大部分为0.1～2μm,很难实现油水分离。
(4) 溶解油:油滴直径比乳化油还小,是一种以化学方式溶解的微粒分散油。
2不同形态油的常用处理方法
2.1可浮油的处理方法
(1)物理隔油。
常用的设备是隔油池,包括平流隔油池、斜板隔油池、波纹斜板隔油池。隔油池水面的浮油可利用集油管排出或采用撇渣机等专用机械撇出,而小隔油池可进行人工撇油。可去除粒径大于60μm的较大油滴和废水中的大部分固体颗粒。该方法设备简单,运行稳定,适应性强安装、管理、操作方便。但对粒径较小的油滴和固体物质去除效果较差。
(2)过滤法。
利用颗粒介质滤床的截留及惯性碰撞、筛分、表面黏附、聚并等机理,去除水中油分,一般用于二级处理或深度处理。常见的颗粒介质滤料有石英砂、无烟煤、玻璃纤维、核桃壳、高分子聚合物等。过滤法设备简单,操作方便,投资费用低。但随运行时间的增加,压力降逐渐增大,需经常进行反冲洗,以保证正常运行。该法也可用于乳化油的处理。
2.2分散油的去除
分散油的去除通常采用气浮法。此法是利用在油水悬浮液中释放出大量气泡,依靠表面张力作用将分散在水中的微小油滴粘附于气泡上,使气泡的浮力增大上浮,达到油水分离的目的。冯鹏邦等人利用新型气浮设备浮选柱处理含油污水,去除率在90%左右。该方法能耗低,成本低等。但占地面积大、药剂用量大、产生浮渣。
2.3乳化油的处理方法
(1)气浮法。
气浮技术是国内外含油废水处理中广泛使用的一种水处理技术,其原理是在水中通入空气或其它气体产生微细气泡,使水中的一些细小悬浮油珠及固体颗粒附着在气泡上,随气泡一起上浮到水面形成浮渣,上浮速度可提高近千倍,从而完成固、液分离的,该法的油水分离效率很高。根据产生气泡的方式不同,又可分为加压溶气浮选法、叶轮浮选和曝气浮选法。为提高浮选效果,可再向废水中加入无机或有机高分子絮凝剂,即为絮凝浮选法。
该法已被广泛应用于油田废水、石油化工废水、食品油生产废水等的处理。目前国内外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,如浮选池的结构已由方型改为圆形,减少了死角;采用溢流堰板排除浮渣而去掉刮泥机械,此外还研究了一些新型装置。
(2)化学法。投加药剂将废水中的污染物成分转化为无害物质,使废水得到净化的一种方法。对含油废水主要用混凝法,即向含油废水中加入絮凝剂,在水中水解后带正电荷的胶团与带负电荷的乳化油产生电中和,油粒聚集,粒径变大,同时生成絮状物吸附细小油滴,然后通过沉降或气浮的方法实现油水分离。常见的絮凝剂有聚合氯化铝(PAC)、三氯化铁、硫酸铝、硫酸亚铁等无机絮凝剂和丙烯酰胺、聚丙烯酰胺(PAM)等有机高分子絮凝剂。此法适合于靠重力沉降而不能分离的乳化状态的油滴和其它细小悬浮物。
(3)物理除油法。利用高速离心机(转速高于12 000 r·min-1)可分离水中的乳化油。出水的含油质量浓度可降至20~30 mg/L。由于该方法运行能耗较高,故限制了其应用。
(4)膜分离法。
膜分离技术是20世纪开发成功的新型高效精密分离技术,它利用筛分机理,依据溶液的特性和分子的大小,进行过滤分离。水有强极性,油是单纯的碳氢化合物,是非极性疏水物质,它们常和表面活性剂等化学物质混合,成为难以处理的油水体系。其中典型的乳化油和溶解油油滴小,表面性质复杂,而无机膜由于本身的物理、化学性质,如亲水性、荷电情况,使乳化油基于油滴尺寸被膜阻止。溶解油基于膜和溶质的分子相互作用被膜阻止,从而使油水体系实现分离净化。
膜法处理含乳化油废水,一般可不经过破乳过程直接实现油水分离,并且在膜法分离油水过程中不产生含油污泥,浓缩液可焚烧处理。透过流量和水质较稳定,不随进水中油浓度波动而变化。特别适合于高浓度乳化油废水的处理[2]。膜分离技术具有操作简单,分离效果好,可回收油等优点。但所用膜污染严重,不易清洗,运行费用较高,需要进一步开发性能优良的膜材料和膜污染控制技术,以降低成本。其发展趋势是各种膜处理方法相互结合或与其它方法结合,如将超滤与微滤结合、膜分离法与电化学法相结合等,以达到最佳处理效果。
2.4溶解油的处理方法
(1)生物法。含油废水处理常用的是A/O厌氧好氧两段式工艺。
首先废水进入厌氧段,在无分子态氧条件下,通过厌氧微生物(包括兼性微生物)作用,水解酸化将废水中难降解的有机物转化为易降解的有机物,把长链的有机物转化为短链的脂肪酸、醇类、醛类等简单的有机物,从而提高废水的可生化性。废水在厌氧菌作用下可以去除一部分COD,同时在产氢及甲烷菌的作用下,部分有机物被分解转化为氢气、甲烷、二氧化碳等。
其次废水进入好氧段,在充足供氧的条件下,废水中的脂肪酸、醇类、醛类、短链烃被好氧微生物氧化成为二氧化碳、水等无机物,从而降低废水中的COD及含油量。为了提高反应器内的生物量,可以在反应池内加入一些弹性填料,使池内既有均匀分布的生物膜,又有大量的悬浮污泥,增加了反应池内的生物量,极大地强化了处理能力,增强A/O的耐冲击负荷能力。
(2)吸附法。
吸附法是利用亲油性材料,吸附废水中的溶解油及其它溶解性有机物。最常用的吸油材料是活性炭,可吸附废水中的分散油、乳化油和溶解油。该法吸附能力强,使用范围广,但是成本高,吸附剂再生困难。
含油废水处理工艺系统 含油废水处理方法很多，但是单一的处理方法具有很大的局限性，因此要综合物理，化学生物处理法开发出一套除油工艺系统，提高除油效果，使出水水质符合排放标准。对含油废水采用隔油—气浮—厌氧—好氧生物滤池等进行连续处理。结果表明,该处理工艺具有处理效果好、出水水质稳定(达GB8978-1996中的一级标准)、操作管理方便等优点,是处理含油废水的有效方法之一。
3.1 隔油
该废水中含有大量悬浮状态的油,因此在此工段采用隔油池去除大部分悬浮状态的油分,并通过机械的方式定期去除,减少对后续工段的负荷冲击,为后面的生化部分创造条件,同时该工段的收集的油可以出售,从而可以补偿一部分运行费用,降低运行成本
3.2 气浮
通过隔油池去除了大部分的悬浮状态的油,但是污水中同时还含有大量分散状态的油和乳化状态的油,因此在此工段采用一体式加药气浮池对该污水进一步处理,
一是可以通过气浮池产生的微小气泡将分散状态的油浮至液面通过刮板进行去除,
二是可以通过气浮池产生的微小气泡的扰动作用使废水中油泥不断的相互摩擦使泥与其表面上吸附的油分分离开,并通过小气泡将油分浮至液面上,固体颗粒沉到池底通过污泥泵定期排放,
三是可以通过向污水中加入絮凝剂聚合氯化铝和助凝剂聚丙烯酰胺,促使小油滴颗粒粘附于絮体上,形成比重小于水的浮体上浮水面,从而使油水分离.气浮装置的浮渣刮进污泥干化池,干化后泥饼外运.
3.3 厌氧处理
该阶段的污水中含有少量的油分、化工原料及生活污水,在此工段将生活污水与含油污水汇到一起的目的是为厌氧菌提供合适的COD∶N∶P的比例,这样可以使厌氧菌更好的生长并发挥其高COD去除率的作用.生化装置中的微生物需要维持在一定的温度才可以发挥其最大的作用,该项目位于江边,冬季温度比较低,需要考虑冬季保温的问题,因此采用地下构筑物的方式,构筑物上部可种植草坪,同时选用钢混作为主体构筑物的材质.
3.4 好氧处理
该阶段的综合污水COD值相对比较低,因此采用好氧生物滤池进一步去除污水中的COD,主要设备采用上向流曝气生物滤池(BAF).滤料粒径小,对气泡起到切割和阻挡作用,加大了气液接触面积,提高了氧利用率;容积负荷高,反应器所需容积小;生物量高,生物膜更新快,抗冲击负荷性能好;集生物降解和固液分离于一体,其后不需设二次沉淀池,节约了占地面积和基建投资.由鼓风机往BAF装置内充氧,提供微生物生长所需的溶解氧;定期启动反冲洗泵、切换风机分别对各BAF池进行反冲洗;BA装置的反冲洗水及污泥干化池的滤液自流至隔油调节池重新处理.
4结语
目前对含油废水的处理方法有很多,但如果只单一的用一种方法,具有很大局限性。随着人们对环境要求的提高,含油废水处理方法的发展趋势主要集中在:
(1)在现有工艺和技术的基础上开发新型,高效,稳定的处理方法和系统。
(2)采用多种方法相结合的工艺,充分发挥每一种方法的优势,避免其局限性。
(3)深入探索除油机理,为实现效率高,成本低的工艺提供理论依据。
(4)减少含油废水存在量的最根本最有效的方法就是从源头减少污染,重视清洁生产。
(5)水是人类宝贵的资源,但是可利用水却以超快的速度在减少,每天都有大量水被污染。因此我们应尽量使处理后的含油废水达到回用标准。