一、含油废水的(de)定义(yì)
含油废水是指:含(hán)有脂(zhī)(脂(zhī)肪(fáng)酸、皂类、脂肪、蜡等)及各种油类(矿物油(yóu)、动植物油)的废(fèi)水。含油废水的特点是COD、BOD高,有(yǒu)一定的气味和色度、易燃、易氧(yǎng)化分解(jiě),一般(bān)比水轻、难溶于水,含(hán)油废水是一种量大面广且危害严重的工业废水,其污染主要表现在以下几(jǐ)个(gè)方面:
1、恶(è)化水质、危害(hài)水产资(zī)源;
2、危害人体健康;
3、污染大(dà)气(qì);
4、影响农作物生产;
5、影响自然(rán)景观;
6、影响洁净(jìng)的自然水源。
鉴于含油(yóu)废水(shuǐ)的污染性(xìng),我国规定含油废(fèi)水最(zuì)高允许(xǔ)排放浓度为1mg/L。
二、油在水(shuǐ)中的存在形式
1、悬(xuán)浮油:粒度≥100μm,静置后能较(jiào)快上浮,以连(lián)续相的油(yóu)膜漂浮在水(shuǐ)面上;
2、分散油:粒度为10-100μm,悬浮、弥散在水箱中,在足(zú)够时间(jiān)静置或外力的作(zuò)用,可凝聚成较(jiào)大的油滴上浮到水面,也可(kě)能进一(yī)步(bù)变(biàn)小,转(zhuǎn)化(huà)成乳化油;
3、乳化油:粒度为0.1-10μm(极微细的(de)油滴),由(yóu)于油(yóu)-水界面有表面(miàn)活性剂的影响(xiǎng),以水包油的形式(shì)稳定地分散在水中,单纯用静置的方(fāng)法(fǎ)很难实现油水分离。
一(yī)般(bān)的含油废水中,上述3种油不(bú)一定都会存在,但是在代(dài)表性行业,例如电镀废(fèi)水中则都存(cún)在(zài),油脂浓度一般在300-500mg/L,其中乳化油所占比例最大(dà)。
对于(yú)含油废水的处理方法(fǎ),总(zǒng)结起来(lái)有(yǒu)以下10种常见方(fāng)法(fǎ):
1、沉降分离法
沉降分(fèn)离法是利用(yòng)油水两相(xiàng)的密度差(chà)及油和水的不相溶性进行分离(lí)的,属一级处理。沉(chén)降分离在隔(gé)油池中进行,常(cháng)见的有平流式、平行板式、波纹板式(shì)等型式。平(píng)流式隔油池的设计主要(yào)基于斯托克斯公(gōng)式,由公式可求得一定表面积的隔油池(chí)所能(néng)除去的最小油滴直径。隔(gé)油池水流(liú)状(zhuàng)态对除油能(néng)力和效(xiào)果也有很大影响,最好(hǎo)的水流状态是层流(liú)状态,它有利于油滴(dī)的上升(shēng)和固相的沉降。
2、粗粒化法(fǎ)
利(lì)用(yòng)油水两相对聚结材料亲和力的不同来进行(háng)分(fèn)离。含油废(fèi)水通过粗粒化材料(liào)时,其中细(xì)小的油滴聚结成较大的(de)油粒,从而加大上浮速度,属二级处理。
粗粒(lì)化法是将材料填充于粗粒化装置中(zhōng),当废水通(tōng)过(guò)时可(kě)以去除其中的分散油。该技术关键是粗(cū)粒化材料,材料的(de)形(xíng)状主要有纤维状(zhuàng)和颗(kē)粒。常用的亲水性材料是在聚酰胺、聚乙烯醇、维尼纶等纤(xiān)维内引入(rù)酸基(磺(huáng)酸基、磷(lín)酸基等)和盐(yán)类,亲油性材料主要有蜡状球,聚烯系或聚苯乙烯系球体(tǐ)或(huò)发泡体(tǐ),聚(jù)氨酯发(fā)泡体(tǐ)等,有学者认为其接(jiē)触角小(xiǎo)于7°为好。
通过污水在粗粒化前后(hòu)油珠粒径分布的变(biàn)化(huà)来判(pàn)定(dìng)除油(yóu)效果及工艺可行性,主要评(píng)价指标为油(yóu)的去除率及(jí)出水含油(yóu)。
粗粒(lì)化法无需外加化学试剂,无二次污染,设备占地面积小,基(jī)建费用较低。
但(dàn)用(yòng)此法处(chù)理含油废水要(yào)求进口浓度较低,因此(cǐ)进入(rù)设备前的含油废水(shuǐ)必(bì)须经预处(chù)理(lǐ),否则出(chū)水(shuǐ)油浓度较高(一般高于10mg/L),常需再(zài)进行深度处理。
3、过滤(lǜ)法
利用颗粒介质滤(lǜ)床(chuáng)的截留及惯性碰(pèng)撞、筛分(fèn)、表面黏附(fù)、聚并等机(jī)理,去除水中油份,一般用(yòng)于二级处(chù)理或深度处理。常(cháng)见的颗粒介质滤料有石英砂、无烟(yān)煤、玻璃纤维、高分子聚合(hé)物等(děng)。
对某机(jī)车(chē)厂(chǎng)含油废水先经隔油、混凝(níng)沉淀、再经(jīng)过(guò)滤,出(chū)水各项(xiàng)指标均达排(pái)放标准,油去除率(lǜ)可达95%,完全可用于有关生产车间。
过滤法(fǎ)设备简单、操作方便,投资费用低。但(dàn)随运行时间(jiān)的增加,压力下降逐渐增大,需经(jīng)常(cháng)进行反(fǎn)冲(chōng)洗,以保证(zhèng)正常运行。
4、膜分离(lí)法
膜分离法是S.Sourirajan所开(kāi)拓,并在近20多(duō)年来(lái)迅(xùn)速发展起来的分离技术(shù)。
膜分离法处理含油废水是利(lì)用多孔薄膜为(wéi)分离介质,截留(liú)含(hán)油废(fèi)水中(zhōng)的油(yóu)及表(biǎo)面活性(xìng)剂(jì)而使水分子(zǐ)通(tōng)过,达到油(yóu)水分离目的(de)。膜分离技术(shù)的关键是(shì)膜和(hé)组件的选择(zé)。
膜材料可分(fèn)为髙(gāo)分子膜和无机膜,常用的高分(fèn)子膜有醋酸纤(xiān)维膜、聚砜膜(mó)、聚丙烯膜、聚偏氟(fú)乙烯膜等;常用(yòng)的无机(jī)膜材料有氧化铝、氧化锆、氧化钛等(děng)。按(àn)孔径大小又可分微滤、超滤、反渗(shèn)透等。最适合(hé)于(yú)排(pái)放要求高、处(chù)理(lǐ)量不大(dà)的含油废水。
5、浮(fú)选法
浮选法是利(lì)用油珠粘(zhān)附于水中的微(wēi)气泡后使浮(fú)力增大(dà)而浮上分离,主要用来(lái)处(chù)理含油废水中靠重力分离自然(rán)上浮难以去除的分(fèn)散油、乳化(huà)油和细小的悬浮(fú)固(gù)体物(要投放无机或有机的絮(xù)凝剂)。
由于空气微泡(pào)由(yóu)非极性分子组成,能与水性的油结合在(zài)一起,带着(zhe)油滴一起上升,上(shàng)浮速度可提高近千倍,所以油水分离效(xiào)率很髙。根据产生气泡的(de)方式不同,又可分为加压溶气浮选(xuǎn)法、叶轮浮选法和曝气浮选(xuǎn)法。
为提高(gāo)浮选效果,可再向废水(shuǐ)中加入无(wú)机或有机高分(fèn)子絮凝剂,即为(wéi)絮(xù)凝浮选法,则对油(yóu)水分离的效果还会提高。目前(qián)该(gāi)法已被广泛应用于油田废水石(shí)油化工废水、食品(pǐn)油生产(chǎn)废水等的处理、工(gōng)艺(yì)较为成熟。
6、吸附法(fǎ)
吸附法是利用多孔固体吸附(fù)剂对含(hán)油废水中的溶解油及其它溶(róng)解性有机物进(jìn)行(háng)表面吸附(fù)。常用(yòng)的吸附(fù)剂有活性炭,活(huó)性炭不仅对油有很好的(de)吸附性能,而且能同(tóng)时有效地(dì)吸附废水(shuǐ)中的其(qí)它有机(jī)物,但(dàn)吸附容量有限(xiàn)(对油(yóu)一般为30—80mg/g),且(qiě)成(chéng)本(běn)高,再生(shēng)困(kùn)难,限制了它的应用。
经吸附(fù)法(fǎ)处理后出水油含量可在5mg/L以下,因此(cǐ)吸附法(fǎ)一般只用于含油废水(shuǐ)的深度处(chù)理。徐根良(liáng)等对(duì)拆船厂(chǎng)含油废水进行处理,出水油含量在5mg/L以下,多数在1mg/L以下。所用吸附(fù)剂(jì)为改性膨润土、磺化煤、废旧活性炭、碎焦炭、有机纤维等易得原料。
7、凝(níng)聚(jù)法
凝聚法(fǎ)是向废水中投加一(yī)定比例的絮凝剂,在废水中生成亲油性的絮状物,使微水油(yóu)滴吸附于其上,然(rán)后(hòu)用沉(chén)降或气浮的方(fāng)法将油分去除(chú)。
常(cháng)用的有硫酸铝(lǚ)、硫酸亚铁、三(sān)氯化铁、聚合氯(lǜ)化铝、聚(jù)合氯化铝等无机絮(xù)凝(níng)剂和聚丙烯酰胺、丙烯酰(xiān)胺等有机絮凝剂,不同絮凝剂的PH值使用范围不同。
为加(jiā)强(qiáng)絮凝效果,往(wǎng)往两个絮凝剂复合使用(yòng)。此法投药量(liàng)大,排渣量大,适用于处理废水量很(hěn)大,而含油量较少(shǎo)的乳物油或其它(tā)细小悬浮物。
8、盐析法
盐析法是向废水中投加无机盐(yán)类电解质。电解质把(bǎ)油珠扩散层的阳离子(zǐ)全部被赶到了(le)吸附层中,导致(zhì)双电层破坏,油珠则变成中(zhōng)性(xìng),油珠间吸(xī)引力(lì)恢(huī)复(fù)而相互聚并,从(cóng)而达到破乳目(mù)的。
常用的电解质是钙、镁、铝的盐类,它(tā)既(jì)可中和电荷又(yòu)可转换表面活性剂(jì)性质,使处(chù)理效果提高。盐(yán)析法(fǎ)投盐量一般在(zài)1%-5%之间,经盐析法处理(lǐ)后,出水油的含(hán)量一般大于10mg/L。但该法聚析速度慢,沉降分离(lí)时间长,设备占地面积(jī)大,而且对由表面(miàn)活(huó)性剂(jì)稳定的含(hán)油乳状(zhuàng)液的处理效果不好。
9、电解法
电解法包括电解凝聚吸(xī)附法和电解浮上法。电解凝(níng)聚吸附是利(lì)用溶(róng)解性电极电解乳(rǔ)化油(yóu)废水(shuǐ)。从溶解(jiě)性阳(yáng)极(jí)(Fe或Al)溶解出金属离子,金属离子发生水解作用生成氢氧化物吸附、凝聚乳化油和溶解油,然后沉(chén)降除去油分。
此法主要适用于机加工工业中(zhōng)冷却(què)润滑液在化学絮凝后的二级(jí)处理。电(diàn)解凝聚吸附法(fǎ)具有占地(dì)面积小(xiǎo)、操作(zuò)简单、处理效果(guǒ)好、浮渣量(liàng)相对较少(shǎo)等优点,但(dàn)它存在阳极金属消(xiāo)耗量大、需大量盐(yán)类(lèi)作辅助药剂、耗电量高、运(yùn)行费用较高等缺点(diǎn),此外,对存在的阳极钝化问题(tí)虽研究较多(duō),但仍未根本解决。
10、生物化学(xué)法
生物化学法(fǎ)去除(chú)水中溶解油的效果很好,但(dàn)是不能去除分(fèn)散油和悬(xuán)浮(fú)油,一旦系统中(zhōng)进入了(le)后两者油,会(huì)对整个(gè)生(shēng)化系统带来很大的冲击,所以应(yīng)用(yòng)生化法处理含油废水时,一定要做好预(yù)处理工作,把水中的悬浮油和分散油去掉后(hòu)。