對(duì)含油廢水處理方法的新探索
行業(yè)動(dòng)態(tài)
含油廢水面廣量大，在石油開(kāi)采、石油煉制、石油化工、油品貯運(yùn)、油輪事故、輪船航運(yùn)、車輛清洗、機(jī)械制造、食品加工等過(guò)程中均會(huì)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(lái)越大，但由于各種技術(shù)的限制和管理落后等原因，大量油品進(jìn)入水體。因其表層的油膜會(huì)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(yán)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%。可浮油常采用撈撇等手段在隔油池中去除。
（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(zhì)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(guò)程中被葉輪機(jī)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(guò)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(jī)物，油分以微米數(shù)量級(jí)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(shù)按其作用原理和去除對(duì)象一般可分為物理化學(xué)法（主要有氣浮法、膜分離法、吸附法、粗?；ǖ?/span>）、化學(xué)法（主要有化學(xué)絮凝法、化學(xué)氧化法、電化學(xué)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(jī)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(fèi)用高，水也不能回用，從環(huán)境保護(hù)和節(jié)省能源的角度考慮，要求有新的方法對(duì)含油廢水進(jìn)行處理。膜分離法處理廢水技術(shù)也就應(yīng)運(yùn)而生。
3 膜分離法處理含油廢水
作為一種新型的分離技術(shù)，膜分離技術(shù)既能對(duì)廢水進(jìn)行有效的凈化，又能回收一些有用物質(zhì)，同時(shí)具有節(jié)能、無(wú)相變、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便等特點(diǎn)，因此在廢水處理中得到了廣泛的應(yīng)用，并顯示了廣闊的發(fā)展前景。膜法進(jìn)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(guò)流量和水質(zhì)基本不變，便于操作。
（4）膜法一般只需壓力循環(huán)廢水，設(shè)備費(fèi)用和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)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(yīng)用的膜分離過(guò)程主要有微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）和反滲透（RO）。它們的分離過(guò)程及其傳質(zhì)機(jī)理見(jiàn)表1。
表1：幾種主要的膜分離過(guò)程。
膜過(guò)程 | 推動(dòng)力 | 傳遞機(jī)理 | 透過(guò)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(guò)截留相對(duì)分子質(zhì)量的分子 | 非對(duì)稱性膜 |
納濾 | 壓力差 | 分子大小及電荷 | 水、一價(jià)離子 | 多價(jià)離子、有機(jī)物 | 復(fù)合膜 |
反滲透 | 壓力差 | 溶劑的擴(kuò)散傳遞 | 水、溶劑 | 溶質(zhì)、鹽 | 非對(duì)稱性膜、復(fù)合膜 |
電滲析 | 電位差 | 電解質(zhì)離子的選擇傳遞 | 電解質(zhì)離子 | 非電解質(zhì)、大分子物質(zhì) | 離子交換膜 |
3.1 微濾
微濾技術(shù)是目前所有膜技術(shù)中應(yīng)用較廣泛的一種膜分離技術(shù)。其過(guò)濾原理和普通過(guò)濾相似，屬于篩網(wǎng)過(guò)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(guò)濾0.1～10μm大小的顆粒、細(xì)菌、膠體。微濾法處理含油廢水時(shí)，主要濾掉廢水中大顆粒物質(zhì)及固體懸浮物。微濾具有操作壓力低（＜0.2MPa），對(duì)水質(zhì)的適用性強(qiáng)、占地面積小的優(yōu)點(diǎn)。但微濾膜用于含油廢水的處理還處于工業(yè)試驗(yàn)階段，這主要是因?yàn)椋?/span>
（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(zhǎng)時(shí)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(yīng)用是有很大發(fā)展前景的，但關(guān)鍵在不斷研究解決以上三個(gè)方面的問(wèn)題。
3.2 超濾
超濾又稱為超過(guò)濾，其分離原理一般認(rèn)為是篩分過(guò)程。當(dāng)液體混合物在一定壓力下流經(jīng)膜表面時(shí)，小分子溶質(zhì)透過(guò)膜（稱為超濾液），而大分子物質(zhì)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(shí)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(zhì)和微粒。
超濾膜也屬于壓力驅(qū)動(dòng)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(zhì)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(gè)數(shù)量級(jí)。超濾膜分離與膜的孔徑、溶質(zhì)-膜的相互作用和大分子的形狀和粒徑有關(guān)。為獲得較大分離效果，待分離的溶質(zhì)分子至少要比溶劑的分子大10倍。
超濾過(guò)程是一種無(wú)相變的，非破壞性的分離過(guò)程。經(jīng)超濾膜處理后的含油廢水濃縮液中油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)50%。濃縮液可以通過(guò)離心分離法進(jìn)一步分離。
收集的油不能回用，但是可以通過(guò)焚燒以減少污染。超濾膜對(duì)含油廢水的處理效果與含油廢水的性質(zhì)相關(guān)。
但超濾膜也有相當(dāng)?shù)牟蛔阒?/span>，這主要表現(xiàn)在：
（1）小分子物質(zhì)能夠透過(guò)膜，所以對(duì)COD和BOD的去除率不高。
（2）界面活性成分透過(guò)會(huì)把油分帶到透過(guò)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(zhuǎn)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(zhì)的一種分離法。反滲透膜的孔徑＜1nm，水分子能自由的通過(guò)這些孔，但溶解的離子和有機(jī)溶質(zhì)不能。這些溶質(zhì)或是被膜表面截留或是被水相的比膜表面更強(qiáng)的吸附作用吸引。由于膜、溶質(zhì)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(shí)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(zhì)，對(duì)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(dǎo)致廢水處理效果和膜通量下降。因此進(jìn)入反滲透裝置的廢水一般都要經(jīng)過(guò)預(yù)處理，達(dá)到一定的指標(biāo)以后才可進(jìn)入。
4 結(jié)語(yǔ)與展望
膜分離法處理含油污水具有操作簡(jiǎn)單、分離效果良好、化學(xué)添加劑用量少、無(wú)相變、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，但膜分離自身有一些缺點(diǎn)：如熱穩(wěn)定性差、不耐腐蝕、膜易被污染等。我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，單一的膜分離技術(shù)并不能很好地解決含油廢水的處理問(wèn)題，要把多種膜分離技術(shù)同傳統(tǒng)的氣浮、鹽析、混凝和粗?；确椒ńY(jié)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(kāi)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。
