乳化含油廢水處理新工藝
行業(yè)動態(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)過初級處理后就可以達到 排放標準。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備仍處在研究之中若此類廢水直接排放，不僅嚴重污染環(huán)境，破壞生態(tài)平衡，還導致各種疾病的產(chǎn)生。另外，可回收的油類排入水體，也造成了資源的浪費。為了保護水資源和水產(chǎn)環(huán)境，保護生態(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 實驗部分
1.1 實驗水質及排放標準
實驗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，其水質參數(shù)如表1所示。
表1：含油廢水水質及排放標準
油品質及排放標準 | 油（mg/L） | 懸浮物（mg/L） | pH值 |
含油廢水 | 300-1000 | 100-2000 | 8.9-9.9 |
排放標準（廠方） | 5-20 | ≤20 | 6-9 |
排放標準 | 5-15 | ≤20 | 6-9 |
1.2 分析方法
含油廢水處理前后油的測定方法出自 環(huán)保局編“水和廢水監(jiān)測分析方法”。
1.3 實驗原理
1.3.1 旋分沉降法
利用進水流速，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小油滴，使之聚并成較大油滴，增加油珠粒徑，進而利用密度差，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，油滴達到一定粒徑后上浮。
1.3.3 過濾法
過濾法是利用顆粒介質濾床的截流、慣性碰撞、篩分，表面吸附、聚并等機理，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，同時也可以除去水中大部分懸浮物。
1.3.4 聚結吸附法
聚結吸附法是利用特殊材料既親油又吸油的特性，來達到油水分離的目的。當含油廢水通過聚結吸附濾床時，由于聚結吸附材料與油具有很強的親和力，不同粒徑的油滴就會不斷地被吸附到其表面；同時聚結吸附材料又具有很強的吸油能力，當油滴增大到一定程度時，油滴會被吸到材料內(nèi)部（分子間）。聚結吸附材料就是不斷重復以上過程，從而達到除油的目的。
2 實驗與結果討論
2.1 單級條件實驗
2.1.1 旋分沉降
由于含油廢水中含有部分懸浮物及浮油，因此實驗采用旋分沉降法對其進行預處理，并自行設計制造了模試裝置。設備材料為有機玻璃，體積為10L，切向進水。為了確定裝置的較佳停留時間，考察了油去除率同停留時間的關系。
由考察結果可以看出，旋分沉降裝置的水力停留時間為20-40min時，油的去除率隨著停留時間的增長而增大，停留時間為30-40min時，去除率達到極大，在此之后，盡管停留時間有所增大，但去除率變化不大。由此可以得出，裝置較佳停留時間為30-40min。
2.1.2 活性無煙煤過濾
實驗采用不同粒徑的活性無煙煤為過濾材料，分裝2層，實驗裝置體積為0.2-0.6L.停留時間為1-5min，過濾面積為0.002m2，過濾速率達15m/h，進水方式為逆向上流式（相對于常規(guī)正向下流式）。在相同停留時間，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），實驗就上述因素進行了3因素8水平均勻設計，并對各水平進行了實驗。
由實驗結果可以看出，在停留時間范圍為1-6min時.油的去除率在85%左右；在停留時間范圍為7-12min時，油的去除率可以達到90%。由此可以得出，單級多層無煙煤濾料過濾較佳停留時間為7-10min。
2.1.3 聚結吸附材料選擇及優(yōu)化
在此實驗中，在進水油濃度相同的條件下，聚結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（質量分數(shù)為1%-2%）混合制成。設備材料為有機玻璃，體積為1-2L，進水流量為10-30L/h。
由實驗結果可以看出，在停留時間為7-10min時，柱狀聚丙烯的聚結效果較差，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，腈綸纖維絲也易黏結成團，造成了反沖洗困難，材料的壽命縮短等問題。無煙煤與XYSZ-1的復合材料效果較好，且克服了以上常規(guī)聚結吸附材料的缺點。
2.2 各級除油效果
單級實驗已確定了旋分沉降、活性無煙煤過濾、聚結吸附等單元的結構以及較佳停留時間。為了了解三者串聯(lián)后的效果，作了串聯(lián)運行實驗，其中過濾單元采用活性無煙煤、聚結單元采用無煙煤與XYSZ-1的聚合物，進水含油濃度為651mg/L。
申聯(lián)運行實驗共58h，從其處理效果來看，可以分為3個不同的時間段，開始運行期（2-6h），穩(wěn)定運行期（6-42h）、效果下降期（42-58h）。
串聯(lián)運行實驗中，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量分數(shù)為14%，聚結部分油去除量的質量分數(shù)為5.6%；42h以后，過濾部分去除油量的質量分數(shù)為1.1%，聚結部分油去除量的質量分數(shù)為5.8%。從去除率變化來看，過濾部分已達到了飽和，需要進行反沖洗；然而聚結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 達標穩(wěn)定運行情況
旋分沉降、活性無煙煤過濾及聚結吸附等多級相結合，雖然各級都能達到較好的結果，且聚結吸附段有較好的穩(wěn)定性，但是乳化油廢水經(jīng)處理后仍沒有達到 排放標準。因此，實驗在旋分段加入少量的破乳劑，在進水含油濃度為651mg/L時，加人藥劑以后，出水含油量小于15mg/L，達到了 排放標準。出水水質較清，可回收利用。分析認為旋分段加入破乳劑，促進了乳化油上浮，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吸附段的負荷。
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 結論
（1）重力旋分裝置在停留時間為20-40min時，油的去除率隨著停留時間的增長而增大。停留時間為30-40min時，去除率達到極大，在此之后，油去除率變化不大。因此，此裝置較佳停留時間為30-40min。
（2）單級多層活性無煙煤濾料過濾較佳停留時間為7-10min，油去除率可達80%以上填料填充方式為雙層，2種粒度，進水方式為上流式。
（3）以腈綸纖維絲、粉末聚丙烯、無煙煤與XYSZ-1的復合物為聚結吸附材料，油去除率可以達到85%以上，但腈綸纖維絲由于容易與重質油黏結成團，造成除油效率嚴重下降；粉末聚丙烯材質輕、易流失、易堵塞。這些材料在實際應用中仍有一定問題。
（4）串聯(lián)運行實驗中，6-42h時，旋分出水油的去除率穩(wěn)定在73.7%以上，過濾區(qū)去除油量的質量分數(shù)為13.7%，聚結區(qū)去除油量的質量分數(shù)為5.6%；42h以后，過濾區(qū)去除油量的質量分數(shù)為1.1%，而聚結區(qū)去除油量的質量分數(shù)可達5.8%。由此說明，XYSZ-1對進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合了旋分沉降、接觸聚結，過濾和聚結吸附等方法，達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可行的途徑。
