陶瓷平板膜處理含油廢水過(guò)程中混凝劑的選擇
行業(yè)動(dòng)態(tài)
油田開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的含油廢水，其SS喝含油量較高，如果直接排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因而含油廢水處理問(wèn)題一直受到廣泛關(guān)注。
實(shí)驗(yàn)在陶瓷平板膜過(guò)濾裝置的基礎(chǔ)上，通過(guò)投加混凝劑的方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于SS和油的有效去除。目前，含油廢水工藝技術(shù)中較常用到的混凝劑主要有無(wú)機(jī)混凝劑、有機(jī)混凝劑、復(fù)合混凝劑：
（1）無(wú)機(jī)混凝劑中鋁鹽混凝劑處理效果好，腐蝕也比較小，實(shí)驗(yàn)采用聚合氯化鋁（PAC），其礬花形成快，粒重易沉淀，在達(dá)到同等效果的情況下投加量比硫酸鋁少。鐵鹽混凝劑形成的絮體較大且密實(shí)，比較容易沉淀，生成的絮體礬花又可吸附去除水中難降解的油類和聚合物。
（2）有機(jī)混凝劑對(duì)水樣中的膠體微粒通過(guò)的吸附橋作用進(jìn)行絮凝。聚丙烯酰胺（PAM）是合成有機(jī)高分子絮凝劑，具有絮凝、增粘（稠）性、表面活性性能等特點(diǎn)。
（3）復(fù)合絮凝劑是由幾種絮凝劑混合相互協(xié)調(diào)而成，應(yīng)用更加廣泛。
陳國(guó)麗等研制的PCM復(fù)合絮凝劑，用于處理奧里乳化油船舶壓載廢水。當(dāng)使用量為180～200mg/L時(shí)滿足 排放標(biāo)準(zhǔn)（≤10mg/L）。王博等用由鋁、硅、磷等多組分高分子化合物和添加劑組成的Z劑用于處理中原油田采油七廠廢水。處理后水中總鐵質(zhì)量濃度≤0.5mg/L，Ca2+、Mg2+的質(zhì)量濃度由1875mg/L降低到350mg/L。
文中采油陶瓷平板膜過(guò)濾裝置，加上外投混凝劑的方法處理含油廢水，希望以此來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)處理工藝中的粗濾、精濾、氣浮等步驟。該實(shí)驗(yàn)通過(guò)檢測(cè)處理前后的SS和含油量，來(lái)選擇較佳的混凝劑及其投加量。
1 材料與方法
1.1 實(shí)驗(yàn)水質(zhì)
實(shí)驗(yàn)所用原水直接取自沈陽(yáng)采油廠浮選前的生產(chǎn)用水，其含油量15～35mg/L，懸浮物30～60mg/L，濁度150～200NTU，pH為7.2～8.0，溫度47～50℃。
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
通過(guò)選用鋁系、鐵系和有機(jī)高分子中具有代表性的聚合氯化鋁（PAC）、三氯化鐵（FeCl3）和聚丙烯酰胺（PAM）及其兩兩組合進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。具體編號(hào)為：①FeCl3；②PAC；③PAM；④PAC+PAM（質(zhì)量比為1：1）；⑤FeCl3+PAC（質(zhì)量比為1：1）；⑥FeCl3+PAM（質(zhì)量比為1：1）。
配置5mg/mL對(duì)應(yīng)編號(hào)下藥劑500mL，將其置于六聯(lián)攪拌器下，先快速攪拌，后慢速攪拌，靜置后，分別從各個(gè)燒杯中低于液面2cm處取上清液，測(cè)其含油量和SS。藥劑的投加量控制在10～70mg/L范圍內(nèi)，10為1個(gè)梯度，即可得出在投藥量10～70mg/L為較佳投加量。用紫外分光光度計(jì)通過(guò)石油醚和鹽酸對(duì)雜質(zhì)的萃取檢測(cè)含油廢水中SS和油的去除率，以這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)來(lái)反應(yīng)混凝劑對(duì)含油廢水的處理效能，SS和油的去除率越高，混凝劑的處理效果越好。
2 結(jié)果與討論
2.1 單步化學(xué)混凝的選擇
文中初步選擇了具有代表性的鋁系、鐵系和有機(jī)高分子中具有代表性的聚合氯化鋁（PAC）、三氯化鐵（FeCl3）和聚丙烯酰胺（PAM），考察不同混凝劑、不同投加量的含油廢水對(duì)SS和油的去除率。
在投加量為10～70mg/L的情況下，以10mg/L為起點(diǎn)，PAM隨著投藥量的增加對(duì)油和SS的去除率呈下降趨勢(shì)，而其他2種藥劑都是隨著投藥量的增加對(duì)油和SS的去除率呈上升趨勢(shì)。在投藥量為10～70mg/L時(shí)，就SS去除率而言，FeCl3混凝劑在21.28%～63.8%變化，在投藥量為70mg/L的時(shí)候達(dá)到較大，PAC混凝劑在12.94%～59.94%變化，在投藥量為70mg/L的時(shí)候達(dá)到較大。而就油的去除率而言，FeCl3混凝劑在24.63%～52.35%區(qū)間變化，在投藥量為50mg/L的時(shí)候達(dá)到較大，PAC混凝劑在19.23%～46.94%變化，在投藥量為50mg/L的時(shí)候達(dá)到較大。
FeCl3和PAC這2種混凝劑對(duì)廢水的處理效果的影響差別不明顯，FeCl3的處理效果稍好于PAC，FeCl3對(duì)SS和油的去除率略高于PAC。這主要是因?yàn)槿然F投入廢水后，其水解能力更強(qiáng)，能產(chǎn)生更多的沉淀充分發(fā)揮網(wǎng)捕卷掃的作用。PAM是一種高分子合成有機(jī)物，它能夠在膠粒之間形成更大的絮體并由此產(chǎn)生更為強(qiáng)烈的表面吸附力，促進(jìn)凝聚的作用同時(shí)能明顯改善絮體的結(jié)構(gòu)，但是單獨(dú)使用效果不佳。
2.2 復(fù)合化學(xué)混凝的選擇
陶瓷膜單步化學(xué)清洗去除率接近60%，遠(yuǎn)不能達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)的要求，因此，需探索各種清洗試劑聯(lián)合使用，進(jìn)行復(fù)合清洗，提高對(duì)SS和油的去除率。復(fù)合清洗的原則是將單步清洗的較佳方案作為復(fù)合清洗每一步的選擇基礎(chǔ)。
在投藥量為10～70mg/L的情況下，以10mg/L為起點(diǎn)，藥劑都是隨著投藥量的增加對(duì)油和SS的去除率呈上升趨勢(shì)，且這3種復(fù)合藥劑的投加量達(dá)到一定的數(shù)值后趨于平穩(wěn)甚至有略微的下降趨勢(shì)。PAC+PAM混凝劑在65.12%～86.02%變化，在投藥量為50mg/L的時(shí)候達(dá)到較大；FeCl3+PAC混凝劑在13.08%～62.33%變化，在投藥量為60mg/L的時(shí)候達(dá)到較大；FeCl3+PAM混凝劑在67.53%～85.83%變化，在投藥量為40mg/L的時(shí)候達(dá)到較大；PAC+PAM混凝劑在69.53%～83.62%變化，在投藥量為30mg/L的時(shí)候達(dá)到較大；FeCl3+PAC混凝劑在12.21%～52.40%變化，在投藥量為50mg/L的時(shí)候達(dá)到較大；FeCl3+PAM混凝劑在69.69%～82.99%變化，在投藥量為40mg/L的時(shí)候達(dá)到較大。
很明顯，FeCl3+PAM這種混凝劑組合對(duì)SS和油的去除率高于其他混凝劑，高達(dá)80%以上，并且這種混凝劑組合對(duì)SS和油的去除率達(dá)到較大值時(shí)所需要投藥量也明顯比其他幾種混凝劑需求量小。
單獨(dú)的FeCl3和PAC對(duì)廢水的處理效果區(qū)別不是很明顯。FeCl3+PAC是以1：1的質(zhì)量比例混合的，因?yàn)閮烧叩幕炷Ч麉^(qū)別不是很大，所以兩者混合后對(duì)含油廢水的處理效果與其單獨(dú)使用時(shí)區(qū)別也不大。而當(dāng)PAC和FeCl3這兩種混凝劑與PAM混合使用的時(shí)候，其對(duì)含油廢水的處理效能迅速提升，其對(duì)SS和油的去除率大大高于其單獨(dú)投入使用時(shí)，所以說(shuō)處理效能的提升主要是由于PAM的投加。PAM是一種高分子合成有機(jī)物，它能夠在膠粒之間形成更大的絮體并由此產(chǎn)生更為強(qiáng)烈的表面吸附力，促進(jìn)凝聚的作用同時(shí)能明顯改善絮體的結(jié)構(gòu)。當(dāng)PAM與PAC或FeCl3結(jié)合起作用時(shí)，能生產(chǎn)較大的、堅(jiān)固的和密實(shí)的絮體，使得沉淀物能更加快速的沉淀，PAM還能在微絮凝體間起到粘結(jié)架橋的作用，使得廢水中的絮凝體越來(lái)越粗大并且表面足夠廣闊，能夠完全充分的發(fā)揮吸附和卷掃的作用，從而提高了澄清效果。所以當(dāng)PAM與其他種類的無(wú)機(jī)混凝劑一起作用時(shí)，能明顯減少無(wú)機(jī)混凝劑的用量，同時(shí)又達(dá)到更好的混凝效果。
2.3 投藥量及其配比對(duì)含油廢水處理效果的影響
一般而言，隨著混凝劑投加量的增大，混凝效果也越來(lái)越好，但是當(dāng)混凝劑的投加量達(dá)到一定值時(shí)，混凝效果達(dá)到較佳，繼續(xù)投加混凝劑反而會(huì)影響混凝效果，因?yàn)楫?dāng)混凝劑過(guò)量時(shí)會(huì)使所形成的混凝體重新失穩(wěn)而又變成膠體，所以確定混凝劑的較佳投加量十分重要。FeCl3+PAM藥劑組合在總投藥量為30～50mg/L時(shí)對(duì)廢水中SS和油的去除效果較好，其去除率都能達(dá)到80%以上，而在40mg/L時(shí)（即FeCl3為20mg/L和PAM為20mg/L）去除率較高，但是這種藥劑組合中PAM起的是助凝的作用，它和無(wú)機(jī)混凝劑組合使用時(shí)往往投加微量就能起到很好的效果。
在FeCl3為20mg/L時(shí)，在一定范圍內(nèi)隨著PAM投加量的增加，SS和油去除率也增加。當(dāng)PAM投加量為1.5mg/L時(shí)，隨PAM投加量的增加，廢水中SS和油去除率變化不大，這說(shuō)明此時(shí)PAM的投加量已經(jīng)基本滿足要求，和FeCl3這種無(wú)機(jī)混凝劑組合時(shí)，已充分發(fā)揮了助凝效果，再繼續(xù)投加PAM并不能起到更明顯的效果，而且PAM投加量為1.5mg/L時(shí)形成的礬花比較大，絮體比較密實(shí)，所以將較優(yōu)藥及較佳投藥量確定為FeCl3為20mg/L，PAM為1.5mg/L。
3 結(jié)語(yǔ)
（1）在進(jìn)行單步化學(xué)混凝過(guò)程中，FeCl3對(duì)含油量和SS去除率效果較好。就油的去除率而言，在投藥量為50mg/L的時(shí)候達(dá)到較大。就SS去除率而言，在投藥量為70mg/L的時(shí)候達(dá)到較大。
（2）通過(guò)對(duì)含油廢水中SS和含油量的檢測(cè)，考察復(fù)合混凝對(duì)提高去除率作用時(shí)確定：較佳的混凝組合為FeCl3+PAM，并且SS和油的去除率都能達(dá)到80%以上。
（3）利用FeCl3+PAM處理含油廢水時(shí)的較佳投藥量為：FeCl3 20mg/L，PAM 1.5mg/L。
