含油廢水處理技術(shù)綜述
行業(yè)動態(tài)
1 含油廢水簡介
含油廢水是一種常見的工業(yè)廢水。含油廢水中的油主要以漂浮油、分散油、溶解油及油-固體物等形式存在。
（1）浮油：以連續(xù)相漂浮于水面，形成油膜或油層。這種油的油滴直徑較大，一般大于100μm。
（2）分散油：以微小油滴懸浮于水中，不穩(wěn)定，經(jīng)靜置一定時間后往往變成浮油，其油滴粒徑為10～100μm。
（3）乳化油：水中往往含有表面活性劑使油成為穩(wěn)定的乳化液，油滴粒徑極微小，一般小于10μm，大部分為0.1～2μm。
（4）溶解油：是一種以化學(xué)方式溶解的分散油，油粒直徑比乳化液還要細(xì)，有時可小到幾納米。
隨著工業(yè)的發(fā)展，含油廢水的排放量與日俱增，對環(huán)境的污染日趨嚴(yán)重。含油廢水的危害性主要表現(xiàn)在：油類物質(zhì)漂浮在水面，形成一層薄膜，能阻止空氣中的氧溶解到水中，使水中的溶解氧減少，致使水體中浮游生物因缺氧而死亡，也妨礙水生植物的光合作用，從而影響水體的自凈，甚至使水體變臭，破壞水資源的利用價值。對于魚、蝦、貝類，長期在含油污水中生存將導(dǎo)致其肉內(nèi)含有油味，不宜食用。油污染嚴(yán)重時還會直接導(dǎo)致水生動物的窒息死亡。因此，含油污水必須適當(dāng)處理后才能排放。
混入水中的油極少以單一的狀態(tài)存在，需要采用多級處理方法進(jìn)行處理后才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。含油廢水處理的難易程度隨其來源及油污的狀態(tài)和組成不同而有差異。其處理方法按原理可分為物理法（沉降、機(jī)械、離心、粗?；⑦^濾、膜分離等）；物理化學(xué)法（浮選、吸附、離子交換等）；化學(xué)法（凝聚、酸化、鹽析、電解等）；微生物法（活性污泥、生物濾池、氧化塘等）；各種類型處理方法及其特點比較見表1。
表1：水處理方法及其特點比較
含油廢水處理方法 | 化學(xué)法 | 物理法 | 物理化學(xué)法 | 微生物法 |
對環(huán)境影響 | 會二次污染 | 無二次污染 | 會二次污染 | 無二次污染 |
水的回用 | 不能或很少回用 | 可回用 | 很少回用 | 很少回用 |
處理速度 | 較快 | 快 | 較快 | 慢 |
經(jīng)濟(jì)效益 | 較小 | 較大 | 較小 | 較小 |
按處理深度可分為一級處理、二級處理和深度處理。從含油廢水的處理效果來看，水中的含油量指標(biāo)是污水處理中的重要指標(biāo)之一，由于涉及環(huán)保的排放要求，含油廢水的處理采用物理法是總的趨勢，可以有效免除化學(xué)處理帶來的麻煩，具有占地面積小、處理率高、對改善水環(huán)境有明顯效果等特點。國內(nèi)現(xiàn)在已經(jīng)使用了多種較 的物理處理方法，如高分辨法，渦凹?xì)飧》ê蜔o動力法等。
2 含油廢水的處理方法
對于浮油，目前一般采用簡單的隔離池分離回收。微細(xì)的油珠分散于水中形成水-油乳化液，由于乳化液的油珠極細(xì)，其表面形成一層界膜，帶有電荷，油珠外圍形成雙電層，使油珠相互排斥極難接近，在動力學(xué)上有一定的穩(wěn)定性，較難處理。因此，要使油水分離，首先要破壞油珠的界膜，使油珠相互接近并聚集成大滴油珠，從而浮于水面，這個過程叫破乳。常用的破乳方法有高壓電場法、藥劑法、離心法、超濾法等。
2.1 破乳方法
2.1.1 高壓電場法
該方法是利用電場力對乳液顆粒的吸引或排斥作用，使微細(xì)油粒在運(yùn)動中互相碰撞，從而破壞其水化膜及雙電層結(jié)構(gòu)，微細(xì)油粒聚結(jié)成較大的油粒浮生于水面，達(dá)到油水分層的目的。高壓電場可通過采用交流、直流或脈沖電源來實現(xiàn)。
2.1.2 藥劑破乳法
藥劑破乳法是指向廢水中投加破乳劑，破壞油珠的水化膜，壓縮雙電層，使油珠聚集變大與水分開。藥劑破乳又分為鹽析法、凝聚法、鹽析-凝聚混合法和酸化法等。
（1）鹽析法。鹽析法是指向廢水中投加鹽類電解質(zhì)，破壞油珠的水化膜，壓縮油粒與水界面處雙電層的厚度，使油粒脫穩(wěn)。常用的電解質(zhì)有氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉、硫酸鈣、硫酸鎂等。該法操作簡單，廣泛應(yīng)用于含油廢水的初級處理。
（2）凝聚法。凝聚法是指向廢水中投加絮凝劑，利用絮凝物質(zhì)的架橋作用，使微粒油珠結(jié)合成為聚合體。常用的絮凝劑有明礬、聚合氯化鋁、活性硅酸、聚丙烯酰胺、硫酸亞鐵、三氯化鐵、鎂礬土等。研究表明，當(dāng)pH=8.0～9.0時，用明礬處理溶解油是有效的；而pH=8～10時，可采用硫酸亞鐵。無機(jī)絮凝劑法具有處理速度快的特點，但污泥產(chǎn)生量大，故近年來有機(jī)高分子絮凝劑、無機(jī)-有機(jī)復(fù)合與復(fù)配型絮凝劑的研究成為熱點。
（3）酸化法。酸化法是向廢水中投加酸類，如硫酸、鹽酸、醋酸或環(huán)烷酸等，破壞乳化液油珠的界膜，使其皂變?yōu)橹舅岱蛛x出來。采用這種方法因降低了廢水的pH值，故在油水分離后需要用堿劑調(diào)節(jié)pH值，使之達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
（4）鹽析-凝聚混合法。鹽析-凝聚混合法是指向廢水中加入鹽類電解質(zhì)，使乳化液初步破乳，再加入絮凝劑使油粒凝聚分離。
2.1.3 離心法
該法是指借助離心機(jī)械所產(chǎn)生的離心力，利用油水間的密度差進(jìn)行分離。離心機(jī)有臥式和立式兩種。在離心力的作用下，水相從離心機(jī)的外層排出，油相從離心機(jī)的中部排出。離心機(jī)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高，適用于污水量小，占地受嚴(yán)格限制的場合。
2.1.4 超濾法
超濾法是一種物理破乳法，它是使乳化液廢水通過超濾膜過濾器，利用超濾膜孔徑比油珠孔徑小的特點，只允許水通過，而將比膜孔徑大的油粒阻攔，從而達(dá)到乳化油水分離的目的。常用處理含油廢水的膜分為有機(jī)膜、無機(jī)膜和復(fù)合膜。以上破乳方法，以藥劑法較為常見，國內(nèi)采用較普遍。高壓電場法仍然處于試驗階段，超濾法國內(nèi)已有使用。
2.2 破乳除油后的再處理
乳化液經(jīng)破乳除油后，還需要進(jìn)一步處理，才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。再處理方法和設(shè)備多種多樣，概括起來可分為以下幾種。
2.2.1 重力分離法
重力分離法是一種利用油水密度差進(jìn)行分離的方法。此法可用于除60以上的油粒和廢水中的大部分固體顆粒。采用重力分離法較常用的設(shè)備是隔油池。它是利用油比水輕的特性，將油分離于水面并撤除。隔油池主要用于去除浮油或破乳后的乳化油。
隔油池的形式較多，主要有平流式隔油池（API）、平行板式隔油池（PPI）、波紋斜板隔油池（CPI）和壓力差自動撇油裝置等。
該方法適用于浮油、分散油，且效果穩(wěn)定，運(yùn)行費(fèi)用低，但設(shè)備占地面積大。
2.2.2 氣浮法
氣浮法是是大量微細(xì)氣泡吸附在欲去除的顆粒（油珠）上，利用氣體本身的浮力將污染物帶出水面，從而達(dá)到分離目的的方法。這是因為空氣微泡由非極性分子組成，能與疏水性的油結(jié)合在一起，帶著油滴一起上升，上浮速度可提高近千倍，所以油水分離效率很高。氣浮法按氣泡產(chǎn)生方式的不同，可分為鼓氣氣浮、加壓氣浮和電解氣浮等。鼓氣氣浮是利用鼓風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)將空氣注入水中，也可利用水泵吸水管、水射器將空氣帶入水中。電解氣浮是用電解槽將水電解，利用電解形成的極微的氫氣和氧氣泡，將污染物帶出水面。加壓氣浮是在加壓條件下使空氣溶于水中，然后再恢復(fù)到常壓，利用釋放的大量微氣泡將污染物分離。
氣浮法中，目前采用的主要是加壓氣浮法。這種方法電耗少、設(shè)備簡單、效果良好，已被廣泛應(yīng)用于油田廢水、石油化工廢水、食品油生產(chǎn)廢水等的處理，工藝較為成熟。
2.2.3 吸附法
吸附法是利用親油性材料吸附水中的油。較常用的吸附材料是活性炭，它具有良好的吸油性能，可吸附廢水中的分散油、乳化油和溶解油。但吸附容量有限（對油一般為30～80mg/g），且活性炭價格較貴，再生也比較困難，因此一般只用作低濃度含油廢水處理或深度處理。
尋求新的吸油劑方面的研究，已有不少報道。其中吸附樹脂是近年來發(fā)展起來的一種新型有機(jī)吸附材料，吸附性能良好，易于再生重復(fù)使用，有可能取代活性炭。此外，煤炭、吸油氈、陶粒、石英砂、木屑、稻草等也具有吸油性能，可用作吸附材料。吸附材料吸油飽和后，有的可再生重復(fù)使用，有的可直接用作燃料。
2.2.4 粗?；?/span>
粗粒化法（亦叫聚結(jié)法）是使含油廢水通過一種填有粗?；牧系难b置，使污水中的微細(xì)油珠聚結(jié)成大顆粒，達(dá)到油水分離的目的。本法適用預(yù)處理分散油和乳化油。其技術(shù)關(guān)鍵是粗?；牧希瑥牟牧系男螤顏砜?，可分為纖維狀和顆粒狀；從材料的性質(zhì)來看，許多研究者認(rèn)為材質(zhì)表面的親油疏水性能是主要的，而且親油性材料與油的接觸角小于70°為好。當(dāng)含油廢水通過這種材料時，微細(xì)油粒便吸附在其表面上，經(jīng)過不斷碰撞，油珠逐漸聚結(jié)擴(kuò)大而形成油膜。然后在重力和水流推動下，脫離材料表面而浮升于水面。粗?；牧线€可分為無機(jī)和有機(jī)兩類。外形可做成粒狀、纖維狀、管狀或膠結(jié)狀。聚丙烯、無煙煤、陶粒、石英砂等均可作為粗粒化填料。
粗粒化除油裝置具有體積小、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、不需加藥、投資省等優(yōu)點，缺點是填料容易堵塞，因而降低除油效率。
2.2.5 膜過濾法
膜過濾法除油是利用微孔膜攔截油粒，它主要用于去除乳化油和溶解油。濾膜又可分為超濾膜、反滲透膜和混合濾膜。超濾膜的孔徑一般為0.005～0.01μm，比乳化油粒要小得多，反滲透膜的孔徑比超濾膜的還要小。因此，在受壓情況下含油廢水中的油粒無法通過濾膜而被截留下來。這兩種膜常被制成空心纖維管過濾器，以增大膜的過濾面積?；旌线^濾膜的孔徑在1μm以上，是由親水膜和親油膜組成的。親水膜是一種經(jīng)化學(xué)處理的尼龍超細(xì)無紡布，它只允許水通過。親油膜為聚丙烯超細(xì)無紡布，它只能讓油粒通過。因此，利用混合膜過濾器便可達(dá)到水油分離的目的。
膜過濾法工藝流程簡單，處理效果好，出水一般不帶有油，但處理量較小，不太適合大規(guī)模廢水處理，而且過濾器容易堵塞。
2.2.6 電磁吸附法
將磁性顆粒與含油廢水混合，油珠被磁性粒子吸附，然后用磁分離裝置將含油磁粒分離，污水便可得到凈化，含油磁粒再作進(jìn)一步處理，此即為電磁吸附法，這種方法應(yīng)用得比較少。
2.2.7 生物氧化法
油類是一種烴類有機(jī)物，可以利用微生物將其分解氧化成為二氧化碳和水。含油污水生化處理有活性污泥法和生物過濾法兩種。前者是在曝氣池內(nèi)利用流動狀態(tài)的絮凝體（活性污泥）作為凈化微生物的載體，通過吸附、濃縮在絮凝體表面上微生物來分解有機(jī)物。后者系在生物濾池內(nèi)，使微生物附著在固定的載體（濾料）上，污水從上而下散布，在流經(jīng)濾料表面過程中，污水中的有機(jī)物質(zhì)便被微生物吸附和分解破壞。
2.3 各種處理方法比較
含油廢水的各種處理方法比較見表2。
表2：各種處理方法比較
方法名稱 | 適用范圍 | 去除粒徑(μm) | 主要優(yōu)點 | 主要缺點 |
重力分離 | 浮油、分散油 | ＞60 | 效果穩(wěn)定，運(yùn)行費(fèi)用低 | 占地面積大 |
氣浮 | 分散油、乳化油 | ＞10 | 效果好，工藝成熟 | 占地面積大，浮油難處理 |
化學(xué)凝聚 | 乳化油 | ＞10 | 效果好，工藝成熟 | 占地面積大，藥劑用量多，污泥難處理 |
電解 | 乳化油 | ＞10 | 除油率高，連續(xù)操作 | 裝置復(fù)雜，耗電量大，消耗大量鋁材，難大型化 |
電磁吸附 | 乳化油 | ＜60 | 除油率高，裝置占地面積小 | 耗電量大，工藝未成熟 |
膜過濾 | 乳化油、溶解油 | ＜60 | 出水水質(zhì)好，設(shè)備簡單 | 膜清洗困難，操作費(fèi)用高 |
砂濾 | 分散油 | ＞10 | 出水水質(zhì)好，投資少，無浮油 | 反吹操作要求較高 |
粗?；?/span> | 分散油、乳化油 | ＞10 | 設(shè)備小型化，操作簡單 | 濾料易堵，存在表面活性劑時效果差 |
活性污泥 | 溶解油 | ＜10 | 出水水質(zhì)好，基建費(fèi)用低 | 進(jìn)水要求高，操作費(fèi)用高 |
生物濾池 | 溶解油 | ＜10 | 適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行費(fèi)用低 | 基建費(fèi)用高 |
吸附 | 溶解油 | ＜10 | 出水水質(zhì)好，裝置占地面積小 | 吸附劑再生困難，投資較高 |
3 結(jié)束語
綜上所述，含油廢水的處理方法雖然較多，但各種方法都有其局限性，在實際應(yīng)用中通常是幾種方法聯(lián)合分級使用，使出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。例如，對煉油廠來說，國內(nèi)多采用隔油、氣浮和生化法的“老三套”處理含油廢水；鐵路機(jī)務(wù)段多采用工藝流程是：含油廢水→隔油→二級氣浮→活性炭吸附（或生物轉(zhuǎn)盤）→出水排放；來自加工車間的含油廢水的處理流程通常是：集油→隔油→粗?；鷼飧?。通過采用多級處理工藝，能夠綜合廢水成分、油分子的存在形式、回收利用的深度以及排放方式等諸因素的影響，使得廢水處理達(dá)到滿意的效果。
