一、含油废水的定义
含油(yóu)废水是指:含(hán)有脂(脂肪酸、皂类、脂(zhī)肪、蜡(là)等)及各种油类(矿物油、动植物油)的废水。含油废水的特(tè)点是COD、BOD高,有一定(dìng)的气味(wèi)和色(sè)度、易燃、易氧化分解(jiě),一般比水轻(qīng)、难(nán)溶(róng)于水,含油废水是一种量大面广且危(wēi)害严重的工业废水(shuǐ),其污染(rǎn)主要表现(xiàn)在以(yǐ)下几个方面:
1、恶化水质(zhì)、危(wēi)害(hài)水(shuǐ)产资源;
2、危害人体(tǐ)健康;
3、污染大气;
4、影响(xiǎng)农(nóng)作(zuò)物生产;
5、影响自然景观;
6、影响洁(jié)净的自然水源。
鉴于含油废水的污染(rǎn)性,我国规定含油(yóu)废(fèi)水最(zuì)高(gāo)允(yǔn)许排放(fàng)浓度为1mg/L。
二、油在水中的存在形式
1、悬浮油:粒度≥100μm,静置后能较(jiào)快(kuài)上(shàng)浮,以连(lián)续相的油膜漂浮在水面上(shàng);
2、分(fèn)散油:粒度为(wéi)10-100μm,悬浮、弥散在水箱中,在(zài)足够时间静置(zhì)或外力的(de)作(zuò)用,可(kě)凝聚(jù)成较(jiào)大的(de)油滴上浮到水面,也可能(néng)进(jìn)一步变小,转化成乳化油;
3、乳化(huà)油:粒度为(wéi)0.1-10μm(极微(wēi)细的油(yóu)滴),由于油-水界面有表面(miàn)活性剂的影响,以水包油的形式稳定(dìng)地分散在水中,单(dān)纯用(yòng)静置的方法(fǎ)很难实(shí)现油(yóu)水分离。
一般的含油废水中,上述3种油不一(yī)定(dìng)都会存在,但是(shì)在代表性行业,例如电镀废水中则都存在,油脂浓度一般在300-500mg/L,其中(zhōng)乳化油(yóu)所占(zhàn)比例最大(dà)。
对于含油(yóu)废水的处理方法,总(zǒng)结起来有以下10种(zhǒng)常见方法:
1、沉降分离法
沉降分离法是利用油水两相的密(mì)度差及油和水的不相溶(róng)性(xìng)进行分离的(de),属一级处理。沉(chén)降分离在隔油池中进行,常见的(de)有(yǒu)平流式、平行板式、波(bō)纹板(bǎn)式等型(xíng)式(shì)。平(píng)流式隔油池的设计主要基于斯(sī)托克(kè)斯公式,由(yóu)公式可求得一定表面(miàn)积的隔油池所能除去的(de)最小油滴直径。隔油池水流(liú)状态对除油能力和效果也有很(hěn)大影响(xiǎng),最(zuì)好的水流状态是层(céng)流状态,它有利于油滴的上(shàng)升和固相的沉降。
2、粗粒化法
利(lì)用油水(shuǐ)两相对(duì)聚结材料亲和力的不同来进行分离。含油废水通过粗(cū)粒化材料时,其中细小的油滴聚(jù)结成较大的油粒,从而加大(dà)上浮速度,属二级处理(lǐ)。
粗粒化法是将材料填充于粗粒化装置中,当废水通过时可以去除其(qí)中的分散油。该技术关键是粗粒化材料,材料的形状(zhuàng)主要有(yǒu)纤维状和颗(kē)粒。常用的亲水性材料是在聚酰(xiān)胺、聚乙烯醇(chún)、维尼纶(lún)等纤维内引入酸基(磺酸基、磷酸基等)和(hé)盐类,亲(qīn)油性材料主要有蜡状球,聚烯系或(huò)聚苯乙烯系(xì)球体或发泡体(tǐ),聚氨酯发(fā)泡(pào)体等(děng),有学者认为其接触(chù)角小于7°为好。
通过污(wū)水(shuǐ)在粗粒化前后(hòu)油珠粒径分布的(de)变化来(lái)判(pàn)定除油效果及工艺可行性,主要评(píng)价指标为油的去除率及出水含油。
粗粒化法无需外(wài)加(jiā)化学试剂,无二次(cì)污染,设备占地面积(jī)小,基建(jiàn)费用较低。
但用此(cǐ)法处理(lǐ)含油废水要求进(jìn)口浓度较低,因此进入(rù)设(shè)备前的含油废水必须经预处理,否则出水油(yóu)浓度较高(一(yī)般高于(yú)10mg/L),常需(xū)再进(jìn)行深度处理。
3、过滤法
利用颗粒介质滤床的截留及惯性碰撞(zhuàng)、筛(shāi)分(fèn)、表(biǎo)面黏附、聚并等机理,去(qù)除水中油份,一般用(yòng)于二级处理或深(shēn)度处理。常见的颗粒介(jiè)质(zhì)滤料有石英砂、无烟煤(méi)、玻璃(lí)纤(xiān)维、高分子聚(jù)合物等。
对某机车厂含(hán)油废水先经隔油(yóu)、混凝沉淀、再经过(guò)滤,出水各(gè)项(xiàng)指标(biāo)均(jun1)达排放标(biāo)准,油去除率可达(dá)95%,完(wán)全可用(yòng)于有关(guān)生(shēng)产(chǎn)车间。
过滤(lǜ)法设备简(jiǎn)单(dān)、操作方便,投资费用低。但随(suí)运行时间的增加,压力下降逐渐增大,需(xū)经(jīng)常进(jìn)行反冲洗,以保证正常运行。
4、膜(mó)分离法
膜分离法(fǎ)是S.Sourirajan所(suǒ)开(kāi)拓,并在近20多(duō)年(nián)来迅速(sù)发展(zhǎn)起来的分离技术。
膜分离(lí)法处理含油废(fèi)水(shuǐ)是利用多孔薄膜为分离介质,截留含(hán)油废水中的油(yóu)及表面(miàn)活性剂而使水分子通过,达到油水分离(lí)目的。膜分离(lí)技术(shù)的关键是膜和(hé)组件的选(xuǎn)择。
膜材(cái)料(liào)可(kě)分(fèn)为髙分子膜和无机膜,常用(yòng)的高分子(zǐ)膜(mó)有醋酸纤维膜、聚砜膜、聚丙烯(xī)膜、聚偏氟乙烯膜等;常用的无(wú)机膜材料有氧(yǎng)化铝(lǚ)、氧化锆、氧化钛等。按孔径大小(xiǎo)又可分微滤、超滤、反(fǎn)渗透等。最(zuì)适合于排放要求高、处理量不大(dà)的含油废水(shuǐ)。
5、浮选(xuǎn)法(fǎ)
浮选法是(shì)利用油(yóu)珠粘附于水中的微气泡后使(shǐ)浮力增大(dà)而浮上分(fèn)离,主要用来(lái)处理含油废水中靠重(chóng)力(lì)分离自然上浮(fú)难以(yǐ)去(qù)除的分散油、乳化油和(hé)细小的悬浮固体物(要投放无机或有机的絮凝剂)。
由于空气微(wēi)泡由非极性分子组成,能(néng)与(yǔ)水性(xìng)的油(yóu)结合在一起,带着油滴一起上(shàng)升,上浮速度可提(tí)高近(jìn)千倍,所以油水分离效率(lǜ)很髙。根据产生气泡的方式不同,又可(kě)分为(wéi)加(jiā)压(yā)溶气浮选(xuǎn)法(fǎ)、叶轮浮选(xuǎn)法和(hé)曝气浮选法。
为提(tí)高浮(fú)选效果,可再向废(fèi)水中(zhōng)加入无机或有机高(gāo)分子絮凝剂,即为絮凝浮选(xuǎn)法,则对油(yóu)水分离的效果还会提高。目前(qián)该法已被广(guǎng)泛应用于油(yóu)田废水石油化(huà)工废水(shuǐ)、食品(pǐn)油生产废水等的处理、工(gōng)艺较为成熟。
6、吸附(fù)法
吸附法是利用多孔固体吸附剂对含油废水中的溶解油及其它溶解性有机物进行表面吸附。常用的吸附剂有(yǒu)活性炭(tàn),活性炭不仅对油(yóu)有很好的(de)吸(xī)附性能,而且能同时有(yǒu)效地吸附废水中的其它有机物(wù),但吸附容量有限(对油一般(bān)为(wéi)30—80mg/g),且成本高,再(zài)生困难,限制了它的应用(yòng)。
经吸附(fù)法处理后出水(shuǐ)油(yóu)含量可在5mg/L以下,因此(cǐ)吸附法一般只(zhī)用于(yú)含油废水的深度处理。徐根(gēn)良等对拆船厂含油废水进行处理,出(chū)水油含(hán)量在(zài)5mg/L以下,多(duō)数(shù)在1mg/L以下。所用吸附剂为改性膨润土、磺(huáng)化煤、废旧活性炭、碎焦炭、有机纤维等易(yì)得原料。
7、凝聚法
凝聚法是向废水中投加一定比例的絮凝剂,在废水中生成(chéng)亲油性(xìng)的(de)絮状物,使微水油滴吸附于其上(shàng),然后(hòu)用沉(chén)降或气浮的方(fāng)法将油分去除(chú)。
常用(yòng)的有(yǒu)硫酸铝、硫酸亚铁、三(sān)氯化铁、聚合氯(lǜ)化(huà)铝、聚合氯化(huà)铝等无机絮凝(níng)剂和聚丙烯酰(xiān)胺、丙烯酰胺(àn)等有机絮凝剂,不同絮(xù)凝剂的PH值使用范围不同。
为加强(qiáng)絮凝效果(guǒ),往(wǎng)往两个絮凝剂复合使用。此(cǐ)法投药量大,排渣量大,适用于(yú)处理废水量很(hěn)大,而(ér)含油量较少的乳物油或其它细小悬浮物。
8、盐析(xī)法(fǎ)
盐析法是向废水(shuǐ)中投加无机盐类电解质。电解(jiě)质(zhì)把(bǎ)油珠扩散层的阳离子(zǐ)全部(bù)被赶到了吸(xī)附层中,导致(zhì)双电层破坏,油(yóu)珠则变成中性,油(yóu)珠间吸引力(lì)恢复而相互(hù)聚并(bìng),从(cóng)而达到破(pò)乳目的。
常(cháng)用的电解质是钙、镁、铝的盐类,它既可中和电荷又可转换表面活(huó)性剂性质,使处理效果提(tí)高(gāo)。盐析(xī)法(fǎ)投(tóu)盐量一(yī)般在1%-5%之(zhī)间,经盐(yán)析法(fǎ)处理后,出水(shuǐ)油的含量一般(bān)大于10mg/L。但该法聚析速度慢(màn),沉降分离(lí)时间长,设备占地面积大,而且(qiě)对由(yóu)表面活性剂稳定的含(hán)油乳状(zhuàng)液(yè)的处理效果不(bú)好。
9、电解法(fǎ)
电(diàn)解法包括电解(jiě)凝聚吸(xī)附法(fǎ)和电解浮上法。电解凝(níng)聚吸附(fù)是利用溶解性电极(jí)电解乳化油废水。从溶解性阳极(jí)(Fe或(huò)Al)溶解出金属离子,金(jīn)属离子发生水解(jiě)作用生成氢氧化物(wù)吸附、凝聚乳化油和(hé)溶解油,然后沉降(jiàng)除去油分。
此法主要(yào)适用于机加工(gōng)工业中冷却润滑液在化学絮凝后的二(èr)级处理(lǐ)。电解凝聚吸附法具有占地(dì)面积小、操作简单(dān)、处理效果好、浮渣量相对较少等优点,但它存在阳极金属消耗量大、需大量盐类(lèi)作辅助药剂、耗(hào)电量高、运行费用较(jiào)高等缺(quē)点,此外,对存在的阳极钝化问题(tí)虽(suī)研究较多,但(dàn)仍未根本解决。
10、生(shēng)物(wù)化学法
生物化学法去除(chú)水中(zhōng)溶解(jiě)油(yóu)的(de)效果很好,但是不能去除分散油和悬浮油,一旦系统中(zhōng)进入(rù)了后两者油,会(huì)对整个生化系(xì)统带(dài)来很大的(de)冲击,所以应用生化法处理含油废水时(shí),一定(dìng)要(yào)做好(hǎo)预处理工作,把水中的悬浮油和分散油去掉后。