含油廢水中,常見油類污染物的成分十分豐富,來源也相對更復(fù)雜,同時以多種形式存在,這都會給后期的處理增加難度?石油工業(yè)難免會產(chǎn)生大量含油廢水;機(jī)械制造業(yè)中的潤滑油和餐飲業(yè)中的食用油也會產(chǎn)生大量的含油廢水?油類中相對密度大于1 是很少見的,這意味著以浮油狀態(tài)存在的油類污染物占大多數(shù),粒徑一般也都在15μm 以上?粒徑大于1μm 的油珠在水中難以穩(wěn)定存在,通常會聚集形成較大的油珠以懸浮態(tài)存在?若向其中加入表面活性劑或?qū)ζ溥M(jìn)行攪拌等外加物理作用,油在水中成乳狀液,易形成乳化微粒,粒徑小于1μm?油在水中溶解度極低,但仍然有極少部分以分子形式分散于水體,濃度通常低于5mg/L?
針對上述含油廢水,根據(jù)油類的主要存在狀態(tài),按原理可將處理方法分為以下幾種:物理法?化學(xué)法?生物法?
物理法中較為常見和成熟的工藝和處理方法有:重力或機(jī)械分離?過濾?膜分離以及氣浮?重力或機(jī)械分離所利用的核心原理是水油密度不同和油水的不相容性,該法包括浮上分離,機(jī)械分離和離心分離?重力分離法屬于傳統(tǒng)的除油方法,它的優(yōu)點(diǎn)包括結(jié)構(gòu)簡單?運(yùn)行費(fèi)用較低,但分離效果不夠理想難以達(dá)到人們的要求,同時它的缺點(diǎn)也很明顯,過長的停留時間以及過大的占地面積都會限制重力分離在實(shí)際中的運(yùn)用?過濾是利用具有空隙的濾料對油類污染物的截留作用進(jìn)行有效的分離,介質(zhì)濾料一般都是顆粒狀,比較常見的有石英砂?無煙煤?玻璃纖維等,科研人員也在夜以繼日研發(fā)截留效果更好的材料?隨運(yùn)行時間的增加,壓力降逐漸增大,需要時常進(jìn)行反沖洗,以防止影響整體運(yùn)行?其主要原理有沉淀?接觸絮凝和機(jī)械篩濾?一般來說,污水處理工藝的后段會考慮增設(shè)此類工藝,可以將小粒徑游離油去除?膜分離法究其原理則是利用液-液分散體系里兩相與固體膜表面親和力的差異而達(dá)到分離的目的[1],也稱為膜濾法,油珠是不能通過微孔膜的,于是在這一步被截留?膜的形態(tài)有固?液?氣三態(tài)?被隔開的流體可以是液態(tài)的,也可以是氣態(tài)的,主要包括微濾(MF)?超濾(UF) 與反滲透法(OR)[2]?在實(shí)際處理過程中常用的是超濾,該技術(shù)正在逐步成為新興的含油廢水處理技術(shù)?總的來說,膜處理相比于其他工藝和技術(shù)有著不可比擬的優(yōu)勢,除去操作的簡單性和效果優(yōu)良之外,膜分離能實(shí)現(xiàn)廢油的回收和再利用?但是目前膜污染的問題仍然嚴(yán)重,如何對膜進(jìn)行清洗是目前該技術(shù)的應(yīng)用瓶頸和難點(diǎn)?進(jìn)一步開發(fā)具有優(yōu)良性能的膜材料也一直都是研究熱點(diǎn),未來也仍將集中于降低處理成本的研究?不同的膜處理方法之間如何搭配運(yùn)用是膜處理技術(shù)發(fā)展趨勢?氣浮則是在水中通入氣體,大小各異的氣體在液體中產(chǎn)生微細(xì)氣泡,這一過程中懸浮的油珠和部分顆粒會附著,隨氣泡一起上浮,就形成了可分離的浮渣,此操作可以大幅增快原本緩慢的上浮速度,進(jìn)而完成固液兩相的分離,不難看出該方法分離效率是很高的?
生物法在水處理中,其原理是依靠微生物的呼吸作用,在多種酶的催化作用下,對廢水中的油進(jìn)行降解?按照微生物呼吸方式的不同可將其分為好氧處理和厭氧處理,根據(jù)微生物好氧呼吸和厭氧呼吸階段的不同特性來設(shè)置具體的處理工藝,具體來說,含油廢水處理通常情況下是A/O 厭氧和好氧兩段式工藝?較高濃度的含油污水首先需要經(jīng)過厭氧段處理,將一部分大分子有機(jī)物分解成為小分子有機(jī)物之后再由好氧細(xì)箘進(jìn)行下一步處理?廢水在厭氧段進(jìn)行初步反應(yīng),厭氧微生物和部分兼性微生物在厭氧階段共同發(fā)揮作用,廢水中存在很多難降解的有機(jī)物,只有經(jīng)過水解之后才能轉(zhuǎn)化為易降解的有機(jī)物,難降解的有機(jī)物大部分是長鏈結(jié)構(gòu),這一步會把長鏈的有機(jī)物進(jìn)行斷鏈,產(chǎn)生脂肪酸?醇和醛等簡單的短鏈有機(jī)物,這樣就提高了廢水的可生化性?厭氧箘作用下,廢水里的一部分COD 可以被去除,同時存在產(chǎn)氫菌及產(chǎn)甲烷菌,他們協(xié)同作用,部分有機(jī)物就被分解,產(chǎn)物為氫氣?甲烷?二氧化碳等無機(jī)物?之后,廢水進(jìn)入好氧階段,在氧氣充足保證細(xì)箘好氧呼吸的狀態(tài)下,廢水中的脂肪酸?醇?醛等被好氧微生物氧化為簡單的無機(jī)物?該方法的具體實(shí)施過程中為了提高反應(yīng)器內(nèi)的生物量,研究人員選擇在反應(yīng)池內(nèi)投加彈性填料,這使池內(nèi)不僅有均勻分布的生物膜,也有數(shù)量可觀的懸浮污泥,大大提高處理能力,也大大提高耐沖擊負(fù)荷能力?常見的方法:1.活性污泥法?研究表明,SBR 法在處理含油廢水時具有較好的處理效果[3]?李國慶等[4]在進(jìn)行油田廢水處理的實(shí)驗(yàn)研究中,采用了厭氧酸化和接觸氧化相結(jié)合的方法,厭氧生物法與好氧生物法可協(xié)同處理采油廢水,這兩種工藝的結(jié)合不僅具有可行性,而且除油效果較好,達(dá)到87%?理想的推流過程所起的作用是增大生化反應(yīng)推動力,此時池內(nèi)好氧厭氧時刻進(jìn)行交替作用,這樣一來處理結(jié)果就較為理想,該法工藝流程簡單?費(fèi)用相對更低,主體設(shè)備只需要一個序批式間歇反應(yīng)器,沒有二沉池和污泥回流系統(tǒng)?初沉池和調(diào)節(jié)池也可省略,由于設(shè)備的精簡,使該工藝的占地面積相比之前更少?
微生物群落附著于固定化介質(zhì),在其表面形成一層生物膜,膜上的微生物將水中的有機(jī)污染物進(jìn)行氧化分解稱為生物膜法?生物膜與廢水的接觸方式各異,接觸介質(zhì)也不盡相同,故又可按此分為流動床?浸沒型?潤壁型?目前,利用生物膜處理含油廢水的處理方式和工藝在各國都取得了良好的效果,該法的特點(diǎn)是顯而易見的:耐負(fù)荷能力更突出,微生物在介質(zhì)表面形成了一個良好的生態(tài)系統(tǒng)?
近年來,科研人員在化學(xué)氧化方面付出大量的精力進(jìn)行研究?氧化技術(shù)(深度氧化技術(shù)) 的關(guān)鍵核心是強(qiáng)氧化能力的羥基自由基在反應(yīng)過程中扮演的角色,我們將反應(yīng)條件設(shè)定為在高溫高壓?電?聲?光輻照?催化劑下,大分子轉(zhuǎn)化成為小分子,難降解轉(zhuǎn)化為易降解?1987年Glaze對氧化進(jìn)行了概括性定義:在反應(yīng)過程中,如果有羥基參與就可稱之為氧化?在該技術(shù)的發(fā)展過程中,研究人員發(fā)現(xiàn),如果通過引入光電催化?高溫高壓和超聲等輔助操作,可以使反應(yīng)產(chǎn)生的羥基更迅速和有效地氧化污染物?按照產(chǎn)生自由基的方式和反應(yīng)條件的差別,我們將其分為光化學(xué)氧化?催化濕式氧化?聲化學(xué)氧化?臭氧氧化?電化學(xué)氧化和Fenton 氧化等?其中Fenton 法成為眾多研究人員的研究熱點(diǎn),首先該技術(shù)簡單成熟,且不需要額外裝置,所需原料鐵和過氧化氫價格相對低廉,應(yīng)用時具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢?
氧化技術(shù)中,電化學(xué)氧化也具有發(fā)展?jié)摿?,其氧化能力更?qiáng)且基本沒有二次污染,能效高,設(shè)備簡單且占地面積小,自控水平較高?它的基本原理是使污染物在電極上發(fā)生直接電化學(xué)反應(yīng)或間接電化學(xué)轉(zhuǎn)化,即直接電解和間接電解[6]?
將電化學(xué)和Fenton法結(jié)合,電-Fenton法應(yīng)運(yùn)而生,它的優(yōu)勢在于不需要外加過氧化氫,同時亞鐵離子可以由陰極直接產(chǎn)生,大大降低污泥產(chǎn)量,同時避免原料運(yùn)輸?shù)某杀竞惋L(fēng)險?該方法目前的研究方向和熱點(diǎn)集中于電極材料,如何提高過氧化氫的產(chǎn)率和實(shí)際應(yīng)用時的污染物處理效率成為目前研究人員的研究熱點(diǎn)?
目前,多種工藝聯(lián)合運(yùn)用發(fā)展顯示出其優(yōu)越性?其中磁分離技術(shù)凈化含油污水成為新的研究方向,是吸附除油技術(shù)的新研究成果,它以磁性物質(zhì)為載體,用這樣的方法磁化油珠,把含油廢水中的油和磁性顆粒相結(jié)合,通過吸附使油分散于磁性顆粒上,再經(jīng)分離裝置分離,達(dá)到除油的目的?鄭學(xué)海等用煉鋼廠通過靜電除塵后紅土形狀的細(xì)粉當(dāng)作磁種處理含油廢水,除油率高達(dá)80%~90%[7]?
交流電凝聚技術(shù)原本應(yīng)用于選煤廢液回收超細(xì)煤粉?國外是在20 世紀(jì)80 年代初開始進(jìn)行交流電凝聚技術(shù)的應(yīng)用研究,在許多領(lǐng)域進(jìn)行廣泛的應(yīng)用?車禮[8]以油田廢水中脫油率為考察指標(biāo),綜合考慮了絮凝劑?電流強(qiáng)度?電極間距以及廢水pH 值的影響,研究結(jié)果證實(shí)該方法處理結(jié)果較理想,除油百分比高達(dá)84.3%?
含油廢水鑒于其成分的復(fù)雜性一直以來都是處理難度很高的廢水之一?目前處理方法較多,整體工藝也相對成熟?但根據(jù)目前的研究報告顯示,單一處理工藝通常很難達(dá)到理想的處理效果?崔文博等[9]利用絮凝沉降-活性炭氧化-吸附法多極處理工藝,經(jīng)絮凝沉降?活性炭吸附富集作用來降低廢水,使其達(dá)到外排標(biāo)準(zhǔn)?實(shí)際處理過程中,多級處理工藝聯(lián)合使用可以有效的避免單一工藝的缺點(diǎn),減少局限性,從而使含油廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),是未來處理含油廢水的研究方向?
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