一、含油(yóu)废水的定义
含油废水是指:含有脂(脂肪酸、皂类、脂(zhī)肪、蜡等)及各(gè)种油类(矿(kuàng)物油、动(dòng)植(zhí)物油)的废(fèi)水。含油(yóu)废水的特(tè)点是COD、BOD高,有(yǒu)一(yī)定的气味和色度、易燃、易氧化分解,一(yī)般比水轻、难溶于水,含油废水是(shì)一种量大面广且危害严重的工业废水,其污染主要表现在(zài)以下几个方面:
1、恶化水质、危害(hài)水产资源;
2、危害人体(tǐ)健康;
3、污染(rǎn)大气;
4、影响农作物(wù)生产;
5、影响(xiǎng)自然景观;
6、影(yǐng)响洁(jié)净的自然水源。
鉴于含油废(fèi)水的(de)污染性,我国规(guī)定含油废水最高允许排放浓度为(wéi)1mg/L。
二、油在水中的存在形(xíng)式
1、悬浮油:粒度≥100μm,静(jìng)置后能较快上浮,以连续相的油膜漂浮(fú)在水面上;
2、分散油:粒度为10-100μm,悬浮、弥散(sàn)在水箱中,在(zài)足(zú)够时间静置(zhì)或外(wài)力的(de)作(zuò)用(yòng),可凝聚成较大的油滴上浮(fú)到水面,也可(kě)能进一步变小,转化成乳化油;
3、乳化油:粒度为0.1-10μm(极微细的油滴),由于(yú)油-水(shuǐ)界(jiè)面有表面(miàn)活性剂的(de)影响,以水包油(yóu)的(de)形式稳定地分散在水中(zhōng),单纯用静(jìng)置的方法(fǎ)很难(nán)实现油水分离(lí)。
一般的含油(yóu)废水中,上述(shù)3种油不一定都(dōu)会存在,但是在代表性行业,例(lì)如电镀废水中则都存在,油脂(zhī)浓度一般在300-500mg/L,其中(zhōng)乳化油所占比例最大。
对于(yú)含油废水的处理(lǐ)方法,总(zǒng)结(jié)起来有(yǒu)以下10种常见方(fāng)法:
1、沉降分(fèn)离法
沉降分离法是利(lì)用(yòng)油水两相的密度差及(jí)油和水的不相溶性进行分(fèn)离的,属一级处理。沉降分离在隔(gé)油池中进行,常见的有平流式(shì)、平行板式、波纹板(bǎn)式等(děng)型式。平流式隔油池的设计(jì)主要基于(yú)斯托克斯(sī)公式,由(yóu)公式可求得一定表面积的隔油池所能除去的最小(xiǎo)油滴直径。隔油池水流(liú)状态对除油能力和效果也有很大影(yǐng)响,最好的(de)水(shuǐ)流状态是层流状态,它(tā)有利于油滴的上升和(hé)固(gù)相的沉降。
2、粗粒(lì)化法
利用油水两相对聚结材料亲和力的不同来进行分离。含油废(fèi)水通过粗粒化材料时,其中细(xì)小(xiǎo)的油滴(dī)聚结成(chéng)较大(dà)的油粒,从(cóng)而加大上浮速度,属二(èr)级(jí)处理。
粗粒(lì)化法是将(jiāng)材料填充于粗粒(lì)化(huà)装置中,当废水(shuǐ)通过时可(kě)以去(qù)除其中的分(fèn)散油。该技术关键(jiàn)是粗粒化材(cái)料,材(cái)料的形状主要有纤维状和颗粒。常用(yòng)的亲水性材料是在(zài)聚酰胺、聚乙烯(xī)醇(chún)、维尼纶等纤维内引入酸基(磺酸基、磷酸基(jī)等)和盐类,亲油性材料主要(yào)有(yǒu)蜡状球,聚烯系(xì)或聚苯乙烯系球(qiú)体或发泡体,聚氨酯(zhǐ)发(fā)泡体等,有学者认为其接触角小于(yú)7°为好。
通过污水(shuǐ)在粗粒化前(qián)后油珠粒径分布的变化(huà)来判定除(chú)油效果及工艺(yì)可行(háng)性,主要(yào)评(píng)价(jià)指标(biāo)为油的去除率及出水含油。
粗粒(lì)化法无需外加化学(xué)试剂,无二次污(wū)染(rǎn),设备(bèi)占地面积小,基建费用(yòng)较低。
但用此法处理含油废(fèi)水(shuǐ)要求(qiú)进(jìn)口(kǒu)浓度较低,因此(cǐ)进(jìn)入设备前的(de)含油废水必须经预处理,否则出水油浓度较高(一般高于10mg/L),常需再进行深度处理(lǐ)。
3、过滤法
利(lì)用颗粒介质滤(lǜ)床的(de)截留及(jí)惯性碰撞、筛分(fèn)、表面黏附、聚并等机理,去(qù)除水中(zhōng)油(yóu)份,一般用于(yú)二(èr)级处理或深度处理。常见(jiàn)的颗(kē)粒(lì)介质滤料有石英砂、无(wú)烟煤(méi)、玻璃纤(xiān)维、高分子聚(jù)合物等(děng)。
对某机车厂含(hán)油废(fèi)水先经隔油(yóu)、混凝沉淀(diàn)、再经过滤,出(chū)水各项(xiàng)指(zhǐ)标均达排放标准(zhǔn),油去除率可达95%,完全可用于有关(guān)生(shēng)产(chǎn)车间。
过滤(lǜ)法(fǎ)设备简单、操作方便,投资费(fèi)用(yòng)低。但(dàn)随(suí)运(yùn)行时间(jiān)的增(zēng)加,压力下降逐渐增大,需经常进(jìn)行反(fǎn)冲洗,以保证正常运行。
4、膜分离法
膜(mó)分离法是(shì)S.Sourirajan所开拓,并在近20多(duō)年来(lái)迅(xùn)速发展起来的分离(lí)技术。
膜(mó)分离法处(chù)理含油废水是利(lì)用多孔薄膜为(wéi)分离介质(zhì),截留含(hán)油废水中的油及表面活性剂而使水分子通过,达到油水(shuǐ)分离目的。膜分离技术的关键是膜和组件的选择。
膜材料可(kě)分(fèn)为(wéi)髙分子膜(mó)和无机(jī)膜,常用的(de)高分子膜有醋酸纤(xiān)维膜、聚(jù)砜膜、聚丙烯膜、聚偏(piān)氟乙烯(xī)膜(mó)等;常用的无机膜材料有氧化铝、氧化锆(gào)、氧化钛等。按孔径大小(xiǎo)又可分微滤(lǜ)、超滤、反渗透等(děng)。最(zuì)适合于排放要求高(gāo)、处理(lǐ)量不大的含油废水(shuǐ)。
5、浮选法
浮(fú)选(xuǎn)法是利用油珠(zhū)粘附于水中的(de)微(wēi)气泡后使浮力增(zēng)大(dà)而浮上分离(lí),主要用(yòng)来处理含油废水中靠重(chóng)力(lì)分离自然上浮难(nán)以去除的分散油、乳化油和细小的悬(xuán)浮(fú)固体物(要投放无(wú)机或有机(jī)的絮(xù)凝剂(jì))。
由于空气微泡由非极(jí)性分子组成,能与(yǔ)水性(xìng)的油(yóu)结合在一(yī)起,带(dài)着油滴一起上升,上浮速度可提高近(jìn)千倍(bèi),所以油水(shuǐ)分离效率很髙。根据产生气泡的(de)方式(shì)不(bú)同,又可分为加压溶(róng)气浮选(xuǎn)法、叶轮(lún)浮选法和(hé)曝气(qì)浮(fú)选法(fǎ)。
为提(tí)高浮选效果,可(kě)再向废水中加入无机或有(yǒu)机高分子絮(xù)凝(níng)剂,即为絮凝浮选(xuǎn)法,则对油水分离的效果还会提高。目前该法已被广泛(fàn)应用于油(yóu)田废(fèi)水石油化工废水(shuǐ)、食品(pǐn)油生产废水等的处理、工(gōng)艺(yì)较为成(chéng)熟。
6、吸附(fù)法
吸附法是利(lì)用多孔固体吸附剂对(duì)含油废水中的溶解(jiě)油及其它(tā)溶解(jiě)性有机物(wù)进行表面吸附。常用的吸附剂有(yǒu)活性炭,活性炭不仅对油有很好的吸附性能,而且能同(tóng)时有效地吸(xī)附废水中的其它有机物,但吸(xī)附容量有限(对油一般(bān)为30—80mg/g),且成本高,再生困难,限制了它的应用。
经吸附法处理后出水(shuǐ)油含量可(kě)在5mg/L以下,因此吸附法一般只用于含油(yóu)废水(shuǐ)的(de)深度处理(lǐ)。徐(xú)根(gēn)良等对拆(chāi)船厂含油废水进行处理,出水油含量在5mg/L以下,多数(shù)在1mg/L以下。所用(yòng)吸附剂为(wéi)改性(xìng)膨(péng)润土、磺化煤(méi)、废旧活性炭、碎焦炭、有机纤维等易(yì)得原料。
7、凝聚法(fǎ)
凝聚法是向废水(shuǐ)中投加一定比例的絮凝(níng)剂,在废水中生成亲油(yóu)性的絮状物(wù),使微水油滴吸附于其上,然后用沉降或气浮(fú)的方法将油分去除。
常(cháng)用的有(yǒu)硫酸铝、硫酸亚铁、三氯(lǜ)化铁、聚合氯化(huà)铝、聚合氯化铝等无机絮凝剂(jì)和聚(jù)丙烯酰(xiān)胺、丙烯酰胺等(děng)有机絮凝剂,不同(tóng)絮(xù)凝剂的PH值使用范围不同。
为加强絮凝效果,往(wǎng)往两个絮凝剂复合(hé)使用。此法投药量大,排(pái)渣量大,适(shì)用(yòng)于处理废(fèi)水量很大,而含油(yóu)量较少(shǎo)的乳物油或其它细小悬浮物。
8、盐析法
盐析法是向废水中投加(jiā)无机盐类(lèi)电解质(zhì)。电(diàn)解(jiě)质把油珠扩散层的阳离子(zǐ)全(quán)部被赶(gǎn)到了(le)吸附层中,导致双电层破坏,油珠则变成中性(xìng),油(yóu)珠间吸引力(lì)恢复而相(xiàng)互聚(jù)并,从而达到破乳目的。
常用的电(diàn)解质是钙、镁、铝(lǚ)的盐类,它既可中和电荷又可(kě)转换表面活性剂性质,使处理效果提高。盐析法投盐量(liàng)一般在1%-5%之间,经盐析(xī)法处理后,出水油的(de)含量(liàng)一(yī)般大于10mg/L。但该法聚析速度慢,沉降分离时间长,设备占地面积大,而且对由表(biǎo)面活性剂(jì)稳(wěn)定的含油乳状液的处理效(xiào)果(guǒ)不好(hǎo)。
9、电解法(fǎ)
电解法(fǎ)包括电(diàn)解凝(níng)聚吸附(fù)法和电解浮上法。电解凝聚吸附是利用溶解性电(diàn)极电解乳化油废水。从(cóng)溶解性(xìng)阳极(Fe或Al)溶解出金属离子,金(jīn)属离子发生水解作(zuò)用(yòng)生(shēng)成(chéng)氢氧化物(wù)吸附、凝聚乳化油和(hé)溶解油,然(rán)后沉降除去(qù)油分。
此法主要适用于机加工工(gōng)业中(zhōng)冷却润滑液在化(huà)学絮凝后的二(èr)级处理(lǐ)。电解凝(níng)聚吸附法具有占地面积小、操(cāo)作简(jiǎn)单(dān)、处(chù)理效果好、浮渣量相对(duì)较少等优点(diǎn),但它存在阳极金属消耗量大(dà)、需(xū)大量(liàng)盐类作辅助药剂、耗电(diàn)量高(gāo)、运行费用(yòng)较高等缺点,此外,对存在的阳极钝化问题虽研究较多,但仍未根本解(jiě)决。
10、生(shēng)物化学法(fǎ)
生物化学(xué)法去除水中溶解(jiě)油的效(xiào)果很好,但是不能去除分(fèn)散油和悬浮油,一(yī)旦系(xì)统中进入了后两者(zhě)油,会对整个(gè)生化系统带来很大的(de)冲击,所以应(yīng)用生化法处理含油(yóu)废(fèi)水时,一定要做好(hǎo)预处(chù)理工作,把水中的悬浮油和分散油去掉(diào)后。