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中圖分類號:P618.130.2 文獻標識碼:B文章編號:1008-925X(2012)11-0120-02
摘 要 如何優化油氣企業污水處理工藝,降低污水處理成本,提高污水處理效果,對于污水處理有著極其重要的意義。必須指出的是,油氣廢水處理系統的優化改造是一個非常錯綜復雜的問題,從目的上它不僅要基于污水水質分析,按照技術和經濟的要求,在條件允許的范圍內,利用各種方法,找出最佳的設計工藝方案,并在設計工況條件下,找出最佳的設施組合和最佳工藝參數。
關鍵詞 油氣企業;廢水處理; 方法
隨著石化企業和各項工業的不斷深入發展,全球性的環境污染日益破壞著地球生物圈幾億年來形成的生態平衡,并對人類自身的生存環境存在威脅。由于逐漸加重的環境壓力,當前世界各國紛紛制定嚴格的環保法律、法規和各項有力的措施,我國作為世界大國,對環境保護也越來越重視,并向國際社會全球性環境保護公約作出了自己的承諾。
1 廢水處理方法分類
根據使用技術措施的作用原理和去除對象,廢水處理法可分為物理處理法、化學處理法和生物處理法三類。具體如下:
1.1 廢水的物理處理法:
利用物理作用進行廢水處理,主要目的是分離去除廢水中不溶性的懸浮顆粒物。主要工藝有:
1.1.1 格柵和篩網 格柵是一組平行金屬柵條制成的有一定間隔的框架。把它豎直或傾斜放置在廢水渠道上,用來去除廢水里粗大的懸浮物和漂浮物,以免后面裝置堵塞。
1.1.2 沉淀法:利用重力作用,使廢水中比水重的固體物質下沉,與廢水分離。主要用于(a)在塵砂池中除去無機砂粒(b)在初見沉淀中去除比水重的懸浮狀有機物(c)在二次沉淀中去除生物處理出水中的生物污泥(d)在混凝工藝以后去除混凝形成的絮狀物(e)在污泥濃縮池中分離污泥中的水分,濃縮污泥。此法簡單易行而且效果好。
1.1.3 氣浮法:在廢水中通入空氣,產生細小氣泡,附著在細微顆粒污染物上,形成密度小于水的浮體,上浮到水面。主要用來分離密度與水接近或比水小,靠重力無法沉淀的細微顆粒污染物。
1.1.4 離心分離:利用離心作用,使質量不同的懸浮物和水體分離。分離設備有施流分離器和離心機。
1.2 廢水的化學處理法
1.2.1 酸性廢水的中和處理:
酸性廢水處理可以用投藥中和法、天然水體及土壤堿度中和法、堿性廢水和廢渣中和法等。藥劑有石灰乳、苛性鈉、石灰石、大理石、白云石等。他的優點是:可處理任何濃度、任何性質的廢水。
1.2.2 堿性廢水和廢渣中和法
投酸中和法可用藥劑:硫酸、鹽酸、及壓縮二氧化碳(用二氧化碳做中和劑,由于PH值低于6,因此不需要PH值控制裝置)酸性廢水及廢氣中有高達24%的二氧化碳,可用來中和堿性廢水。其優點可把廢水處理與廢水沉淀結合起來,缺點是處理后的廢水中硫化物、耗氧量均有顯著增加。
1.3 生物處理法:
利用微生物可以把有機物氧化分解為穩定的無機物的這一功能,經常采用一定人工措施大量繁殖微生物。
1.3.1 好氧生物處理法: 應用好氧微生物,在有氧環境下,把廢水中的有機物分解成二氧化碳和水的方法,主要處理工藝有:活性污泥法、生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化等,這種方法處理效率高,應用面廣。
1.3.2 厭氧生物處理法: 應用兼性厭氧菌和專性厭氧菌在無氧條件下降解有機污物,最后生成二氧化碳、甲烷等物質的方法。主要用于有機污泥、高濃度有機工業廢水的處理。如啤酒廠、屠宰廠。
1.3.3 自然生物處理法: 應用在自然條件下生長,繁殖的微生物處理廢水的方法。工藝簡單,建設費用和運行成本都比較低,但其凈化功能受自然條件的限制,處理技術有穩定塘和土地處理法。
2 油氣污水處理系統的工藝設計
在油氣污水處理系統的工藝設計中往往遇到以下問題:
2.1 工程設計人員大都是僅僅了解廢水水質的情況下,根據自己的工程經驗和直覺進行設計,這樣往往造成工程缺陷,使建成的處理系統處理廢水不能達標排放。
2.2 在有些設計中,因為對出水的達標要求嚴格,使設計出的工藝建設費用和運行費用偏高。
2.3 在許多現有的處理系統中,由于所要處理的水質發生改變,原有工藝不能針對目前的水質進行有效的處理。
如何優化污水處理工藝,降低污水處理成本,提高污水處理效果,對于污水處理有著極其重要的意義。
3 系統工藝改造的總體思路
污水處理單位廢水的水質為含有一定量難生物降解物質和油氣的有機廢水,各油氣行業排放的廢水所含污染物質不同,其相應的治理工藝流程也不同。生物處理因具有處理成本較低,并能大幅度去處有機污物和一定特性使得油氣廢水治理采用生物治理作為主要治理單元己成為共識。
但結合企業污水處理目前的運行現狀及操作工人素質,為確保污水處理廠處理出水的穩定達標排放,因此改造擴建工藝的設計思想以強化物化處理的原則,以生物處理工藝為重心,盡量提高強化生物處理的作用。鑒于污水處理單位接受的油氣廢水綜合性廢水,是典型的難生化降解的有機廢水,水質性質有其特殊性,而且各有關企業生產廢水排放的水質水量的不穩定性,以及污水處理廠的運行成本及運行負荷。因此必須要有針對性的廢水處理工藝,才能達到較好的處理效果。在選擇處理工藝前,應在分析廢水水質及其組成及對廢水所要求的處理程度的基礎上,確定各單元處理方法和改造工藝流程,以驗證改造工藝的有效性。
關鍵詞: 石油開采廢水;技術;發展
Abstract: to improve the treatment technology of wastewater in oil exploitation is an effective way to solve the oil pollution of the environment and conservation of water resources, we should develop in the future in this.
Keywords: oil wastewater; technology; development
中圖分類號:TE19 文獻標識碼:A文章編號:2095-2104(2013)
一、石油開采中廢水處理的現狀
(一)物理除油
石油污水中的污染物主要包括浮油、乳化油、分散油、膠體溶解物和懸浮固體等。對于油類,由于其分散的直徑不同,在水里有的懸浮于上面有的分散在其中,因此,在處理時會帶來很大的難度,需要采用不同的處理方式。下面我就主要介紹一些物理處理方法。
物理處理法是通過物理作用分離和去除廢水中不溶解的呈懸浮狀態的污染物(包括油膜、油珠)的方法。處理過程中,污染物的化學性質不發生變化。是油層污水處理的基本方法,具有設備簡單、成本低、管理方便、效果穩定等優點。
物理處理法的重點是去除采出水中的大部分油類和固體懸浮物等。物理法主要包括重力分離、離心分離、粗粒化、過濾分離、膜分離等五種方法。
重力分離技術,依靠油水密度差進行重力分離是油田廢水治理的關鍵。從油水分離的試驗結果看,沉淀時間越長,從水中分離浮油的效果越好。自然沉降除油罐、重力沉降罐、隔油池作為含油廢水治理的基本手段,已被各油田廣泛使用。
離心分離是使裝有污水的容器或容器內的污水高速旋轉,形成離心力場,利用不同液體之間的密度差產生不同的離心力作用,密度大的受到較大離心力作用被甩向外側,密度小的則停留在內側,各自通過不同的出口排出,達到分離污染物的目的 含油污水經離心分離后,油集中在中心部位,而水則集中在靠外側的器壁上。我國引進和自行研制的水力旋流器,在油田污水處理上也取得了良好的效果。
粗粒化,是指含油污水通過一個裝有填充物的裝置時,油珠粒徑由小變大的過程。所用的填充材料稱為粗粒化材料。目前常用的粗粒化材料有石英砂、無煙煤、蛇紋石、陶粒、樹脂等材料。經粗粒化的污水,其含油量與污油性質并沒有發生變化,只是油珠粒徑變大,更容易用重力分離法將油去除。
過濾器分離技術是含油污水通過粒狀濾料床層時,利用阻力截留、重力沉降、接觸絮凝三方面的作用,將懸浮物和油分截留在濾料的表面和內部空隙中。過濾器是常見的過濾設備,有壓力式和重力式兩種,目前我國油田普遍采用的是壓力式,有石英砂過濾器、核桃殼過濾器、雙層濾料過濾器、多層濾料過濾器等。近年來,隨著纖維材料的發展,以纖維材料為濾料發展起來的深床高精度纖維球過濾器,因其具有纖維細密、過濾時可形成上大下小的理想濾料空隙分布、納污能力大、反洗濾料不流失等優點,發展迅速。
膜分離技術被認為是“21世紀的水處理技術”,是一大類技術的總稱。主要包括微濾、超濾、納濾和反滲透等幾類。這些膜分離產品均是利用特殊制造的多孔材料的攔截能力,以物理截留的方式去除水中一定顆粒大小的雜質。特別是超濾,己經在除油的相關研究中取得了一定的進展,逐漸從實驗室走向實際應用階段。
二、廢水處理中面臨的問題及解決對策
我國有相當多的油田已進入石油開發的中后期,隨著驅油技術的發展,各油田為挖掘油層潛力,已開始進行二次采油、三次采油,這使得石油開采廢水的水質情況更加復雜,也為石油開采廢水處理回用技術提出了新的要求。
( 一 ) 聚 合 物 驅 采 廢 水
與水驅采油廢水的水質情況比較可以看出,聚合物驅采廢水中的原油主要是以粒徑很小的乳化油狀態存在的,這使其具有較高的穩定性。另外,水中還含有大量的聚合物、表面活性劑等物質,這些物質的存在又進一步增加了原油在水中的穩定性,使得現有的重力除油設施除油率很低,效果極差;而根據聚合物驅采回注水質的要求,在處理過程中應將廢水中的聚合物、表面活性劑等物質予以保留,這使得聚合物驅采廢水的除油處理變得異常困難,也給石油廢水處理回用技術提出了更高的要求。
根據聚合物驅采廢水的特點及其回用要求,處理過程應采用物理法和物理化學法,但表面活性劑等物質的存在增加了除油的難度。在現有的處理技術中,只有聚結法可以大幅度提高物理法的除油效果,但由于聚結材料的種類較少,聚結效率不高,導致粗粒化聚結工藝的除油效果較差 。
( 二 ) 蒸 汽 驅 采 稠 油 廢 水
現在各油田均已開始動用稠油儲量,擴大了蒸汽驅采規模,使稠油廢水量大幅度增加。稠油廢水含油量大、溫度高,且因其處理后回用至注汽鍋爐,故凈化后水質應滿足注汽鍋爐給水水質標準,這就對稠油廢水處理技術提出了新的要求。現有的混凝除油工藝在處理稠油廢水
時,由于缺少一種高效、快速的破乳劑,普遍存在著停留時間長、設施占地大、處理效率低和運行費用高等問題。另外,稠油廢水處理后回用,執行了水質指標更為嚴格的注汽鍋爐給水水質標準,而現有的石油廢水處理工藝對硬度、S i O 2 等幾項污染物的去除幾乎沒有作用,這就要求必須增加新的深度處理技術單元和處理構筑物,以保證稠油廢水在處理后能滿足注汽鍋爐給水水質要求。
從目前各稠油廢水處理流程的運行情況來看,稠油的去除是主要難題。在除油效果上,氣浮浮選法的效率最高,但是沒有反應迅速、破乳效果好的破乳劑進行破乳,稠油去除效果很難達到理想的要求,這就給過濾工藝增加了很大的負擔,并影響后續除硬度、除有機物等深度處理設施的正常運轉,因此盡快研制出一種高效、反應快速的破乳劑是解決稠油廢水處理技
術難題的當務之急。
( 三 ) 低 滲 透 油 藏 開 采 廢 水
低滲透油藏開采規模的逐步擴大,以及其對所需回注水質標準的嚴格要求都為低滲透油藏開采廢水的處理增加了新的難度 。為不堵塞地層,保持低滲透油藏的滲透性,各油田對低滲透油層回注水質的要求都極為嚴格,低滲透油層要求回注水的濾膜系數(0.45 μ m 濾器)必須> 4,污染物顆粒直徑必須< 0 . 4 5 μ m ,而常規處理技術,包括精細過濾、活性炭吸附等都很難滿足這一要求。
三、發展重點
石油開采廢水處理技術現已滯后于驅油技術的發展,成為驅油技術大規模推廣應用的主要限制因素,今后應重點在以下幾個方面進行研究和開發:
(一)推廣膜處理技術在石油開采廢水處理上的應用。
(二)開發工藝更為先進的配套單元處理設備,提高處理效率,減少占地面積。
(三)深入研究聚結除油原理,尋找更為有效的聚結材料,以提高物理法除油效率 。
(四)研制更為有效、快速的混凝破乳劑,強化除油效率,以減輕后續處理設施的負擔,為石油開采廢水的深度處理回用提供可靠保證。
參考文獻:
關鍵詞:含油廢水;活化粉煤灰;吸附;絮凝;再活化
中圖分類號:TQ546 文獻標識碼:A 文章編號:1006-8937(2016)29-0169-04
1 概 述
煤焦油深加工過程中產生高濃度含油廢水,采用傳統污水處理工藝無法將水中油分離出來,進而影響下一段工藝處理,導致處理水質不達標。
煤焦油加工過程中會產生大量的含油廢水,該類廢水含高濃度的有機物、氰等劇毒物質。其中有機污染物主要為單環活多環芳香族化合物以及含氮、硫、氧的雜環化合物,如高濃度的酚類、萘類、苯胺類、吡啶類、喹啉類,吲哚類等。
這些有機物大多因為帶有親水基團而能溶解在水中,無法通過分層分離。
煤焦油深加工廢水主要來自預處理階段,裝置為煤焦油加溫靜置所脫水、管道吹掃產生的水、生產過程中產生的分離廢水、雨水與油品混合產生的廢水等。
粉煤灰是熱電廠燃煤粉鍋爐排放的廢棄物,我國電力以燃煤為主,2015年中國粉煤灰產量居世界第一。
粉煤灰主要用于燒磚、筑路、水泥和混凝土的摻合料。
其大部分堆積廢棄,這不僅占用了大量土地,而且嚴重污染了環境。
如何將粉煤灰綜合利用,是當今環境科學的重要研究課題。粉煤灰是具有一定活性的球狀細小顆粒,對于水中雜質具有較好的吸附性能,對工業廢水進行處理可謂以廢治廢,并且處理廢水費用低、效果好。環保科研人員在這方面已做了大量的研究工作,取得了許多令人矚目的成就[1-4]
寇鵬[5]在研究粉煤灰酸浸正交實驗中發現,影響粉煤灰中Al2O3溶出率因素大小順序為焙燒溫度>鹽酸濃度>堿灰比>酸浸時間,最佳溶出鋁的方案為焙燒溫度950 ℃、焙燒時間為3 h、鹽酸濃度為0.6 moL/L、酸浸時間為4 h、堿灰比為0.7、反應溫度為90 ℃。
夏暢斌等[6]用酸浸粉煤灰對焦化廠含酚廢水處理進行了研究,制得集物理吸附和化學混凝為一體的混凝劑,將其與PSA絮凝劑配合使用,處理焦化含酚廢水。
混凝沉降速度快,污泥體積小,處理廢水費用低;SS、COD色度和酚的去除率分別為95%、86%、96%和92%。并研究了粉煤灰混凝沉降機理。
王春峰等[7]用H2SO4活化方法制作活化粉煤灰吸附材料,通過試驗發現:
活性粉煤灰處理廢水的最佳條件是pH值為7、溫度為20 ℃、攪拌時間是10 min。
2 粉煤灰除油機理
粉煤灰顆粒較細且多孔,表面含有金屬陽離子活性成分,吸附機理較復雜。
粉煤灰具有吸附作用、接觸絮凝、中和沉淀、過濾截留的特性。其中吸附作用包括物理吸附和化學吸附兩種特性[8]。
粉煤灰的導熱系數λ為0.23[W/(m?K)],比熱容c為0.92[kJ/(kg?K)],水的比熱容4.2[kJ/(kg?℃)]
含油廢水中的油在水中存在形式有游離態油、分散態油、乳化油、溶解油、固體附著油[9],通過自然靜置無法將乳化油、溶解油、固體附著油分離。由于粉煤灰相對水的比熱容低,所以在加熱時粉煤灰上升的溫度比水快,當粉煤灰的溫度達到或超過水的沸點時,附著在粉煤灰上的水迅速沸騰蒸發,發生爆沸現象。
高溫活化粉煤灰在處理含油廢水時,由于其表面含有帶正電荷的金屬陽離子活性成分,能夠將帶負電荷的小分子油滴包裹起來,起到破乳效果,如圖1所示,水中油會被吸附包裹在粉煤灰中,而被沉降在處理水底部。
當對底部粉煤灰加熱時,發生爆沸現象,吸附在粉煤灰中的油會被沖出,小液滴油沖出后又相互聚攏形成較大液滴的油,由于油的密度比水低,大液滴油迅速上浮,最終使粉煤灰中的油分分離出至水面。
至此,灰,水,油充分分離,如圖2所示。
酸活化粉煤灰是集物理吸附和化學混凝為一體的混凝劑,由于混凝液中含有溶解的絮凝成分如AL3+、Fe3+等其他離子,通過絮凝沉淀,處理溶解油效果更好。
3 實驗部分
3.1 原材料及其組成
實驗采用陜西東鑫垣化工有限責任公司發電廠飛灰,主要化學成分,見表1。
實驗用廢水取自陜西東鑫垣化工有限責任公司延遲焦化車間排放至污水處理廠廢水。廢水水質,見表2。
3.2 粉煤灰的高溫活化及酸活化
將350 g粉煤灰放入干鍋中,在馬弗爐中加熱850 ℃,活化時間為3 h,待冷卻后即得高溫活化粉煤,留作待用。
取25 g活化粉煤灰、100 mL 5 mol/L HCl溶液,放入250 mL燒杯中,置于恒溫磁力攪拌器上緩慢攪拌4 h,即得酸浸粉煤灰活化液。
3.3 高溫活化粉煤灰處理廢水實驗方法
用HJ-3型數顯恒溫磁力攪拌器在500 mL燒杯中進行實驗。
取500 mL廢水,分別加入5、15、25、35、45 g高溫活化粉煤灰,控制轉速500 r/min,攪拌30 min,靜置2 h。
開加熱開關,設定溫度為90 ℃,觀察第一次爆沸時開始計時,加熱3 min停止加熱。靜置一定時間,待灰、水、油分離后取中間水樣化驗分析。
3.4 酸浸粉煤灰活化液處理廢水實驗方法
取125 g活化粉煤灰分成五組,每組25 g,放入燒杯中,每組加入100 mL 5 mol/L HCl溶液,置于恒溫磁力攪拌器上緩慢攪拌4 h,隨后將酸浸粉煤灰活化液分別全部倒入到5組25 g高溫活化粉煤灰處理過的廢水中,調節pH=8,充分攪拌30 min,靜置,分別在20、40、60、80、100 min取上清液化驗分析,換算濃度。
3.5 吸附后的高溫活化粉煤灰再活化實驗方法
高溫活化粉煤灰處理廢水后,通過爆沸方法使灰、水、油三相分離,分離出上層油,將灰水混合物通過真空泵抽濾,得到濕灰,放入干燥箱干燥,取出干燥粉煤灰放入馬弗爐加熱到800 ℃再活化,加熱時間3 h,重復處理廢水。
4 結果與討論
不同投灰量處理含油廢水后水中油濃度的變化,如圖3所示。
從圖3的結果可見,在500 mL廢水中隨著高溫活化粉煤灰加入量的增加,廢水中油含量逐漸降低,當加灰量達到25 g以上時,灰中油含量下降已經不明顯,此時廢水中含油為3 871 mg/L,除油率達到87%。
吸附時間對酸浸粉煤灰混凝液處理含油廢水的影響,如圖4所示。
從結果可見,隨著吸附時間的增加,廢水中油濃度逐漸降低,當吸附時間在80 min時,廢水油濃度降低到1 208 mg/L, 此時除油率為66.6%。
80 min后廢水中油濃度變化已不大。
通過25 g高溫活化粉煤灰及25 g酸活化粉煤灰對500 mL 濃度為29 283 mg/L含油廢水的處理,最終濃度為1 208 mg/L,綜合除油率達到了95.6%。
重復高溫活化粉煤灰對含油廢水除油率的影響,如圖5所示。
從圖5的結果可以看出,同一份活化粉煤灰重復利用,經過五次800 ℃高溫再活化處理,對五份平行廢水樣中油的去除率逐漸降低,特別是第二次重復活化利用去除率下降很快,這是因為第一次去除時,油滴表面附著較多粉煤灰活性成分,隨著油、水、灰三相分離。
一部分活性成分被油帶走,因而第二次利用時,粉煤灰的活性度降低,但去除率仍可達到64%。
從第3、4、5次利用開始,水中油去除率下降變緩,去除率在55%左右,這是因為更多的活性成分被油滴帶走,化學吸附性能下降,物理吸附性能起主導作用。
5 結 語
800℃高溫活化粉煤灰在煤焦油廢水處理含油方面有著較好的效果和應用前景,其除油率達到87%,吸附油品后的粉煤灰在水中沉降下來通過加熱,爆沸較短時間,不用將整個處理廢水加熱,就能夠使油、水、灰三相分離。
酸浸粉煤灰由于含有絮凝成分的金屬離子,能夠對水中溶解性油,如酚油等起到較好的吸附作用,當吸附時間在80 min時,廢水油濃度降低到1 208 mg/L,此時除油率為66.6%。
通過25 g高溫活化粉煤灰及25 g酸活化粉煤灰對500 mL 高濃度含油廢水的處理,最終濃度為1 208 mg/L,綜合除油率達到了95.6%。處理過含油污水的粉煤灰,通過再活化,重復三次使用,最終除油率仍然可達55%左右。
利用高溫活化粉煤灰及酸活化處理含油廢水可以使污油回煉,提高資源利用率。
用電廠固體廢物粉煤灰處理污水,達到“以廢治廢”的目的,并且生產成本低,處理費用低,解決了吸附后粉煤灰的去留問題。同時,在污油泄漏事故中,給難收集的油撒上活化粉煤灰,吸附完污油后收集起來,可按污水處理方法處理泄漏污油。
參考文獻:
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關鍵詞:大孔樹脂,吸附,含油廢水,廢水處理
Abstract: according to the source material, to a lot of oily wastewater treatment methods study compared, sure method is to use NDA-1800 resin absorption of cold rolling wastewater oil, water oil content < 5 mg/L, accord with China's industrial cooling water circulation of water quality standards (GB50050-2007), and remove oil can also recycling. Such not only reduce the oil pollution to the environment and effective use of the waste, increase the economic benefit. Resin absorption after saturated with agent chooses the ethanol industry to take off.
Keywords: macroporous resin, adsorption, oily wastewater, waste water treatment
中圖分類號:C29文獻標識碼:A 文章編號:
1. 含油廢水來源
本文主要討論冶金企業冷軋過程產生含油廢水的處理。軋機在軋制鋼材的過程中,軋機軋輥輥道和軋制鋼材的表面必須進行噴淋冷卻,各點含油類物質被大量帶入系統,在檢修過程中亦有油類物質進入排放廢水。此外點漏油、油壓系統滲油或生產過程中油管爆裂尤其易造成污水處理系統油類沖擊負荷。
2. 冷軋含油廢水的特征與危害
冷軋含油廢水在鋼鐵廢水中是公認最難處理的廢水之一。冷軋含油廢水的含油量一般為40mg/L~80mg/L[1],油在水中呈乳化狀態,形成乳化油,油品粒徑小于15μm,油水體系較穩定,油不易上浮于水面,所以很難去除。
含油廢水的危害主要表現在:油面的覆蓋隔絕了水體的表面復氧,使水體喪失了自凈能力,水體溶解氧的減少又破壞了水中生態平衡,同時油類的氧化作用又將加速水體惡化。油中一些低沸點芳香烴化合物對水中生物有直接毒害作用,而多環芳香烴的存在還會導致人類癌癥發病率的升高。水中的油會使水質變壞變臭,影響人體健康,并且浮油的存在還增加了水面起火的危險性。乳化液中有機物含量很高,導致對水的污染:COD每升高達幾萬毫克。有機物含量高不僅是因為乳化油的緣故,也由于大部分乳化劑采用了烴類表面活性劑。油泥對水體的污染主要體現在細菌將把這些膠團中的有機物分解而產生沼氣及硫化氫氣體,對水體造成很大的危害。因此,含油廢水必須經過適當的處理后才能排放[2]。
3. 國內外冷軋含油廢水處理工藝及發展趨勢
目前國內外冷軋含油廢水的處理技術主要是以下幾種(由于篇幅所限,在此只列出了處理方法的名稱):
(1) 化學破乳法除油
① 酸化法 ② 鹽析法 ③ 凝聚法 ④ 混合法
(2) 機械物理除油法
① 離心分離法 ② 粗粒化除油法 ③ 過濾法 ④ 膜分離法
(3) 物理化學法
① 浮選法 ② 吸附劑(包括樹脂)吸附法 ③ 磁吸附分離法
(4) 微生物法
① 活性污泥法 ② 生物膜法 ③ 氧化塘 ④ 厭氧生物處理
各種類型處理方法及其特點比較見表1。
含油廢水處理方法及特點比較表1
樹脂法除油是物理法的一種,因其無二次污染、可實現水及油品的回用、處理速度快、有較大的經濟效益等優點,成為當今含油廢水處理的主要趨勢[3]。
4. 除油原理
主要是靠大孔樹脂對油的吸附作用除去廢水中的油類。NDA-1800 型樹脂是一種既親油又親水的粗粒化材料,既對乳化油有親和力,又可以在與乳化油接觸的過程中實現破乳,從而有效的實現油水分離。其實現油水分離的原理如下述:利用材料表面一定的電荷密度,具有破壞乳化油雙電層的作用,同時又具有高度親油與親水的雙重性能。當含油廢水經過材料層時,乳化油的雙電層及親油、親水性能被破壞,這樣就實現了乳化油的破乳并形成了小油滴附著在材料的表面,隨著廢水的不斷進入,有越來越多的小油滴產生,而油滴之間本身具有親和力,因此小油滴逐漸變成大油珠。由于材料表面是既親水又親油的,同時在水流推動力的作用下,較大的油珠便上浮到水層面上,形成油層,從而有效的實現了油水分離,并且操作過程中無需添加任何化學試劑。
5. 處理過程
經過試驗,采用紫外分光光度法測定油含量。
吸附劑采用NDA-1800型大孔吸附樹脂(某大學環保公司提供)。采用工業乙醇做為脫附劑進行樹脂的再生。
將NDA-1800型大孔樹脂裝入樹脂吸附柱中,先用無水乙醇清洗,以除去其中所含的致孔劑、催化劑、反應溶劑等雜質,待流下的乙醇液無色透明時停止加入乙醇。然后,依次用蒸餾水、4%鹽酸溶液、蒸餾水、4%氫氧化鈉溶液、蒸餾水洗滌,并重復洗滌三次。最后用蒸餾水洗滌成中性后,取出樹脂,晾干后置于烘箱內于50℃左右烘干至恒重(大約需要12小時)后裝柱備用。
在室溫下,使冷軋含油廢水(取自某鋼鐵公司冷軋車間廢水排出口)以8BV/h的流速經過填有NDA-1800 型樹脂的吸附柱,測其處理效果。樹脂吸附飽和后,采用工業乙醇做為脫附劑進行樹脂再生。做8個批次穩定性實驗,實驗結果如圖1。
圖18個批次穩定性實驗結果
如圖1出水中的油含量在4.51mg/L到4.55mg/L之間,表明實驗所確定的的工藝條件是可行并且可靠的。
6. 結論
采用NDA-1800 型樹脂處理冷軋含油廢水,出水含油量
7. 方法優缺點
(1) 優點
① 通過不同濃度含油廢水處理的實驗表明,樹脂的抗沖擊能力好,當進水含油濃度從40mg/L左右增加到80 mg/L左右時,出水的含油量變化不大;
② 處理的油品可以回收利用,實現了廢油品的資源化;
③ 此法處理含油廢水不加破乳劑,不會引入二次污染;
④ 樹脂可以脫附再生,反復使用;
⑤ 設備占地面積小、結構簡單,基建費用較低。
(2) 缺點
① 大孔吸附樹脂的研究開發成本較高,造成樹脂成本較高;
② 吸附過程不單是物理吸附過程,還可能伴有物理化學作用,仍待研究;
③ 吸附過程中其它影響因素仍有待研究。
參考文獻:
[1]Richard J L, Kemcth P G. Ceramic membrane treatment of petrochemical wastewater. Environmental Progress, 1993, 2(12): 86~95
[2]Bhave R R. Inorganic membranes synthesis characteristics and applications. New York,1991: 288~295
[關鍵詞]懸浮油、乳化油、分散油、工況參數。
中圖分類號:S249 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)16-0349-01
一、前言
在當前嚴峻的市場和日益嚴格的環保壓力形勢下,各企業正在積極開展節能減排,環境治理,挖潛增效活動。某稀土冶煉工業污水120m3/h,水質見表1
污水處理系統主要由隔油、調節池、除油器、中和池、固液分離設備及提升泵組成。
二、主要設備功能與選型
1、平流式隔油槽
污水被引致普通平流式隔油槽,其作用
⑴污水從池一端流入,從另一端流出,停留時間1.5h,比重小于1的浮油上浮。水面設集油管,去除油珠粒徑不低于100-150μ的油珠。
⑵去除污水中比重較大的無機物顆粒,減輕下道工序的負荷。
技術參數如下:
數量1臺,沉渣室4個,總體積287m3.
提升泵:2臺(開1備1) 流量:150m3/h 額定揚程:20m.
2、超聲波汽浮除油槽
超聲波汽浮池的作用是去除溶液中部分懸浮油、分散油。
含油溶液中存在的乳化油,在油粒表面形成定向排列并具有雙電層結構的親水性保護膜。保護膜所帶的同號電荷互相排斥,使油粒不能接觸碰撞和增大,而形成穩定的水包油型渾濁乳狀液。
溶液中的乳化油,有的是為了滿足工藝需要而配制的乳化液,有的則是水中的油粒在水流湍流下吸附了表面活性劑或細微固體顆粒而自然形成的乳化油。前者由于乳化充分,具有強烈的親水性,必須在破乳后才能上浮分離;后者由于乳化不充分,具有弱疏水性或弱親水性,大多可用氣液溶合有機分離法除去,少量的則需經破乳后才能分離。破乳就是破壞油粒周圍的保護膜,使油、水發生分離。破乳機理主要有兩種:一種是使乳液微粒的雙電層受到壓縮或表面電荷得到中和,從而使微粒由排斥狀態轉變為能接觸碰撞的并聚狀態;另一種是使乳化劑界面膜破裂或被另一種不會形成牢固界面膜的表面活性物質頂替,使油粒得以釋放和并聚。
本方案采用超聲波破乳具體過程如下:
超聲波是指頻率高于20kHz的超聲波,在一定強度下通過媒體時,產生一系列的物理、化學效應。因為超聲在液體中波長為10~0.015cm(相當于15kHz至10MHz),遠遠大于分子的尺寸,而且和液體中產生的空化氣泡的崩滅(collapse)有密切關系,其動力來源是聲空化(soundcavitation)。足夠強度的超聲波通過液體時,聲波負壓半周期的聲壓幅值超過液體內部靜壓強時,存在于液體中的微小氣泡(空化核)就會迅速增大,在相繼而來的聲波正壓相中氣泡又絕熱壓縮而崩滅,在崩滅瞬間產生極短暫的強壓力脈沖,氣泡周圍微小空間形成局部熱點(hotspot),其溫度高達5000K,壓力達500atm,持續數微秒之后,該熱點隨之冷卻,冷卻率達109k/s,伴有強大的沖擊波(對均相液體媒質)和時速達400km的射流(對非均相液體媒質)。當超聲波通過有微小油粒的流體介質時,其中的油粒開始與介質一起振動,但由于大小不同的粒子具有不同的振動速度,油粒將相互碰撞、粘合,體積和重量均增大。然后,由于粒子變大已不能隨超聲振動,只能作無規則的運動,繼續碰撞、粘合、變大,最后上浮,形成浮油被去除。本裝置的除油效率為90%。
超聲波由電驅動、氣作介質導入除油器,在破乳過程中不破壞溶液的化學特性,所以本方案采用超聲波氣液溶合有機分離器。去除廢水中的油類污染物及懸浮雜質,降低廢水COD值,出水進入中和槽。
超聲波氣浮除油器有效的降解水體中有機污染物,尤其是把難降解的有機污染物分解為環境可以接受的小分子物質,不僅操作簡便、降解速度快,還可以單獨或與其它水處理技術聯合使用,是一種極具產業前景的清潔凈化方法。它集高級氧化技術、超臨界水氧化等多種水處理技術的特點于一身,具有反應條件溫和、速度快、適用范圍廣等特點,可以單獨或與其它技術聯合使用,具有很大的發展潛力。
汽浮池技術參數如下:
數量:4臺
規格:Φ2500X4200
提升泵:4臺
額定揚程:32m.
3、氣液溶合有機分離器
經超聲波破乳的溶液進入氣液溶合有機分離器裝置,該設備利用高效溶合釋放器,在溶液中產生足夠數量的細微氣泡,細微氣泡與溶液中懸浮粒子(懸浮油粒)相粘附,形成整體密度小于溶液的“氣泡―顆粒”復合體,使懸浮粒子隨氣泡一起浮升到溶液面。XC-YF型高效溶合釋放器,具有氣泡直徑小、氣泡密度大、氣泡均勻、氣泡穩定時間長等優點。能夠在較低的溶合壓力下使溶合利用率大幅度提高,從而實現氣浮工藝所追求的“低壓、高效、低能耗”的目標。
4、調節池
針對生產廢水在時間和水量上的不均勻性,及含有部分固形物,設置調節池調節水質、水量,為系統穩定運行創造適宜的水質條件。將下游處理的流量變化減小到最低限度,同時,通過調節池曝氣除油,浮在水面上的污油自流到收油槽,油面下的液體用泵送至纖維球除油器內。調節池參數如下:
數量2,規格:Φ2000X4000水深:3.5m提升泵:2臺;揚程35m
5、再生纖維球除油器
作為壓力式過濾器中最新型的水質精細處理設備的改性高效纖維球過濾器,是含油污水精細過濾技術的一次突破,是含油污水精細過濾未置級。
該過濾器選用的纖維球濾料,是由經過新的化學配方合成的特種纖維絲做成,其主要特點是經過本質的改性處,將纖維濾料由親油型改變為親水型。其濾料直徑可達幾十微米甚至幾微米,具有比表面積大,過濾阻力小等優點,解決了粒狀濾料的過濾精度受濾料粒徑限制等問題。含油污水等方面的精細過濾,纖維球不易粘油,便于反洗再生、過濾精度高。
數量2臺,
規格:Φ3900X4000
6、中間槽
存放中和漿液,帶攪拌器,防止物料沉淀結垢,確保漿液PH值達標后送至下道工序進行固液分離。
數量:2臺,
有效容積:78m3/臺
7、分離設備采用廂式暗流壓濾機。
型號XAZ260m2/1500
三、運行成績
運行成績如表2
四、結語
回用水池處理后的廢水存放在水池,達標廢水通過外排水泵加壓抽送至污泥脫水機進行脫水。清水回用、硫酸鈣渣用于建筑材料。
應用此廢水處理系統,水質達到一級排放標準,處理費用低,處理后的水80%回收利用,起到了節能減排的作用,對保護周圍環境,改善作業環境創造了有利條件,具有良好的環境效益和社會效益,是廢水處理的優良方案。
總之,為保護水資源,保護環境,實施可持續發展戰略,高濃度有機廢水進行處理達到排放標準再排放,緊隨環保技術發展的步伐,是環保產業發展的一個重要方向。