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含油废水处理教案
水的污染是一个十分复杂的问题, 污染源众多, 污染程度千差万别, 从而导致水处理也是一个十分复杂的工程.要解决水污染问题, 首先就需要了解水体的各种污染源.就本文题目而言, 含油废水是一种常见的、能给人类社会带来较严重的环境污染;为此, 国内外均特别重视对含油废水的处理.1 含油废水来源、危害及分类
含油废水的来源很广, 其中主要有石油工业的炼油厂含油废水、铁路机务段的洗油罐含油废水、拆船厂的油货轮含油废水、油轮压舱水、洗舱水、机械切削加工的乳化油废水、以及餐饮业、食品加工业、洗车业排放的含油废水等.含油废水的危害主要表现在: 油类物质漂浮在水面, 形成一层薄膜, 能阻止空气中的氧溶解于水中, 使水中的溶解氧减少, 致使水体中浮游生物等因缺氧而死亡, 也防碍水生植物的光合作用, 从而影响水体的自净作用, 甚至使水质变臭, 破坏水资源的利用价值.对于鱼、虾、贝类长期在含油污水中生活将导致其肉内含有油味, 而变味不宜食用, 严重时由于油膜蒙在鱼鳃上而影响呼吸作用, 导致窒息而死亡, 而且在水体表面的聚结油还有可能燃烧而产生安全问题.因此, 含油污水必须经过适当的处理后才能排放.根据含油废水来源和油类在水中的存在形式不同, 可分为浮油、分散油、乳化油和溶解油四类:(1)浮油: 以连续相漂浮于水面, 形成油膜或油层.这种油的油滴粒径较大, 一般大于100 m.(2)分散油: 以微小油滴悬浮于水中, 不稳定, 经静置一定时间后往往变成浮油, 其油滴粒径为10~ 100 m.(3)乳化油: 水中往往含有表面活性剂使油成为稳定的乳化液, 油滴粒径极微小, 一般小于10 m, 大部分为0 1~ 2 m.(4)溶解油: 是一种以化学方式溶解的微粒分散油, 油粒直径比乳化油还要细, 有时可小到几纳米.2 含油废水的处理方法
微细的油珠分散于水中形成水油乳化液.由于乳化液的油珠极细, 其表面形成一层界膜带有电荷, 油珠外围形成双电层, 使油珠相互排斥极难接近.因此, 要使油水分离, 首先要破坏油珠的界膜, 使油珠相互接近并聚集成大滴油珠, 从而浮于水面, 这就叫做破乳.常用的破乳方法有高压电场法、药剂法、离心法、超滤法等.2 1 破乳方法 2 1 1 高压电场法
该方法是利用电场力对乳液颗粒的吸引或排斥作用, 使微细油粒在运动中互相碰撞, 从而破坏其水化膜及双电层结构, 使微细油粒聚结成较大的油粒浮升于水面, 达到油水分层的目的高压电可采用交流、直流或脉冲电源 2 1 2 药剂破乳法
药剂破乳法是指向废水中投加破乳剂, 破坏油珠的水化膜, 压缩双电层, 使油珠聚集变大与水分开.药剂破乳又分为盐析法、凝聚法、盐析凝聚混合法和酸化法等.(1)盐析法: 盐析法是指向废水中投加盐类电解质, 破坏油珠的水化膜, 常用的电解质有氯化钙、氯化镁、氯化钠、硫酸钙、硫酸镁等.(2)凝聚法: 凝聚法是指向废水中投加絮凝剂, 利用絮凝物质的架桥作用, 使微粒油珠结合成为聚合体.常用的絮凝剂有明矾、聚合氯化铝、活化硅酸、聚丙烯酰胺、硫酸亚铁、三氯化铁、镁矾土等研究表明, 当pH= 8 0~ 9 0 时, 用明矾处理溶解油是有效的, 而pH= 8~ 10 时, 可采用硫酸亚铁.(3)酸化法:酸化法是向废水中投加硫酸、盐酸、醋酸或环烷酸等, 破坏乳化液油珠的界膜, 使脂肪酸皂变为脂肪酸分离出来.采用这种方法因降低了废品率水的pH 值, 故在油水分离后需要用碱剂调节pH 值, 使之达到排放标准.(4)盐析凝聚混合法: 盐析凝聚混合法是指向废水中加入盐类电解质, 使乳化液初步破乳, 再加入凝聚剂使油粒凝聚分离.2 1 3 离心法
该法是指借助离心机械所产生的离心力, 将油水分离.离心机有卧式和立式两种.在离心力的作用下, 水相从离心机的外层排出, 油相从离心机的中部排出.离心机结构比较复杂, 故这种方法国内采用得不普遍.2 1 4 超滤法
超滤法是一种物理破乳法, 它是使乳化油废水通过超滤膜过滤器, 利用超滤膜孔径比油珠孔径小的特点, 只允许水通过, 而将比膜孔径大的油粒阻拦, 从而达到乳化油水分离的目的.以上破乳方法, 以药剂法最为常见, 国内采用较普遍.高压电场法处于试验阶段, 超滤法国内已有使用.2 2 破乳除油后的再处理
乳化液经破乳除油后, 一般尚需进一步处理, 其处理方法、处理设备也多种多样, 概括起来可分为: 2 2 1 重力分离法
重力分离法是一种利用油水密度差进行分离的方法.此法可用于除60 以上的油粒和废水中的大部分固体颗粒.采用重力分离法最常用的设备是隔油池.它是利用油比水轻的特性, 将油分离于水面并撇除.隔油池主要用于去除浮油或破乳后的乳化油.隔油池的形式较多, 主要有平流式隔油池(API)、平行板式隔油池(PPI)、波纹斜板隔油池(CPI)和压力差自动撇油装置等.该方法适用于浮油、分散油, 且效果稳定运行费用低, 但设备占地面积大.2 2 2 气浮法
气浮法是使大量微细气泡吸附在欲去除的颗粒(油珠)上, 利用气体本身的浮力将污染物带出水面, 从而达到分离目的的方法.这是因为空气微泡由非极性分子组成, 能与疏水性的油结合在一起, 带着油滴一起上升, 上浮速度可提高近千倍, 所以油水分离效率很高.气浮法按气泡产生方式的不同, 可分为鼓气气浮、加压气浮和电解气浮等.鼓气气浮是利用鼓风机、空气压缩机等将空气注入水中, 也可利用水泵吸水管、水射器将空气带入水中.电解气浮是用电解槽将水电解, 利用电解形成的极微的氢气和氧气泡, 将污染物带出水面.加压气浮是在加压条件下使空气溶于水中, 然后再恢复到常压, 利用释放的大量微气泡将污染物分离.气浮法中, 目前采用的主要是加压气浮法.这种方法是电耗少、设备简单、效果良好,已被广泛应用于油田废水、石油化工废水、食品油生产废水等的处理.工艺较为成熟.2 2 3 吸附法
吸附法是利用亲油性材料吸附水中的油.最常用的吸附材料是活性炭, 它具有良好的吸油性能, 可吸附废水中的分散油、乳化油和溶解油.但吸附容量有限(对油一般为30~80mg/ g), 且活性炭价格较贵, 再生也比较困难, 因此一般只用作低浓度含油废水处理或深度处理.寻求新的吸油剂方面的研究, 已有不少报道.其中吸附树脂是近年来发展起来的一种新型有机吸附材料, 吸附性能良好, 易于再生重复使用, 有可能取代活性炭.此外, 煤炭、吸油毡、陶粒、石英砂、木屑、稻草等也具有吸油性能, 可用作吸附材料.吸附材料吸油饱和后, 有的可再生重复使用, 有的可直接用作燃料.2 2 4 粗粒化法
粗粒化法(亦叫聚结法)是使含油废水通过一种填有粗粒化材料的装置, 使污水中的微细油珠聚结成大颗粒, 达到油水分离的目的.本法适用预处理分散油和乳化油.其技术关键是粗粒化材料, 从材料的形状来看, 可分为纤维状和颗粒状;从材料的性质来看, 许多研究者认为材质表面的亲油疏水性能是主要的.而且亲油性材料与油的接触角小于70 为好.当含油废水通过这种材料时, 微细油粒便吸附在其表面上, 经过不断碰撞, 油珠逐渐聚结扩大而形成油膜.最后在重力和水流推力下, 脱离材料表面而浮升于水面.粗粒化材料还可分为无机和有机两类.外形可做成粒状、纤维状、管状或胶结状.聚丙烯、无烟煤、陶粒、石英砂等均可作为粗粒化填料.粗粒化除油装置具有体积小、效率高、结构简单、不需加药、投资省等优点.缺点是填料容易堵塞, 因而降低除油效率.2 2 5 膜过滤法
膜过滤法除油是利用微孔膜拦截油粒, 它主要用于去除乳化油和溶解油滤膜又可分为超滤膜、反渗透膜和混合滤膜.超滤膜的孔径一般为0 005~ 0 01 m, 比乳化油粒要小的多.反渗透膜的孔径比超滤膜的还要小.因此, 在受压情况下含油废水中的油粒无法通过滤膜而被截留下来.这两种膜常被制成空心纤维管过滤器, 以增大膜的过滤面积.混合过滤膜的孔径在1 m 以上, 是由亲水膜和亲油膜组成的.亲水膜是一种经化学处理的尼龙超细无纺布, 它只允许水通过.亲油膜为聚丙烯超细无纺布, 它只能让油粒通过.因此, 利用混合膜过滤器便可达到水油分离的目的.膜过滤法工艺流程简单, 处理效果好, 出水一般不带有油, 但处理量较小, 不太适于大规模废水处理, 而且过滤器容易堵塞.2 2 6 电磁吸附法
将磁性颗粒与含油废水混合, 油珠被磁性粒子吸附, 然后用磁分离装置将含油磁粒分离,污水便可得到净化, 含油磁粒再作进一步处理, 此即为电磁吸附法, 这种方法应用得比较少.2 2 7 生物氧化法
油类是一种烃类有机物, 可以利用微生物将其分解氧化成为二氧化碳和水.含油污水生化处理有活性污泥法和生物过滤法两种.前者是在曝气池内利用流动状态的絮凝体(活性污泥)作为净化微生物的载体, 通过吸附、浓缩在絮凝体表面上微生物来分解有机物.后者系在生物滤池内, 使微生物附着在固定的载体(滤料)上, 污水从上而下散布, 在流经滤料表面过程中, 污水中的有机物质便被微生物吸附和分解破坏.
