含油廢水及其處理技術的研究進展
行業(yè)動態(tài)
含油廢水是一種量大而且面廣的污染源，其排放量居各類工業(yè)廢水之首。含油廢水的來源很廣，其中主要有石油工業(yè)的煉油廠含油廢水、鐵路機務段的洗油罐含油廢水、軋鋼廢水和金屬清洗液、拆船廠的油貨輪含油廢水、油輪壓艙水、洗艙水、機械切削加工的乳化油廢水、以及餐飲業(yè)、食品加工業(yè)、洗車業(yè)排放的含油廢水等。
隨著人們生活水平的提高，對環(huán)境的要求日益提高，含油廢水的處理越來越受重視，成為現(xiàn)代社會待解決的重要課題之一。
一般情況下，含油廢水的含油量為幾10到幾1000mg/L，有的甚至高達數(shù)10000mg/L。根據(jù)其存在方式的不同，廢水中的油類可分為浮油、分散油、乳化油和溶解油4種:
（1）浮油以連續(xù)相漂浮于水面，形成油膜或油層。這種油的油滴粒徑較大，一般大于100μm，它的去除相對較為容易。含油廢水主要含有浮油，占總含油量的70%～80%。
（2）分散油以微小油滴懸浮于水中，不穩(wěn)定，靜置一定時間后往往變成浮油，其油滴粒徑為10～100um。
（3）乳化油水中往往含有表面活性劑，使油成為穩(wěn)定的乳化液。油滴粒徑極微小，一般小于10μm，大部分為0.1～2um。
（4）溶解油粒徑很小，有的可小到幾nm，是溶于水中的油微粒，油粒間難以合并，難以分離。
油類對環(huán)境的污染主要表現(xiàn)在對生態(tài)系統(tǒng)及自然環(huán)境的嚴重影響。流到水體中的浮油形成油膜后會阻礙大氣復氧，斷絕水體氧的來源。而水中的乳化油和溶解油，由于需氧微生物的作用，在分解過程中消耗水中溶解氧，生成二氧化碳和水，使水體形成缺氧狀態(tài)，水體中二氧化碳濃度增高，水體pH值降低。如果pH值降低到正常范圍以下，將導致魚類和水生生物不能生存。含油廢水流人土壤，由于土層對油污的吸附和過濾作用，也會在土壤中形成油膜，使空氣難以透入，阻礙土壤微生物的增殖，破壞土層團粒結構。含油廢水排入城市排水管道，對排水設備和城市污水處理廠都會造成影響，流人到生物處理構筑物的混和廢水的含油濃度通常不能大于30～50mg/L，否則將影響活性污泥和生物膜的正常代謝過程。
1 含油廢水常用處理方法
1.1 重力分離法
重力分離法是一種利用油水密度差進行分離的方法。此法可用于除粒徑60μm以上的油粒和廢水中的大部分固體顆粒。采用重力分離法常用的設備是隔油池。它是利用油比水輕的特性，將油分離于水面并撇除。隔油池主要用于去除浮油或破乳后的乳化油。隔油池的形式較多，主要有平流式隔油池、平行板式隔油池、波紋斜板隔油池和壓力差自動撇油裝置等。該方法適用于浮油、分散油，且效果穩(wěn)定運行費用低，但設備占地面積大。
平流式隔油池完全靠重力作用進行油水分離，能去除浮油和大粒徑的分散油，池型簡單，操作方便，除油效率穩(wěn)定，但占地面積大，受水流不均勻性影響，處理效果不好。斜板式隔油池根據(jù)淺池沉降原理從而應用于工程實際，沿水流方向安裝斜板，增加有效分離面積，提高整流效果，增強了隔油效果。波紋斜板式隔油池由于提高了單位池容分離面積，占地面積小，停留時間不超過30min，且單位處理能力池容只相當于平流式隔油池的1/4～1/2。
David和Rochford報道了科威特北部油田廢水處理工藝，主要采用平流式隔油池和波紋斜板隔油池油水分離器，含油廢水經(jīng)隔油、氣浮法處理后可用于回注。近來，針對重力除油技術占地面積大、基建投資高、停留時間長等缺點，研制開發(fā)高效除油技術及油水分離器成為熱點。Carriere和Berger對油滴聚結技術進行了研究，表明該技術可以提高脫油效率，加快油水分離過程。所謂聚結又稱粗?；?/span>，是指含油廢水通過一個裝有填充物（聚結材料）的裝置，在廢水流經(jīng)填充物時，油珠粒徑由小變大的過程。美國Quontek公司開發(fā)研制了聚結板油水分離器，除油效果良好。此外，還有多層傾斜雙波紋板峰谷對置型油水分離裝置、日本NCP系三菱油污水凈化裝置等。
1.2 氣浮法
氣浮法是國內(nèi)外正在深入研究與不斷推廣的一種水處理技術。該法是在水中通人空氣或其他氣體產(chǎn)生微細氣泡，使水中的一些細小懸浮油珠及固體顆粒附著在氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面形成浮渣（含油泡沫層），然后使用適當?shù)钠灿推鲗⒂推踩?。該法主要用于處理隔油池處理后殘留于水中粒徑?/span>10～60μm的分散油、乳化油及細小的懸浮固體物，出水的含油質量濃度可降至20～30mg/L。
根據(jù)產(chǎn)生氣泡的方式不同，氣浮法又分為加壓氣浮、鼓氣氣浮、電解氣浮等，其中應用較多的是加壓溶氣氣浮法。還有混凝沉淀-氣浮法，即在氣浮過程中投加適當?shù)幕炷齽?/span>，使氣浮的效果更加有效，但是該法浮渣量大且含有大量氣泡。另外還有吸附氣浮法，即在氣浮池里投加粉末活性炭，吸附廢水中的油和溶解性污染物，廢炭以及廢水中的其他懸浮物附著在氣泡上并與氣泡一起上浮到池頂由除渣機除去。張登慶等把電氣浮技術應用在油田采出水處理中，研究表明電氣浮工藝用于油田采出水除油及殺菌是可行的。陽極用于除油，陰極用于殺菌，除油率為80%～90%，電耗約為0.1kWh/m3。雷樂成針對油田稠油污水水溫高、溶氣效果差、含油和懸浮物濃度高、油水密度接近等特點，在充分吸收各種氣浮技術的基礎上， 將氣液多相泵應用于高溫含油污水的氣浮處理。通過在相同進水條件下的工程現(xiàn)場實際運行數(shù)據(jù)對比，多相泵氣浮具有氣浮效率高、微氣泡直徑小、操作維護簡單、工程造價和運行費用低等諸多優(yōu)點。試驗結果表明，應用氣液多相泵處理高水溫超稠油污水，油和懸浮物去除率均高于95%。Rajinder用浮選柱回收乳狀液中的油，效果良好。試驗結果表明，對給定的送液量，隨送液油濃度增加，油品回收率下降，但產(chǎn)品中油濃度增加;隨氣體流量增加，油回收率增加;隨表面活性劑的增加，油回收率下降。
1.3 電化學法
常用的電化學法是電絮凝法。電絮凝法是電浮選和電沉淀的綜合過程，其特點是使用可溶性陽極如金屬鋁或鐵作犧牲電極，通過化學反應，既產(chǎn)生氣浮分離所需要的氣泡，也產(chǎn)生使懸浮物絮凝的絮凝劑。電絮凝過程的兩個主要反應為吸附電荷中和反應和去除聚結物反應。電絮凝法具有處理效果好、占地面積小、操作簡單、浮渣量相對較少等優(yōu)點，但同時也存在陽極金屬消耗量大、需要大量鹽類作輔助藥劑、耗電量高、運行費用較高等缺點。王車禮等采用電絮凝法處理油田廢水，考察了電流強度、PAC投加量、電極板間距和pH值對廢水脫油率的影響。正交實驗結果表明，在選定條件下進行電絮凝實驗，電解反應4min，廢水脫油率達到84.3%。王蓉沙等應用電絮凝浮選法對油田3類主要污水進行處理研究結果表明，電絮凝法適宜油田污水處理，具有明顯的去油作用和降低污水的COD、SS作用，處理后污水能達到 污水排放標準。韓洪軍采用微電池濾床法處理含油廢水，將焦炭-鐵屑粒料浸沒在含油廢水中，構成完整的微電池回路。在其表面有電流流動，從而促進金屬的電化學腐蝕，使大量的金屬離子進入廢水成為凝聚劑，使油珠很快完成電泳沉積和聚結，油去除率達70%～80%。陳水平研究了用鐵屑內(nèi)電解法處理船舶機艙含油廢水。實驗結果表明，油污水的SS、油分和COD去除率分別超過95%、90%和80%，處理后的污水油分濃度低于15mg/L，符合有關國際公約的標準，出水水質優(yōu)于油水分離器。Qgutveren等采用電凝法處理含油廢水，取得良好效果。S.Rubach等采用電絮凝處理北海油田采出水。研究發(fā)現(xiàn)，當電導率由60ms/m提高到480060ms/m（相當于含鹽量從1g/L上升至80g/L）時，耗電量相應由9kWh/m3降到1.5kWh/m3，而出水油濃度在10～15mg/L間變化，去除率均在98%以上。油的去除效率幾乎不受其他因素的影響。
1.4 吸附法
常見的吸附劑是活性炭，它不僅對油有很好的吸附性能，而且能同時有效地吸附廢水中的其他有機物，對油的吸附容量一般為30～80mg/g，且成本高，再生困難，故一般只用于含油廢水的深度處理。吸附法的研究進展多體現(xiàn)在高效、經(jīng)濟的吸油劑開發(fā)與應用方面，文獻介紹了一種由質量分數(shù)為5%～80%具有吸油性能的無機填充劑（如鎂或鐵的鹽類、氧化物等）與20%～95%的交聯(lián)聚合物（如聚乙烯、聚苯乙烯等）組成的吸油劑。這種吸油劑對油的吸附容量可達0.3/g～0.69/g，但一般需要接觸時間很長，如廢水的油質量濃度為120mg/L時，需處理50h才能降至0.8mg/L。劉漢利采用改性粉煤灰處理煉油廠高、低濃度含油廢水，使之達到排放標準，獲得了滿意的效果。磁分離法是吸附除油方面的研究成果，通過投入經(jīng)過磁化的磁種吸附污染物，然后磁分離而使水質凈化。有研究利用磁鐵礦良好的吸油特性，探討了該法處理含動植物油廢水的原理和工藝條件，結果表明，當廢水含油質量濃度為112～1855mg/L，COD為2800～8020mg/L時，用磁分離法處理可使油和COD去除率分別達到85%和75%以上。若能解決該法成本問題，將具有廣闊的應用前景。
1.5 絮凝法
絮凝法是處理含油廢水的一種常用方法，在廢水處理中占有十分重要的地位。這種方法通過加入合適的絮凝劑而在污水中形成高分子絮狀物，經(jīng)過中和、吸附、架橋等作用將水中污染物質去除。常用絮凝劑種類多為高價陽離子鋁鹽。近年來新型絮凝劑的開發(fā)與應用主要著眼于無機高分子凝聚劑和復合絮凝劑。陶麗英等考察了自制的兼具破乳和絮凝功能的化學藥劑——凈水靈處理采油廢水的效果，在較佳實驗條件下，COD及油的去除率分別達到了85%、95%以上且藥劑費用低，并在現(xiàn)場得以應用取得滿意的效果。周珊針對含油廢水的特性，采用絮凝法對含油廢水進行了初步處理，試驗結果表明:含油廢水中加入100mg/L聚合AlCl3絮凝處理后，油去除率可達86.4%，COD去除率可達42.2%，可成為生物處理法的預處理工藝。
1.6 生物化學法
生化處理法是利用微生物的生物化學作用，對廢水中石油烴類進行降解，主要是在加氧酶的催化作用下，將分子氧結合到基質中，先形成含氧中間體，然后再轉化成其他物質。常用的生物法有活性污泥法、生物濾池法、生物膜法、接觸氧化法、曝氣塔、深井曝氣、純氧曝氣以及循序間歇式生物處理等。李哲等采用SRB方法來處理某油田廢水。研究結果表明，用SRB法處理油田采出水在技術上是可行的。杜衛(wèi)東等利用厭氧酸化-接觸氧化的方法對某油田廢水進行試驗研究。試驗結果表明，采用“厭氧-好氧”工藝處理采油廢水是可行的。對COD濃度較高（400mg/L左右）的采油廢水，通過厭氧與好氧串聯(lián)
運行處理，COD去除率78%，油去除率為76%～87%，處理后水質指標全部達到CB8978-1996《污水綜合排放標準》要求。竺建榮等采用厭氧-好氧交替工藝處理適當稀釋或原濃度的油田廢水，若先經(jīng)過厭氧UABS反應器處理后的廢水，再經(jīng)厭氧-好氧交替工藝進行處理，在停留時間為8～12h的條件下，其COD濃度能夠從350mg/L降到160～240mg/L，COD去除率31%～48.5%。對于COD濃度為160～180mg/L的廢水，采用好氧接觸氧化法作為好氧2級處理，其出水COD去除率在50%～60%，出水COD濃度一般接近80mg/L左右，可滿足 排放標準。目前，生物化學法除油趨向于針對含油廢水進行分離篩選優(yōu)勢菌種的研究。研究較多的菌種有動膠菌屬、氮單胞菌屬和假單胞菌屬等，其中動膠菌的處理效果較好。謝思琴等利用自行分離篩選的動膠菌D2菌株，以生物接觸氧化法對含機械潤滑油的廢水進行處理。在實驗室條件下，控制人流流量，除油效果十分顯著。當廢水含油濃度為424～1432mg/L時，經(jīng)過試驗運轉，出水油濃度已降至0～20mg/L，除油率達97%以上，水質基本達到 2級排放標準。此外，偽氧化技術在含油廢水處理中的應用也日益廣泛。電化學、光電化學法由于能耗和處理費用較高，目前尚處于試驗階段。當前，膜分離、氧化技術、生物深度處理技術已成為處理含油廢水的研
究熱點。
2 結論與展望
傳統(tǒng)的含油廢水處理方法雖然較多，但各種方法都有其局限性，受廢水成分、油分存在的形式、回收利用的深度以及排放方式等多因素的影響。如果只使用單一的處理方法，難以達到滿意的效果。隨著人們對環(huán)保的重視及我國對污染治理力度的加大，目前的方法已經(jīng)不能滿足當前人們要求，采用新的處理方法勢在必行。今后含油廢水處理技術的發(fā)展趨勢通常是采用幾種方法結合在一起，形成多級處理的工藝，從而實現(xiàn)良好的除油效果，使出水水質達到廢水排放標準。同時加強除油機理的研究，為提高含油廢水處理效率及降低處理成本提供理論基礎。
