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干货知识-石油类污染物的去除工艺

日期:2018-5-2 15:32:12 来源:澳门新葡萄京所有网站

    石油类污染物在进入水体后经过一系列的迁移变化后主要由以下几种形式存在:

    ①上浮油:进入水体的油分通常大部分以上浮油的形式存在,油珠颗粒较大,一般大于15um,小于60~100um,在一定时间的静置或缓慢流动条件下后能上浮,以连续相的油膜飘浮在水面。占总合油量的70.80%以上。易于从水中分离出来。

    ②细分散油:油珠粒径lO-100“m的微小油珠以胶体分散系悬浮分散在水相中。细分散油不稳定,会聚并成较大的油珠而上浮到水面,也可能进一步变小,转化成乳化油。

    ③乳化油:油珠粒径lOLtm的极微细的油珠,以油包水或水包油的细颗粒形式悬浮分散在水中,由于表面常常覆盖一层带负电的双电层,长期保持稳定,难以分离。乳化油不可沉是由于乳化油表面上有一层乳化剂形成的稳定膜,阻碍油滴合并。

    ④溶解油:以分子状态或化学方式分散于水体中,油份和水体形成均相体系,溶解度约为5~15mg/L,非常稳定,很难用一般方法去除。

    ⑤油-固体物:水体中的油吸附在水中固体悬浮颗粒物的表面而形成的附着油。它一部分悬浮在水相中,一部分沉积在底泥中,这两种存在状态时相互影响,相互转化并存在一定条件下处于动态平衡状态,它是石油在水-沉积物界面迁移转化的主要载体物。

    石油以上述几种方式存在于水体中时,各种方式所占的比例各异,并随着水体的各项条件的变化而变化。在一般天然径流条件下,乳化油占绝大部分。

    对于水体油类污染,主要运用物理、化学和生物等方法。运用物理方法主要靠吸油船和高性能的油类吸附材料等手段,其动用设备庞大、耗费高;运用化学方法主要是使用人工合成的化学消油剂,实际上是向水体投入了化学污染物,一定程度上造成了新的污染;运用生物方法主要是利用细菌消除水体表面油膜和分解水中溶解的石油烃类。

    对水中不同形态油的常用去除方法有如下几种:

    1.上浮油的去除

    (1)物理隔油:物理隔油主要用于对水中上浮油的去除,常用的设备是隔油池,可去除粒径大于60岬的较大油滴。隔油池的形式主要有以下几种:

    ①平流式隔油池:构造简单,运行管理方便,除油效果稳定;但体积大,占地面积大,处理能力低,排泥难,出水中仍含有乳化油和吸附在悬浮物上的油分,一般难以达到排放要求。

    ②平板式隔油池:它己有很长的历史,池型最简单,操作方便,除油效率稳定,但占地面积大,受水流不均匀性影响,处理效率不好。

    ③斜板式隔油池:它是根据1904年汉逊等人提出的“浅池原理”对平板式隔油池进行改进而成,在其中倾斜放置平行板组,角度在30。"--400之间,可大大提高除油效率,但具有工程造价高、设备体积大等缺点。此外,还有多层倾斜双波纹板峰谷对置(MIJS)型油水分离装置、日本NCP系三菱油污水吸附装置及我国的平行式小波双波波纹油水分离装置、平放式小列管与大列管油水分离装置等。

    该方法设备简单,运行稳定,适应性强,安装、管理、操作方便。但对粒径较小的油滴和固体物质去除效果较差。

    (2)过滤法:利用颗粒介质滤床的截留及惯性碰撞、筛分、表面黏附、聚并等机理,去除水中油份,一般用于二级处理或深度处理。常见的颗粒介质滤料有石英砂、无烟煤、玻璃纤维、核桃壳、高分子聚合物等。过滤法设备简单、操作方便,投资费用低。但需要经常进行反冲洗,以保证正常运行。该法也可用于乳化油的去除。

    2.乳化油的去除

    (1)浮选法:又称气浮法。该法是将空气或其他气体以微小气泡的形式注入水中,利用浮力将污染物带出水面,达到分离目的的技术。因为微细气泡由非极性分子组成,能与疏水性的油粒结合在一起,带着油粒一起上升,上浮速度可提高近千倍,所以油水分离效率很高。含油废水中的油,按其表面性质是完全疏水的,且密度比水小,从理论上讲,应该能互相吸聚、兼并成较大的油粒,借其密度差自行上浮到水面,但由于水中含有由两亲分子组成的表面活性物质,它的非极性端吸附在油粒内,极性端则伸向水中,在水中的极性端进一步电离,导致油粒表面包围了一层负电荷,从而影响了油粒向气泡表面的扩散,使乳化油一水形成了稳定体系。因此,在气浮前必须先采取失稳措施,通常的方法是投加混凝剂。其作用一是中和或改变胶体粒子表面的电荷,以破坏使乳化油稳定的乳化剂,提高气浮效果;二是形成絮凝体,吸附油粒和悬浮物共同上浮,增强泡沫的稳定性。气浮法通常作为含油污水隔油后的补充处理,即为二级生化处理之前的预处理。隔油池出水一般含油50~150mg/L,经过气浮处理,可将含油量降到30mg/L,在经过二级气浮处理,出水含油可达到lOrng/L以下。

    目前使用的气浮技术包括加压气浮、变压气浮、叶轮气浮、扩散板气浮和电解气浮等,其中常用的是加压气浮技术。加压气浮工艺是用加压泵将加有混凝剂的含油废水打入加压溶气罐中,同时与注入溶气罐的压缩空气混合后上浮,其缺点是絮凝剂用量大、能耗高且占地面积大。变压气浮装黄由气浮装置、浮选装置和溶气系统组成。它集凝聚、气浮、撇油、沉淀和刮泥为一体,是适宜于含油废水深度处理的水质吸附设备,但工艺还不成熟。

    (2)化学法:投加药剂将废水中的污染物成分转化为无害物质,是废水得到吸附的一种方法。对含油废水主要用混凝法,即向含油废水中加入絮凝剂,在水中水解后带正电荷的胶团与带负电荷的乳化油产生中和,油粒聚集,粒径变大,同时生成絮状物吸附细小油滴,然后通过沉降或气浮的方法实现油水分离。常见的絮凝剂有聚合氯化铝(PAC)、三氯化铁、硫酸铝、硫酸亚铁等无机絮凝剂和丙烯酰胺、聚丙烯酰胺(PAM)等有机高分子絮凝剂。此法适合于靠重力沉降而不能分离的乳化状态的油滴和其他细小悬浮物。

    (3)物理除油法:利用高速离心机(转速高于12000rpm)可分离水中的乳化油。出水的含油浓度可降至20-30mg/L。由于该方法运行能耗较高,故限制了其应用。

    (4)膜分离法:膜分离技术是20世纪开发成功的新型高效精密分离技术,它利用筛分机理,依据溶液的特性和分子的大小,进行过滤分离。水有强极性,油是单纯的碳氢化合物,是非极性疏水物质,它们常和表面活性剂等化学物质混合,成为难以处理的油水体系。其中典型的乳化油和溶解油,油滴小,表面性质复杂,而无机膜由于本身的物理、化学性质,如亲水性、荷电情况,使乳化油基于油滴尺寸被膜阻止。

    溶解油基于膜和溶质的分子相互作用被膜阻止,从而使油水体系实现分离吸附。膜法处理含乳化油废水,一般可不经过破乳过程,直接实现油水分离,并且在膜法分离油水过程中,不产生含油污泥,浓缩液可焚烧处理。透过流量和水质较稳定,不随进水中油浓度波动而变化。特别适用于高浓度乳化油废水的处理。膜分离技术具有操作简单,分离效果好,可回收油等优点。但所用膜污染严重,不易清洗,运行费用较高,需要进一步开发性能优良的膜材料和膜污染控制技术,以降低成本。其发展趋势是各种膜处理方法相互结合或与其它方法结合,如将超滤与微滤结合、膜分离法与电化学法相结合等,以达到最佳处理效果。

    3.溶解油的去除

    (1)生物法:生化法是利用微生物的生物化学作用,使水中的有机物转化为微生物体内的有机成分或增殖成新的微生物,剩余部分则被微生物氧化分解为简单的无机或有机物质,从而使废水得以吸附。生化法成用于去除含油质量浓度在30~50mg/L以下、含油其他可生物降解的有毒、有害物质的废水,特别适用于溶解油的去除。生化法较物理或化学法具有成本低、投资少、效率高、无二次污染等优点,但其占地面积大,运行费用高,因而在应用上受到一定限制。

    (2)吸附法:利用吸附剂的多孔性和大的比表面积,将水中的溶解油和其他溶解性有机物吸附在表面,从而达到油水分离的目的。由于吸附剂的密度低,即使饱和吸附状态下,也可持续的漂浮于水面,然后再以机械方式回收。吸附剂一般直接撒在油膜表面,吸附油后,再即以收集回收,回收的吸附剂经脱油后,还可以重复使用。该法出水水质好、设备占地小,但投资较高、吸附剂再生困难,故一般适用于深度处理。

    吸附法的最新研究进展多体现在高效、经济的吸油剂开发与应用方面,据报道一种由质量分数为5%-80%的具有吸油性能的无机填充剂(如镁或铁的盐类、氧化物等)与20%-95%的交联聚合物(如聚乙烯)组成的吸油剂。这种吸油剂对油的吸附容量可达0.3-0.6g/g,但一般需要很长接触时间,如废水的油浓度为120mg/L时,需处理50h才能降至0.8mg/L。采用改性粉煤灰处理炼油厂高、低浓度含油废水,使之达到排放标准,获得了满意的效果。

    含油废水的处理方法虽然较多,但各种方法都有其局限性,有些工艺及机理尚未研究成熟,本课题主要采用活性炭吸附法对饮用水中微量油处理。

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