含油废水处理工艺研究进展及展望

发表时间:2020/7/6   来源:《工程管理前沿》2020年第26卷3月第8期   作者:鲁晓东
[导读] 近年来我国综合国力的不断增强,工业的迅猛发展,涌现出大量的工业企业。
        摘要:近年来我国综合国力的不断增强,工业的迅猛发展,涌现出大量的工业企业。国家工业化发展为人们带来许多生活便利,但发展的成本代价是自然资源的消耗及污染,工业发展产生的废水严重危害了生态自然环境,同时处理工艺的落后也是对资源的一种极大的浪费,认知含油废水的来源、特征、危害并能够合理优化废水处理在现阶段具有重要的意义价值,利于我国可持续资源的发展。本文就含油废水处理工艺研究进展及展望展开探讨。
        关键词:废水处理;工艺;含油废水
        引言
        随着社会发展中对环境保护越来越重视,含油废水的处理技术是否成熟已经在很大程度上制约了油田的生存与发展。从我国油田整体情况来看,目前国内各油田的采出液中含水量高达80%,油田用于处理含油废水的成本已经远远超过过去投放在油气处理上的成本,在某种程度上来说,油田的工作重点已经从油气处理转移到了含油废水的处理。在处理含油废水过程中,为了更好的进行成本控制,油田不会对其增加投资,而国家针对污染治理的相关法律法规越来越严格,含油废水处理工艺面临着重大考验。
        1含油废水来源及其特性
        含油废水是在工业过程中产生的,如石油提炼、石化、食品、皮革和金属加工等。这些废水中有机物种类包括挥发酚、氨氮、氰化物、有机磷化物、酚、有机酸等多达230多种。油类组成成分复杂,可能含有的有毒有害物质,包括萘、芘、菲、蒽等高达150多种。以炼油厂为例,通常含油废水在较低浓度下也会对生态系统造成严重的破坏。含油废水中的有机物种类繁多,成分复杂,而且形态性质可以随水环境中pH值变化而变化。含油废水中的油类物质通常以浮油、分散油、乳化油和溶解油四种形式存在。这四类油中的浮油和分散油通过一般的物理方法即可有效去除,乳化油和溶解油的处理难度较大。乳化油的处理难度主要体现在其表面有一层稳定的乳化薄膜,阻碍了油滴合并,使其在进入环境中更难去除,对土壤、水体及生态系统都会造成严重影响;而溶解油的油珠粒径远小于乳化油,最小的只有几纳米,难去除的同时也极易造成环境污染。因此,对乳化油和溶解油的无害化处理及资源化对工业可持续发展显得尤为重要。
       
        2含油废水处理特点
        含油废水在产生以及处理上与一般废水的产生有所不同,如成品油库中含油废水的产生非持续性,产生的时间周期长,水量变化幅度大,无法把握其产生规律,同时受不同因素影响无法准确的把握其水质,对于含油废水中污染物的含量比重也无法准确把握,由此可见因水质差异以及生产因素的不同,含油废水的处理上难度较大,但在废水处理上可将油在水中的状态分为浮油、乳化油与溶解油,针对不同的含油废水中的油质分类可采取不同的针对处理措施,使其油类充分的分离挥发。在含油废水处理上要准确的判断油类水质,监管上严格把关,做到将水质净化到合格标准进行排放,避免各环节出现纰漏。
        3含油废水处理技术
        3.1物理法
        物理法中较为常见和成熟的工艺和处理方法有:重力或机械分离、过滤、膜分离以及气浮。重力或机械分离所利用的核心原理是水油密度不同和油水的不相容性,该法包括浮上分离,机械分离和离心分离。重力分离法属于传统的除油方法,它的优点包括结构简单、运行费用较低,但分离效果不够理想难以达到人们的要求,同时它的缺点也很明显,过长的停留时间以及过大的占地面积都会限制重力分离在实际中的运用。过滤是利用具有空隙的滤料对油类污染物的截留作用进行有效的分离,介质滤料一般都是颗粒状,比较常见的有石英砂、无烟煤、玻璃纤维等,科研人员也在夜以继日研发截留效果更好的材料。随运行时间的增加,压力降逐渐增大,必须时常进行反冲洗,以防止影响整体运行。其主要原理有沉淀、接触絮凝和机械筛滤。一般来说,废水处理工艺的后段会考虑增设此类工艺,可以将小粒径游离油去除。膜分离法究其原理则是利用液-液分散体系里两相与固体膜表面亲和力的差异而达到分离的目的,也称为膜滤法,油珠是不能通过微孔膜的,于是在这一步被截留。

膜的形态有固、液、气三态。被隔开的流体可以是液态的,也可以是气态的,主要包括微滤(MF)、超滤(UF)与反渗透(RO)。在实际处理过程中最常用的是超滤,该技术正在逐步成为新兴的含油废水处理技术。总的来说,膜处理相比于其他工艺和技术有着不可比拟的优势,除去操作的简单性和效果优良之外,膜分离能实现废油的回收和再利用。但是目前膜污染的问题仍然严重,如何对膜进行清洗是目前该技术的应用瓶颈和难点。进一步开发具有优良性能的膜材料也一直都是研究热点,未来也仍将集中于降低处理成本的研究。不同的膜处理方法之间如何搭配运用是膜处理技术发展趋势。气浮则是在水中通入气体,大小各异的气体在液体中产生微细气泡,这一过程中悬浮的油珠和部分颗粒会附着,随气泡一起上浮,就形成了可分离的浮渣,此操作可以大幅增快原本缓慢的上浮速度,进而完成固液两相的分离,不难看出该方法分离效率是很高的。
        3.2絮凝法
        絮凝技术是当前应用最广泛的含油废水处理技术,不仅具有极强的适应性,还能够有效对乳化油、溶解油以及一些难以被生化降解的有机物进行处理。常用的絮凝剂主要分为复合型、有机型以及无机型三大类。其中无机絮凝剂的使用效果最好,只需要少量絮凝剂就能有效处理,但是后续却存在絮渣多的缺陷。有机高分子絮凝剂虽然效果好,但是却存在价格过于昂贵的问题,难以大面积进行试用推广。而将无机絮凝剂与有机絮凝剂进行复合使用却能取得更好的效果,因此复合絮凝剂已经成为絮凝法的重要研究方向。
        3.3电磁法
        电磁法是利用磁流体力学(MHD)基于水相和有机相电导率的差异,在电磁力的作用下利用磁粉进行油水分离的技术。磁粉具有优异的破乳效果,同时细颗粒的磁粉(r<4μm)还能与油滴发生磁絮凝,在外加磁场以及磁性粒子之间的协同作用下,含油废水中的溶解油、乳化油以及分散油都能有效的聚集分离。
        3.4生物膜法
        微生物群落附着于固定化介质,在其表面形成一层生物膜,膜上的微生物将水中的有机污染物进行氧化分解称为生物膜法。生物膜与废水的接触方式各异,接触介质也不尽相同,故又可按此分为流动床、浸没型、润壁型。目前,利用生物膜处理含油废水的处理方式和工艺在各国都取得了良好的效果,该法的特点是显而易见的:耐负荷能力更突出,微生物在介质表面形成了一个良好的生态系统。
        3.5高级氧化法
        高级氧化技术是目前世界上废水处理领域的热门研究话题,主要是一种处理中产生大量OH的工艺方式。羟基自由基是一种不能稳定存在的活性物质,它具有非常强的氧化性能,一般形成于水光电离解、臭氧氧化以及部分药剂反应过程中,被称为是仅次于氟的最强氧化剂。利用羟基自由基进行废水处理,能够有效氧化水中污染物质,降低水的污染程度,实现废水净化的目的。根据使用的氧化剂与具体操作方法的不同,氧化法可细分为半导光催化氧化法、芬顿试剂法以及臭氧氧化法三种。
        结语
        近年来,工业发展的脚步不断加快,随着国家和社会对环保的力度逐渐加大,对废水治理提出了新要求,废物资源化成为环保的新目标。因此,含油废水处理技术也在随时代要求而不断革新。在提高工业多级利用效率和减少污染排放的同时,对废物资源化再利用,具有重要的理论意义和现实应用价值。
        参考文献
        [1]解宏端,刑文东,杨雨桐,等.含油废水处理技术现状及发展趋势[J].科技资讯,2018,13(18):137-139.
        [2]杨瑞,张翻.含油废水处理技术进展[J].当代化工,2018,v.47;No.271(08):161-163+167.
        [3]李忠琳,陈小刚,芮斌,等.含油乳化废水处理技术研究现状与进展[J].化学与生物工程,2018,v.35;No.256(05):14-18.
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