含油废水处理技术的研究进展 4页

'第28卷第5期化学工业与工程技术Vol128No.52007年10月JournalofChemicalIndustry&EngineeringOct.,2007含油废水处理技术的研究进展1211杨轶珣,蒋翼,王媛媛,段军(11长安大学环境工程学院,陕西西安710054;21中联西北工程设计研究院,陕西西安710082)摘要:评述了含油废水的处理方法,指出了各种方法的优势及目前存在的问题。介绍了含油废水处理的最新研究成果,提出了今后含油废水处理技术的一些建议与展望。并强调在含油废水处理技术的研究开发中,要加强含油废水处理的基础性研究,明确含油废水中各组分的相互关系,同时要减少污染源的排放,重视含油废水的回用关键词:含油废水;化学法;物化法;生物法中图分类号:X52文献标识码:A文章编号:100627906(2007)0520029204Researchprogressofoil2bearingwastewatertreatmenttechnique1211YangYixun,JiangYi,WangYuanyuan,DuanJun(1.EnvironmentalEngineeringAcademyofChang"anUniversity,Xi"an710054,China;2.ChinaUnitedNorthwestInstituteforEngineeringDesign&Research,Xi"an710082,China)Abstract:Treatmentprocessesofoil2bearingwastewaterarereviewed.Theadvantagesanddisadvan2tagesofthetreatmentsareindicated.Thelatestresearchachievementsinthisfieldarealsopresented.Theproposesandtheprospectsinwastewatertreatmentareputout.Anditisemphasizedthatfundamentalre2searchesofoil2bearingwastewatertreatmentshouldbestrengthened,theinter2relationshipsofthekeycomponentsofoil2bearingwastewatershouldbeestablished,whilethewastewaterdischargeistobede2creasedanditispaidattentiontothereuseofthewasrewater.Keywords:Oil2bearingwastewater;Chemicalmethod;Physical2chemicalmethod;Biologicalmethod[1]含油废水来源广泛,如石油工业中的石油开采、油类污染物还能附着于土壤颗粒表面,在土油品加工运输过程(泄漏、排放)产生的含油废水;机壤中形成油膜,使空气难以透入,破坏土壤和其中微械制造工业中产生的冷却润滑液、乳化油废水;运输生物的正常新陈代谢,影响农作物的正常生长。生工业中的机车废水、铁路机务段的洗油罐含油废水;物处理系统中的含油废水浓度超标,将会影响活性粮油加工、皮革、造纸、纺织、食品加工(含餐饮业)等污泥和生物膜的正常代谢,出水水质难以保证。行业产生的含油废水等。含油废水是一种量大面广且危害严重的污染油类污染物能在水面上形成油膜,隔绝大气与源,其处理的难易程度取决于油分的来源、成分以及水面,破坏水体的富氧条件[1],水中溶解氧的减少,存在形式。含油废水中的油分通常以浮油、分散油、会导致水体中的浮游生物因缺氧而窒息死亡;还会乳化油和溶解油等4种形式存在。处理含油废水的限制藻类等水生植物的光合作用,影响水体的自净方法有很多,但可归纳为4大类:物理法(如离心分离法、粗粒化法、膜分离法),化学法(如酸化法、化学功能,甚至使水质恶化变臭;鱼、虾、贝类等水生动植氧化法、光化学催化氧化法),物理化学法(如浮选物受到含油废水的污染,将会变味;有毒有害物质,被鱼、贝等富集,将会通过食物链危害人体健康;鸟收稿日期:2007206208类体表粘上溢油,会丧失飞行能力,甚至死亡;动物作者简介:杨轶珣(1982-),女,山西太原人,在读硕士研究饮用了含油废水,有可能感染致命的疾病;水体表面生,研究方向为水污染控制工程。的聚集油还有可能燃烧产生安全问题。E2mail:xiaoyang_1229@1261com 30化学工业与工程技术2007年第28卷第5期法、吸附法、磁吸附分离法)和生物化学法(如活性污膜技术的关键是膜和膜组件及与之相应的操作泥法、生物膜法)。方式。常用的膜材料有乙酸纤维素系、乙烯系聚合1物理法物和共聚物、缩合中性膜材料(如聚砜等)、脂肪族和111离心分离法芳香族聚酰胺、聚亚酰胺等。近年来,无机陶瓷膜因离心分离法是使装有含油废水的容器高速旋转其耐高温、耐酸碱、耐腐蚀、机械强度高、使用寿命长而形成离心场,因油水两相比重差的不同,油集中在等优点,正得到越来越多的应用。膜组件可分为平中心部位,废水则集中在靠外侧的器壁上,最终达到板式和管式,按操作方式的不同又可分为死端操作油水分离的目的。和错流操作。水旋流分离技术的开发和应用始于20世纪80该法的发展趋势是各种膜处理方法(如超滤与年代,首先在国外海上油田得到了推广和应用,目前微滤的结合)或与其他方法(如电化学法)的相互结在世界各油田,如中东、非洲、西欧、美洲等地区的海合;另外复合膜的研究也取得了一定的进展。王农[2]上和陆地油田都有应用,是油水分离技术发展的村等采用改性的PVC合金超滤膜法对油田采出水标志。范永平等设计开发了BKD21000新型三相离进行深度处理,其处理出水水质达到榆树林油田特[4]心机用于油田干化池含油废水中油的回收,工业试低渗透油层要求的回注水水质指标。周健儿等以[3]验结果取得了良好的效果。硫酸钛、尿素为主要原料,采用均相沉淀法对α2该法有体积小、质量轻、分离性能好、处理效率Al2O3微滤复合膜进行了纳米TiO2涂覆改性,着重高、无易损件、运行安全可靠等优点。缺点是高流速考察了其影响因素,通过实验证明了改性后的复合[5]产生的紊流容易将分散油剪碎,会对含油废水造成膜水通量提高了19%以上。二次乳化;运行时,进出口必须保持较大的压差;对膜法的优点主要有:(1)无需破乳,不产生含油排液的控制要求和运行费用都较高。污泥,浓缩也可焚烧处理,透过流量的水质较为稳112粗粒化法定,不随进水中油的浓度波动而变化;(2)一般只需粗粒化(聚集过滤)法是使含油废水流经具有亲压力循环水泵,设备费用和运转费用低,特别适合于油疏水性质的粗粒化滤料,微小的油珠在滤料表面高浓度乳化油废水的处理;(3)可回收油。缺点是不不断聚集形成油膜,达到一定厚度后,浮力和水流剪易清洗。力的共同作用大于粘附力,颗粒较大的油滴最终浮2化学法升到水面。211酸化法粗粒化法具有设备少、体积小、效率高、结构简传统意义的水解酸化法是指不溶性大分子物质单、无需外加化学试剂、无二次污染及基建费用低等在水解酶的作用下,分解为水溶性的小分子物质,再优点。但微量表面活性剂的存在,能抑制粗粒化床被发酵细菌摄入细胞内,经过一系列生化反应,转化的效果,因此不适合对乳化油含油废水的处理;另成各种有机酸,然后产氢、产乙酸菌将其进一步转化外,该法还有填料易堵塞、出油量较高、常需进行深成乙酸和氢的过程。度处理的缺点。粗粒化材料可分为颗粒状和纤维实际用于含油废水的水解酸化法中,难降解的状,通常有石英砂、无烟煤、蛇纹石、陶粒、聚烯系或大分子有机物在水解菌的作用下,发生开环裂解或聚苯乙烯系球体或发泡体、聚氨酯发泡体等。断链,最终转化为易生物降解的小分子有机物,从而113膜分离法提高废水的可生化性,减少了后续处理的负荷。膜法是近20年来发展起来的一种新的分离技根据微生物在反应器内的生长状态,水解酸化术,被称为是“21世纪的水处理技术”,主要包括微反应器可分为悬浮式反应器、接触式反应器、复合式滤、超滤、纳滤和反渗透,均是利用液2液分散体系中反应器。裘湛等通过实验采用水解酸化2缺氧法处[6]的两相与固体膜表面亲和力的不同,达到分离目的。理采油废水。结果表明,该法具有较好的处理效膜法主要用于截留废水中的乳化油和溶解油。果,缺氧段各工况的出水COD均能达到《国家石油乳化油基于油滴尺寸被膜阻止,而溶解油的被阻止开发工业水污染物排放标准》(GB3550-1983)第一则是基于膜的溶质和分子间的相互作用,膜的亲水级Ⅰ类标准。王新刚等采用水解酸化2生物接触氧[7]性越强,阻止游离透过的能力越强,水通量越高。含化法处理高盐含油废水。试验结果表明,水解酸油废水中油的存在状态是选择膜的首要依据。化可将废水可生化性提高1012%;进水盐质量浓度 杨轶珣等含油废水处理技术的研究进展31为12～18g/L时,系统对CODCr的去除率达到影响浮选分离效率的主要因素有:污水流速、进8415%,油的去除率达到8814%。气速度、气泡大小及分散程度等。加入浮选剂可使212化学氧化法浮选法的效率大大提高。浮选剂一方面具有破乳和化学氧化法是在催化剂作用下,用化学氧化剂起泡的作用;另一方面还有吸附架桥的作用,可以使(如臭氧、Fenton等)将废水中呈溶解状态的无机物胶体颗粒聚集随气泡一起上浮。该法的优点是效果和有机物氧化成微毒、无毒物质,使之稳定化或转化好、工艺成熟;缺点是占地面积大、药剂用量大、产生成易与水分离的形态,以提高其可生化性。浮渣。目前对气浮法的研究多集中在气浮装置的革在化学氧化法中,超临界水氧化技术因其快速、新、改进以及气浮工艺的优化组合方面。高效的优点,近年来得到了迅速发展,一些用其他方312吸附法法不能有效除去的污染物,用超临界水氧化法能够吸附法是利用吸附剂的多孔性和大的比表面处理到环境可接受的程度。其原理是将水体中有机积,将废水中的溶解油和其他溶解性有机物吸附在污染物在超临界水中氧化分解为CO2,H2O等无害表面,从而达到油水分离的目的。的小分子化合物。吸附剂可分为炭质吸附剂(泥炭吸附剂等)、无王亮等在间歇式超临界水氧化反应装置上进行机吸附剂(活化矾土、泥灰岩、褐煤等)和有机吸附剂[8]了含油废水的超临界水氧化实验。研究表明,超(聚烯类等)。吸附法的最新研究进展体现在高效、临界水氧化法是一种高效、快速的有机废弃物处理经济的吸油剂的开发与应用方面,主要集中在2点:技术。(1)具有吸油性的无机填充剂与交联聚合物相结合,213光化学催化氧化法提高吸附容量;(2)提高吸油材料的亲水性,改善其光催化氧化法具有无二次污染、无刺激、安全无对油的吸附性能。毒等优点,应用于废水处理较有前途。高吸油树脂以其良好的耐热性、耐寒性、速度康建雄等以大型餐馆排放的餐饮废水为研究对快、不吸水、回收方便、吸油倍率高、保油性能好、不象,采用远紫外光(UV2185)高级氧化技术进行氧化易重新漏油等优点,日益受到人们的重视,尤其在处[9]处理。实验表明,在最佳反应条件下,此法对动植理含油量较少的废水时,具有很大的优势。利用吸物油脂去除效果良好,可作为后续生物处理的预处油性,可以用于工业含油废水处理、食品废油处理、理。李桂英等以高压汞灯为光源,考察了在光催化、海面石油泄漏处理等;利用吸油后对油的缓释性,可电氧化、光电催化及光电催化H2O2体系中降解实以做缓释基材;利用吸油机能和释放功能,可以作为[10]际油田采油废水的效率,研究了实际高含氯采油油污过滤材料;利用在油中的溶胀性,可以作为防漏废水在TiO2悬浮态光电催化反应器中的降解动力油密封材料等。高吸油树脂不仅几乎可以用在一切学。结果表明,光电催化H2O2体系中由于在紫外与油有关的领域,还可以广泛用于其他场合。光的照射下H2O2分解为大量的·OH,从而使得降该法出水水质好、设备占地小,但投资较高、吸解效率在短时间内大大提高。附剂再生困难,故一般只用于含油废水的深度处理。3物理化学法313磁吸附分离法311浮选法磁吸附分离法是吸附除油方面的新成果,在含浮选法又称气浮法,是国内外正在深入研究与油废水处理中占有一席之地,将有广阔的应用前景。不断推广的一种水处理技术。该法是将空气或其他该法是借助磁性物质作为载体,利用油珠的磁化效气体以微小气泡的形式注入水中,使气泡与水中细应将磁性颗粒与含油废水相混合,使油分在磁性颗小悬浮油珠及固体颗粒粘附,随气泡一起上浮至水粒上被吸附,然后通过磁性分离装置将磁性物质及面形成浮渣(含油泡沫层),然后将油撇去,对于去除其吸附的油留在磁场,从而达到油水分离的目的。乳化油有特殊功效。常用的磁性粉末有磁铁矿和铁氧体,粒径不宜太小。根据水中形成气泡的方式和气泡大小的差异,磁吸附分离法处理乳化含油废水需加入破乳浮选法可分为溶气浮选法、诱导浮选法、电解浮选法剂,或利用Fe3O4超微粒子破乳。该法效率高、方和化学浮选法。应用于含油废水处理较多的是加压法简单、占地面积小,但磁种要求高、耗电大。且工溶气浮选法、叶轮浮选法、射流浮选法、混凝沉淀2气艺未成熟,还有待进一步完善和发展,具有代表性的浮法等。磁分离设备主要有高梯度磁分离器和磁盘分离器。 32化学工业与工程技术2007年第28卷第5期[14]4生物化学法行研究。生化法是利用微生物的生物化学作用,使废水生化法较物理或化学法具有成本低、投资少、效中的有机物转化为微生物体内的有机成分或增殖成率高、无二次污染等优点,但其占地面积大、运行费新的微生物,剩余部分则被微生物氧化分解为简单用高,因而在应用上受到一定限制。的无机或有机物质,从而使废水得以净化。生化法5展望常用于去除含油质量浓度在30～50mg/L以下、含综上所述,随着全球范围水资源短缺的加剧,以有其他可生物降解的有毒、有害物质的废水,特别适及人们对环保的重视和对污染治理力度的加大,含用于溶解油的去除。油废水处理技术的研究与应用已得到了迅速的发根据氧气的供应与否,可分为好氧和厌氧生物展,虽然处理方法越来越多,但各种方法都有其局限处理2种。好氧生物处理是在水中有充分的溶解氧性,有些工艺还尚未成熟。今后含油废水处理技术的条件下,利用好氧微生物的活动,将废水中的有机的发展趋势主要集中在以下方面:(1)改进传统的处物分解为CO2,H2O,NH3,NO3等的过程。厌氧生理技术及工艺中的不足之处,开发新型的处理方法物处理则是利用厌氧生物菌体,使废水中的有机物及系统;(2)多种方法联合分级使用,避免单独使用降解为CH4,CO2,H2O等的过程。根据微生物的的局限性,发挥各处理单元的优势;(3)加强除油机存在状态,生化法又可分为活性污泥法和生物膜法。理的研究,提高含油废水处理效率、降低处理成本;活性污泥法主要用于处理要求高而水质稳定的(4)响应国家政策,重视清洁生产,从源头减少污染,废水。近年来,在处理含油废水方面,针对该法对水减轻末端处理压力;(5)从经济和环保的角度出发,质变化和冲击负荷的承受能力较弱、易发生污泥膨要重视含油废水处理后的回用。胀的缺点,开展了大量的工作,新的发展包括半推流式活性污泥系统、厌氧序批间歇式反应器等。俞金参考文献:海等通过某粮油公司油脂废水处理的工程实践,对1唐受印.废水处理工程[M].北京:化学工业出版社,UASB(升流式厌氧污泥床)与BAF(曝气生物滤池)200415～6[11]工艺联合用于实际工程进行了探讨。朱乐辉等2成明泉.现代污水处理技术及其应用[J].管理科学文摘研究了汇流生物滤池对机务段含油废水的生化处3范永平.新型三相离心机处理油田干化池含油废水的研[12]理,出水经消毒杀菌后回用于机务段洗车。究[J].给水排水,2006,32(9):77～78生物膜法是使生物膜附着于填料载体表面,构4王农村.PVC合金超滤膜在油田采出水回用中的应用成稳定的生态系统后使废水得到净化的一种方法。研究[J].环境科学与技术,2006,29(8):86～87生物膜法近年来取得了较大的进展,如采用了高孔5周健儿.纳米TiO2涂层对A2O3微滤膜的改性研究[J].无机材料学报,2006,21(3):725～726隙率、高附着面积和二次布水性能的新型塑料模块,6裘湛.水解酸化———缺氧法处理采油废水的试验研究生物滤池的效率得到了很大提高;取消了滤池回流[J].工业水处理,2006,26(2):18～19系统,采用膜泥法A/O工艺、厌氧2好氧高性能生物7王新刚.水解酸化———生物接触氧化处理高盐含油废水滤池组合工艺等;出现了微孔膜生物反应器,用无机研究[J].工业水处理,2006,26(10):43～44微孔膜组件替代沉淀池实现泥水分离,大大提高了8王亮.超临界水氧化处理含油废水的实验研究[J].环境反应装置内的污泥浓度,具有处理效果稳定、抗冲击污染与防治,2005,27(7):546～547负荷能力强、操作简便、占地面积小等优点。9康建雄.远紫外光氧化预处理餐饮含油废水的研究[J].针对含油废水进行分离筛选优势菌种的研究也给水排水,2006,32(10):53～54是目前的发展方向,研究较多的菌种有动胶菌属、假10李桂英.光电催化氧化处理高含氯采油废水的研究[J].环境科学研究,2006,19(1):30～31单胞菌属和氮单胞菌属等。吕荣湖等选用聚乙烯醇11俞金海.UASB-BAF工艺处理油脂废水[J].给水排(PVA)、海藻酸钠(SA)复配作为包埋固定化载体水,2006,32(3):58～59材料,制备成固定化微生物小球(IMB),通过包埋固12朱乐辉.上向汇流生物滤池应用于机务段废水回用处理定化微生物法实验优化了IMB制备的工艺条件,处[J].工业水处理,2006,26(6):84～85[13]理含油废水取得了良好的效果。张建辉等在先13吕荣湖.包埋固定化微生物法处理含油废水研究[J].环期对菌株UP21固定化研究的基础上,选用PVA作境污染治理技术与设备,2006,7(1):90～91为固定化载体,对菌株PseudomonasstutzeriUP2214张建辉.聚乙烯醇包埋石油脱硫菌UP22的研究[J].中的固定化条件和固定化细胞小球的脱硫反应条件进国环境科学,2006,26:92～93'