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摘要：含油污水处理技术的发展对于油田的生存和发展起着举足轻重的作用，同时随着国家关于环保方面的法律法规的逐步完善，含油污水处理技术面临严峻的挑战。文中分析了含油废水的特征以及集中常见含油污水处理技术。
关键词：含油污水 处理 技术
中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A 文章编号：
前言
含油污水处理技术的发展对于油田的生存和发展起着举足轻重的作用，由于国内各油田采出液平均含水率已达80%以上，含油污水的处理成本已大于油气处理成本，油田的重点已由以油气处理为中心转至以含油污水处理为中心，而且由于受油田控制成本的影响，含油污水处理方面的投资不会增加，同时随着国家关于环保方面的法律法规的逐步完善，含油污水处理技术面临严峻的挑战。
一、含油废水的来源、特征、分类及其危害
含油废水来源广泛,如石油开采和炼制、海上运输、冶金及机械工业、餐饮业、食品加工业等。污水中有两种不同性质的油:一种是动物脂肪和植物油脂,它是由不同链长的脂肪酸或甘油(丙三醇)所形成的甘油三酸脂组成,脂肪酸可以是饱和的也可以是不饱和的;另一种油是原油或矿物油的液体成分,原油是碳氢化合物的混合物,即全部是由直链或支链以环形结构所组成的C、H化合物。
在含油废水处理过程中,一般根据水体中油污染物的成分和存在状态及其粒径,选择处理方法。含油废水其特点是COD、BOD高,有一定的气味和色度,易燃易氧化分解,一般比水轻。因此它的危害主要表现在以下几个方面 。
(1)由于难溶于水的油类物质漂浮在水上,阻止空气中的氧在水中的溶解,致使水体生物窒息死亡,妨碍水生生物的光合作用,从而影响水体的自净作用,恶化水质,危害水产资源。
(2)影响水域附近动物的健康及生存环境。鸟类体表粘上溢油,会丧失飞行能力,甚至死亡;动物饮用了含油废水,有可能感染致命的疾病。
(3)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。
(4)间接污染大气和土壤。
二、含油污水的常规处理方法
目前含油污水的处理方法很多, 常见的有盐析法、絮凝法、气浮法、粗粒化法、膜分离法、吸附法、生物法等。
1 盐析法
盐析法的基本原理是压缩油粒与水界面处双电层的厚度, 使油粒失稳。实验表明: 单纯盐析法投药量大( 1% ~ 5% ) , 聚析速度慢, 沉降分离时间一般在24 h以上, 设备占地面积大, 而且对于表面活性稳定的含油乳状液的处理效果不佳。但此法由于操作简单、费用较低, 所以使用较多, 作为初级处理应用更为广泛。
2絮凝法
近年来, 絮凝技术由于其适应性强、可去除乳化油和溶解油以及部分难以生化降解的有机物的特点而被广泛应用于含油污水的处理。常用的絮凝剂有无机絮凝剂、有机絮凝剂和复合絮凝剂3大类 。无机絮凝剂处理效果好, 用量少, 效率高, 但存在产生的絮渣多、不易后续处理等缺点。有机高分子絮凝剂由于价格昂贵, 难以大量推广使用。研究发现,将无机絮凝剂和有机絮凝剂复合投用可以明显改善处理效果。这是由于有机絮凝剂中阳离了对污水中的乳化油滴起到了电荷中和及压缩双电层的作用,促使乳化油滴进一步破乳析出, 其长链分子能在经凝聚作用形成的胶体颗粒间进行架桥, 形成大而坚韧的絮凝体, 从而改善絮凝体性能。复合絮凝剂的性能好坏取决于絮凝体的形成状态及其物质的量。通过优化复合絮凝剂来提高处理效率并降低成本成为该领域的重要研究内容。
3气浮法
气浮法中, 目前采用的主要是加压溶气浮选法。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。该方法主要用于不含表面活性剂的分散油的分离。若在含油废水中加入絮凝剂, 则加压溶气浮选法对油的分离效果还会提高。目前此法已被广泛应用于油田污水、石油化工污水、食品油生产污水等的处理, 工艺较为成熟,但其一般只能分离污水中的悬浮物, 不能除去水中的胶体和溶解物质, 还需进行深度处理。
2关于粗粒化方法用于分散油的处理研究得较多, 其技术关键是粗粒化法材料。许多研究者认为材质表面的亲油疏水性是主要的, 而且亲油性材料与油的接触角< 70o为好。常用的亲油性材料有蜡状球、聚苯乙烯系球或发泡体、聚氨酯发泡体等。也有研究表明, 亲水性材料也能得到较好的除油效果。常用的亲水性材料有在聚酰胺、聚乙烯醇、维尼纶等纤维内引入酸基和盐类, 使得被粗粒化的油易从纤维表面离去。粗粒化方法除油的效果, 与表面活性剂的存在和多少有关。有微量表面活性剂的存在能抑制粗粒化床的效果, 因而此法对含有表面活性剂的乳状含油废水的除油会失效。粗粒化法无需外加化学试剂, 无二次污染, 设备占地面积小, 且基建费用较低, 前景很好, 但出水油含量较高, 处理油含量> 100mg /L污水时, 出水含油一般高于10 mg /L, 所以常需用进行深度处理。
3膜分离法
膜分离法近30年得到了迅速的发展, 用超滤法和微滤处理原油污水, 其实质是一种筛分过程, 在除油的同时还可降低COD (杂环类, 烃类为主有机化合物)。膜分离法技术的关键是膜和组件的选择。通常使用的膜材料有：
( 1) 醋酸纤维素系;
( 2) 乙烯系聚合物和共聚物;
( 3) 缩合中性膜材料、聚砜、聚苯亚乙基氧;
( 4 ) 脂肪族和芳香族聚酰胺、聚亚酰胺;
4无机膜材料, 如陶瓷和玻璃等。从膜材料亲疏水性可分为亲水膜与疏水膜。但有关研究认为国内膜材料耐温性能、抗污染尤其是抗油污染性差, 反洗困难。
5 吸附法
活性炭是一种优良的吸附剂, 它不仅对油有很好的吸附性能, 而且同时有效地吸附污水中的其他有机物, 但吸附容量有限(对油一般为30~ 80 mg /g) , 且成本高、再生困难, 故一般只用于含油污水的深度处理。寻求新的吸油剂方面的研究, 已有不少报道。其中一种吸油剂是由质量分数为50% ~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、聚苯乙烯等)组成。据称, 这种吸油剂对的吸附容量可达0. 3~ 0. 6 g /g, 但一般需要接触时间很长,如污水的油含量为120 mg /L时, 需处理50 h, 油含量才能降至0. 8 mg /L。为提高吸油材料的亲油性,改善其对油的吸附性能, 也有人采用C6 ~ C60的脂肪族胺或其衍生物处理无机吸油填充剂与有机聚合物混合而成的吸油材料。用这种经过加工的吸油材料, 处理油含量为100 mg /L 的污水, 出水油含量一般> 5mg /L, 而吸附容量增加至3. 1 g /g。另外, 陈淑云等采用亲油憎水性物质处理泥炭, 制得的吸附剂对油的容量达到5 g /g, 污水中的油的净化率为95% , 但接触时间较长。
6高级氧化法
高级氧化技术定义为可产生大量•OH 的技术过程, 其已逐渐成为各国水处理技术研究的热点课题。羟基自由基是一种活性自由基团, 主要可在水的光电离解和臭氧的氧化及一些药剂的反应等过程中形成。羟基自由基不能稳定存在, 但却具有极强的氧化性, 是氧化能力仅次于氟的最强氧化剂, 可以将水中的多种污染物氧化分解, 從而降低水的污染性能, 实现对水质的有效净化。根据所用氧化剂及催化条件的不同, 高级氧化技术通常可分为三类: 芬顿试剂法、臭氧氧化法、半导体光催化氧化法。
结束语
含油污水的产量大,涉及的范围广,例如石油开采、石油炼制、石油化工、油品贮运、油轮事故、轮船航运、车辆清洗、机械制造、食品加工等过程中均会产生含油污水。油污染作为一种常见的污染,对环境保护和生态平衡危害极大。
参考文献
[1] 李旭东,李亚峰,刘元.物理化学法处理采油废水的研究进展[J]. 辽宁化工. 2007(02)
[2] 李俊生.絮凝剂在含油污水处理中的研究与应用[J]. 油气田地面工程. 2008(03)
[3] 杨瑞娅,李成祖,王斌.含油污水处理中电解浮子技术的简介[J]. 内蒙古石油化工. 2009(19)
[4] 陈登,马国光,杨成全.某油库含油污水处理流程的探讨[J]. 石油库与加油站. 2009(05)
关键词：含油污水 处理 技术
中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A 文章编号：
前言
含油污水处理技术的发展对于油田的生存和发展起着举足轻重的作用，由于国内各油田采出液平均含水率已达80%以上，含油污水的处理成本已大于油气处理成本，油田的重点已由以油气处理为中心转至以含油污水处理为中心，而且由于受油田控制成本的影响，含油污水处理方面的投资不会增加，同时随着国家关于环保方面的法律法规的逐步完善，含油污水处理技术面临严峻的挑战。
一、含油废水的来源、特征、分类及其危害
含油废水来源广泛,如石油开采和炼制、海上运输、冶金及机械工业、餐饮业、食品加工业等。污水中有两种不同性质的油:一种是动物脂肪和植物油脂,它是由不同链长的脂肪酸或甘油(丙三醇)所形成的甘油三酸脂组成,脂肪酸可以是饱和的也可以是不饱和的;另一种油是原油或矿物油的液体成分,原油是碳氢化合物的混合物,即全部是由直链或支链以环形结构所组成的C、H化合物。
在含油废水处理过程中,一般根据水体中油污染物的成分和存在状态及其粒径,选择处理方法。含油废水其特点是COD、BOD高,有一定的气味和色度,易燃易氧化分解,一般比水轻。因此它的危害主要表现在以下几个方面 。
(1)由于难溶于水的油类物质漂浮在水上,阻止空气中的氧在水中的溶解,致使水体生物窒息死亡,妨碍水生生物的光合作用,从而影响水体的自净作用,恶化水质,危害水产资源。
(2)影响水域附近动物的健康及生存环境。鸟类体表粘上溢油,会丧失飞行能力,甚至死亡;动物饮用了含油废水,有可能感染致命的疾病。
(3)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。
(4)间接污染大气和土壤。
二、含油污水的常规处理方法
目前含油污水的处理方法很多, 常见的有盐析法、絮凝法、气浮法、粗粒化法、膜分离法、吸附法、生物法等。
1 盐析法
盐析法的基本原理是压缩油粒与水界面处双电层的厚度, 使油粒失稳。实验表明: 单纯盐析法投药量大( 1% ~ 5% ) , 聚析速度慢, 沉降分离时间一般在24 h以上, 设备占地面积大, 而且对于表面活性稳定的含油乳状液的处理效果不佳。但此法由于操作简单、费用较低, 所以使用较多, 作为初级处理应用更为广泛。
2絮凝法
近年来, 絮凝技术由于其适应性强、可去除乳化油和溶解油以及部分难以生化降解的有机物的特点而被广泛应用于含油污水的处理。常用的絮凝剂有无机絮凝剂、有机絮凝剂和复合絮凝剂3大类 。无机絮凝剂处理效果好, 用量少, 效率高, 但存在产生的絮渣多、不易后续处理等缺点。有机高分子絮凝剂由于价格昂贵, 难以大量推广使用。研究发现,将无机絮凝剂和有机絮凝剂复合投用可以明显改善处理效果。这是由于有机絮凝剂中阳离了对污水中的乳化油滴起到了电荷中和及压缩双电层的作用,促使乳化油滴进一步破乳析出, 其长链分子能在经凝聚作用形成的胶体颗粒间进行架桥, 形成大而坚韧的絮凝体, 从而改善絮凝体性能。复合絮凝剂的性能好坏取决于絮凝体的形成状态及其物质的量。通过优化复合絮凝剂来提高处理效率并降低成本成为该领域的重要研究内容。
3气浮法
气浮法中, 目前采用的主要是加压溶气浮选法。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。该方法主要用于不含表面活性剂的分散油的分离。若在含油废水中加入絮凝剂, 则加压溶气浮选法对油的分离效果还会提高。目前此法已被广泛应用于油田污水、石油化工污水、食品油生产污水等的处理, 工艺较为成熟,但其一般只能分离污水中的悬浮物, 不能除去水中的胶体和溶解物质, 还需进行深度处理。
2关于粗粒化方法用于分散油的处理研究得较多, 其技术关键是粗粒化法材料。许多研究者认为材质表面的亲油疏水性是主要的, 而且亲油性材料与油的接触角< 70o为好。常用的亲油性材料有蜡状球、聚苯乙烯系球或发泡体、聚氨酯发泡体等。也有研究表明, 亲水性材料也能得到较好的除油效果。常用的亲水性材料有在聚酰胺、聚乙烯醇、维尼纶等纤维内引入酸基和盐类, 使得被粗粒化的油易从纤维表面离去。粗粒化方法除油的效果, 与表面活性剂的存在和多少有关。有微量表面活性剂的存在能抑制粗粒化床的效果, 因而此法对含有表面活性剂的乳状含油废水的除油会失效。粗粒化法无需外加化学试剂, 无二次污染, 设备占地面积小, 且基建费用较低, 前景很好, 但出水油含量较高, 处理油含量> 100mg /L污水时, 出水含油一般高于10 mg /L, 所以常需用进行深度处理。
3膜分离法
膜分离法近30年得到了迅速的发展, 用超滤法和微滤处理原油污水, 其实质是一种筛分过程, 在除油的同时还可降低COD (杂环类, 烃类为主有机化合物)。膜分离法技术的关键是膜和组件的选择。通常使用的膜材料有：
( 1) 醋酸纤维素系;
( 2) 乙烯系聚合物和共聚物;
( 3) 缩合中性膜材料、聚砜、聚苯亚乙基氧;
( 4 ) 脂肪族和芳香族聚酰胺、聚亚酰胺;
4无机膜材料, 如陶瓷和玻璃等。从膜材料亲疏水性可分为亲水膜与疏水膜。但有关研究认为国内膜材料耐温性能、抗污染尤其是抗油污染性差, 反洗困难。
5 吸附法
活性炭是一种优良的吸附剂, 它不仅对油有很好的吸附性能, 而且同时有效地吸附污水中的其他有机物, 但吸附容量有限(对油一般为30~ 80 mg /g) , 且成本高、再生困难, 故一般只用于含油污水的深度处理。寻求新的吸油剂方面的研究, 已有不少报道。其中一种吸油剂是由质量分数为50% ~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、聚苯乙烯等)组成。据称, 这种吸油剂对的吸附容量可达0. 3~ 0. 6 g /g, 但一般需要接触时间很长,如污水的油含量为120 mg /L时, 需处理50 h, 油含量才能降至0. 8 mg /L。为提高吸油材料的亲油性,改善其对油的吸附性能, 也有人采用C6 ~ C60的脂肪族胺或其衍生物处理无机吸油填充剂与有机聚合物混合而成的吸油材料。用这种经过加工的吸油材料, 处理油含量为100 mg /L 的污水, 出水油含量一般> 5mg /L, 而吸附容量增加至3. 1 g /g。另外, 陈淑云等采用亲油憎水性物质处理泥炭, 制得的吸附剂对油的容量达到5 g /g, 污水中的油的净化率为95% , 但接触时间较长。
6高级氧化法
高级氧化技术定义为可产生大量•OH 的技术过程, 其已逐渐成为各国水处理技术研究的热点课题。羟基自由基是一种活性自由基团, 主要可在水的光电离解和臭氧的氧化及一些药剂的反应等过程中形成。羟基自由基不能稳定存在, 但却具有极强的氧化性, 是氧化能力仅次于氟的最强氧化剂, 可以将水中的多种污染物氧化分解, 從而降低水的污染性能, 实现对水质的有效净化。根据所用氧化剂及催化条件的不同, 高级氧化技术通常可分为三类: 芬顿试剂法、臭氧氧化法、半导体光催化氧化法。
结束语
含油污水的产量大,涉及的范围广,例如石油开采、石油炼制、石油化工、油品贮运、油轮事故、轮船航运、车辆清洗、机械制造、食品加工等过程中均会产生含油污水。油污染作为一种常见的污染,对环境保护和生态平衡危害极大。
参考文献
[1] 李旭东,李亚峰,刘元.物理化学法处理采油废水的研究进展[J]. 辽宁化工. 2007(02)
[2] 李俊生.絮凝剂在含油污水处理中的研究与应用[J]. 油气田地面工程. 2008(03)
[3] 杨瑞娅,李成祖,王斌.含油污水处理中电解浮子技术的简介[J]. 内蒙古石油化工. 2009(19)
[4] 陈登,马国光,杨成全.某油库含油污水处理流程的探讨[J]. 石油库与加油站. 2009(05)