有機(jī)高分子絮凝劑處理煉油廢水的探究

王 強(qiáng), 張 冬

(新疆輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 新疆 烏魯木齊 830011)

有機(jī)高分子絮凝劑處理煉油廢水的探究

王 強(qiáng), 張 冬

(新疆輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 新疆 烏魯木齊 830011)

在眾多高分子絮凝劑中，有機(jī)高分子絮凝劑具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，在廢水的處理中應(yīng)用廣泛。針對(duì)絮凝劑的類型、絮凝劑合成方法以及絮凝劑在處理廢水中的應(yīng)用，分析有機(jī)高分子絮凝劑的發(fā)展方向。

煉油加工; 有機(jī)高分子絮凝劑; 實(shí)驗(yàn); 討論

煉油加工技術(shù)一直在不斷發(fā)展以及完善，加工的質(zhì)量持續(xù)提升，且各種油的種類也在不斷增加，這就導(dǎo)致煉油污水的成分愈發(fā)復(fù)雜，使用無(wú)機(jī)絮凝劑處理煉油污水時(shí)，其具有適應(yīng)能力差、浮渣多等多種缺陷，因此使用有機(jī)高分子絮凝劑對(duì)煉油污水進(jìn)行處理成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。有機(jī)絮凝劑包括天然有機(jī)高分子絮凝劑、微生物絮凝劑以及合成有機(jī)高分子絮凝劑。

1 有機(jī)高分子絮凝劑

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外均比較普遍的污水處理法就是使用絮凝沉降法，該方法操作簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)性較強(qiáng)。其中高分子絮凝劑具有凝聚效果強(qiáng)、脫色能力高并且操作便捷等多種優(yōu)點(diǎn)在煉油污水的處理中過(guò)程中脫穎而出，具有無(wú)法替代的作用。根據(jù)其化學(xué)成分含量高分析絮凝劑一般可分為微生物絮凝劑、無(wú)機(jī)高分子絮凝劑以及有機(jī)高分子絮凝劑等三種[1]。其中有機(jī)高分子絮凝劑在使用量少、物質(zhì)絮凝的速度較快，共存鹽類、溫度以及pH值基本不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生較大的影響，污泥的生成量不多并且容易處理等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，由此可見有機(jī)高分子絮凝劑未來(lái)的應(yīng)用前景非常廣闊。當(dāng)前石油加工產(chǎn)生的廢水量持續(xù)增加，一般治理這些廢水時(shí)主要用到的有機(jī)高分子絮凝劑的類別有，合成有機(jī)高分子絮凝劑以及天然生成的有機(jī)高分子絮凝劑等兩種。并且在合成有機(jī)高分子絮凝劑中應(yīng)用的最為廣泛的PAM，既聚丙烯酰胺；但是天然有機(jī)高分子絮凝劑的使用則比較少，究其原因是天然有機(jī)高分子絮凝劑的電荷密度相對(duì)較小，分子含量低，并且其活性會(huì)隨著生物降解的產(chǎn)生而流失[2]。

殼聚糖是天然的有機(jī)高分子絮凝劑中的一種，該絮凝劑的來(lái)源廣、沒有毒性、容易被降解、使用量不多、會(huì)產(chǎn)生較少的污泥、價(jià)格較低并且對(duì)污水的處理效果比較理想，在當(dāng)前的煉油污水處理中發(fā)展前景不錯(cuò)。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 試劑和儀器

實(shí)驗(yàn)試劑：本文研究的煉油廠位于新疆某地，該煉油廠的NH3-N的含量小于每升83 mg，COD含量達(dá)到每升1 500 mg，石油類的物質(zhì)含量在每升850 ～1 500 mg之間，pH=6～9，優(yōu)級(jí)純NH4Cl、NaOH、KOH、NaCIO、NaCl、95%乙醇、水楊酸、酒石酸鉀鈉、亞硝基鐵氰化鈉、無(wú)氨水、濃硫酸、石油醚、硫酸汞、1+1硫酸、硫酸亞鐵氨、無(wú)水 NaOH、標(biāo)準(zhǔn)油以及重鉻酸鉀等均是分析純。

實(shí)驗(yàn)儀器：GDS-3光電式濁度儀、CBJ-621六聯(lián)電動(dòng)攪拌器、PH-3C精密酸度測(cè)試計(jì)以及754UV紫外加可見分光光度測(cè)試計(jì)。

2.2 實(shí)驗(yàn)方式

在燒杯中放入事先選取的150 mL煉油廢水，在其中分別投放殼聚糖絮凝劑以及PAM，對(duì)其進(jìn)行攪拌，等待沉淀，提取經(jīng)過(guò)清潔后的液體。然后利用重鉻酸鉀對(duì)COD進(jìn)行檢測(cè)、利用納氏試劑的光度對(duì)氨氮進(jìn)行檢測(cè)、利用紫外線的分光光度對(duì)石油類似物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)[3]。

3 結(jié)果與討論

3.1 絮凝劑的投加量

殼聚糖以及 PAM的用量變化對(duì)絮凝效果產(chǎn)生的影響。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的過(guò)程中觀察出，當(dāng)PAM的投加量在3 mg/L時(shí)，石油類物質(zhì)的去除率達(dá)到最高，為98.75%，當(dāng)PAM的投加量超過(guò)5 mg/L時(shí)，去除率逐漸降低；當(dāng)殼聚糖的投加量達(dá)到100 mg/L時(shí)，石油類物質(zhì)的去除率達(dá)到最高值，為98.02%，殼聚糖的投加量小于100 mg/L時(shí)，石油物質(zhì)去除率隨著投加量增加而上漲，直至達(dá)到100 mg，殼聚糖的投加量查過(guò)100 mg時(shí)，其石油物質(zhì)去除率隨著投加量的增加而逐漸降低。

在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的過(guò)程中觀察出，當(dāng)PAM的投加量在3 mg/L時(shí)，COD的去除率達(dá)到最高，為92.75%，當(dāng)PAM的投加量超過(guò)5 mg/L時(shí)，COD去除率逐漸降低；當(dāng)殼聚糖的投加量達(dá)到100 mg/L時(shí)，COD的去除率達(dá)到最高值，為 90.05%，殼聚糖的投加量小于100 mg/L時(shí)，COD去除率隨著投加量增加而上漲，直至達(dá)到 100 mg，殼聚糖的投加量查過(guò)100 mg時(shí)，其COD去除率隨著投加量的增加而逐漸降低。

在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的過(guò)程中觀察出，當(dāng)PAM的投加量在3 mg/L時(shí)，NH-3-N的去除率達(dá)到最高，為52.25%，當(dāng)PAM的投加量超過(guò)5 mg/L時(shí)，NH-3-N去除率逐漸降低；當(dāng)殼聚糖的投加量達(dá)到 100 mg/L時(shí)，NH-3-N的去除率達(dá)到最高值，為52.55%，殼聚糖的投加量小于100 mg/L時(shí)，NH-3-N去除率隨著投加量增加而上漲，直至達(dá)到100 mg，殼聚糖的投加量查過(guò)100 mg時(shí)，其NH3-N去除率隨著投加量的增加而逐漸降低。

3.2 pH值

一般情況下煉油廠的煉油廢水pH值在6至9之間，利用絮凝劑對(duì)煉油廢水進(jìn)行處理時(shí)，需要適合的pH值，以此降低絮凝劑的使用量，達(dá)到更加理想的絮凝處理效果，節(jié)約廢水處理成本[4]。本文中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室使用HCI以及NaOH對(duì)煉油廢水的pH值進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，并討論pH值能夠?qū)π跄幚硇Чa(chǎn)生的各種影響。在實(shí)驗(yàn)燒杯中放入 100 mL的煉油廢水，對(duì)廢水的pH值進(jìn)行觀測(cè)，分別將殼聚糖以及 PAM加入其中進(jìn)行攪拌，等待其沉淀靜止，待其完全沉淀后提取經(jīng)過(guò)處理后的液體對(duì)其進(jìn)行觀察。

由實(shí)驗(yàn)的過(guò)程可知，有機(jī)高分子絮凝劑對(duì)石油類物質(zhì)的去除率會(huì)隨著PAM以及殼聚糖pH值的增加而上升，但是上升的幅度不大，因此pH值不會(huì)對(duì)石油類物質(zhì)的去除率產(chǎn)生較大的影響。

由實(shí)驗(yàn)的過(guò)程可知，有機(jī)高分子絮凝劑對(duì)COD的去除率會(huì)隨著PAM以及殼聚糖pH值的增加而上升，其中殼聚糖pH值的增加，是COD去除率的上升趨勢(shì)要比PAM更明顯。

由實(shí)驗(yàn)的過(guò)程可知，有機(jī)高分子絮凝劑對(duì)NH-

3-N的去除率會(huì)隨著PAM以及殼聚糖pH值的增加而上升，并且PAM對(duì)NH-3-N的去除率明顯優(yōu)于殼聚糖。

綜上所述，pH值從5上升到8時(shí)，殼聚糖和PAM作為絮凝劑時(shí)，其對(duì)COD和NH-3-N的去除率效果得到較為明顯的提升，當(dāng)pH值超過(guò)8時(shí)，兩種絮凝劑對(duì)廢水的處理效果比較顯著，但是提升速度比較緩慢，因此從煉油廠廢水治理的經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，兩種絮凝劑進(jìn)行廢水處理的最合適的pH值就是8。

3.3 溫度

絮凝反應(yīng)相對(duì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)程，周邊環(huán)境的溫度也會(huì)對(duì)絮凝反應(yīng)產(chǎn)生較大的影響[5]，溫度升高會(huì)加快絮凝反應(yīng)的速度，并且形成的絮凝體會(huì)比較細(xì)小，增加了絮凝劑的水合作用，并且對(duì)廢水進(jìn)行加熱處理還增加能源的消耗量。溫度太低就會(huì)使絮凝反應(yīng)較慢，增加廢水治理的時(shí)間，對(duì)最后的絮凝效果較大的影響。此時(shí)在保證PAM的投入量為每升3 mg的狀態(tài)，殼聚糖投入量保持在，每升100 mg并且其pH值為8的條件下，探測(cè)溫度對(duì)絮凝劑的使用效果進(jìn)行分析。

兩種絮凝劑的使用效果均會(huì)隨著周圍環(huán)境溫度的變化而呈現(xiàn)出先升后降的趨勢(shì)，在溫度達(dá)到30 ℃時(shí)，PAM對(duì)石油類物質(zhì)的去除率達(dá)到最高值，為99.12%；在溫度達(dá)到 35 ℃時(shí)，殼聚糖對(duì)石油類物質(zhì)的去除率達(dá)到98.35%，是其最高值。

兩種絮凝劑的使用效果均會(huì)隨著周圍環(huán)境溫度的變化而呈現(xiàn)出先升后降的趨勢(shì)，在溫度達(dá)到30 ℃時(shí)，PAM和殼聚糖對(duì)COD的去除率均達(dá)到最高值，PAM為94.25%，殼聚糖為90.52%。

兩種絮凝劑的使用效果均會(huì)隨著周圍環(huán)境溫度的變化而呈現(xiàn)出先升后降的趨勢(shì)，在溫度達(dá)到30 ℃時(shí)，PAM對(duì)的去除率達(dá)到最高值，為56.21%；在溫度達(dá)到35 ℃時(shí)，殼聚糖對(duì)NH3-N的去除率達(dá)到54.87%，是其最高值。

有上述內(nèi)容可知，周圍環(huán)境的溫度因素會(huì)對(duì)絮凝反應(yīng)以及絮凝的成長(zhǎng)和沉淀等過(guò)程產(chǎn)生比較嚴(yán)重的影響。30 ℃是PAM絮凝發(fā)生反應(yīng)的最佳時(shí)間，此時(shí)PAM對(duì)石油物質(zhì)、COD以及NH-3-N的去除率分別達(dá)到99.12%、94.25%以及56.21%；35 ℃是殼聚糖發(fā)生絮凝反應(yīng)的最佳時(shí)機(jī)，其對(duì)石油物質(zhì)、COD以及NH-3-N的去除率分別達(dá)到98.35%、90.52%以及54.87。

3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表1是根據(jù)文章進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)得出兩種絮凝劑的對(duì)煉油廢水進(jìn)行處理的最理想的條件，并根據(jù)最理想條件對(duì)該煉油廠的煉油廢水做處理后，得出表 1結(jié)論。

4 結(jié) 語(yǔ)

有機(jī)高分子絮凝劑在現(xiàn)代煉油污水處理工作中具有重要的作用。從實(shí)驗(yàn)的整體過(guò)程和結(jié)果中可見，有機(jī)高分子絮凝劑的絮凝效果比無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的絮凝效果更佳理想，并且還能細(xì)致的劃分出合成的有機(jī)高分子絮凝劑對(duì)煉油污水的治理遠(yuǎn)超過(guò)天然有機(jī)高分子絮凝劑的效果。因此煉油廠要多使用合成有機(jī)高分子對(duì)煉油污水進(jìn)行有效的處理，促進(jìn)廢水的治理水平。

表1 兩種絮凝對(duì)煉油廢水的處理結(jié)果Table 1 Treatment results of refinery wastewater by using two kinds of flocculants

［1］ 吳靜, 謝超波, 曹知平, 等. 煉油廢水的熒光指紋特征[J]. 光譜學(xué)與光譜分析, 2012，32(02)：415-419.

［2］ 王玉飛, 閆龍, 陳碧. 煉油廢水處理現(xiàn)狀及可行性研究[J]. 榆林學(xué)院學(xué)報(bào), 2012，22(04): 29-33.

［3］ 唐曉東，鄧杰義，李晶晶，等. 復(fù)合高分子絮凝劑的制備及研究進(jìn)展[J]. 工業(yè)水處理, 2015, 35(02): 1-5.

［4］ 方小玲，蔣定建. PAC/CHI高效絮凝劑在煉油污水處理中的應(yīng)用研究[J]. 山西化工, 2014, 34(03): 74-77.

［5］ 耿仁勇，呂雪川，李國(guó)珂，等. 咪唑類季銨鹽陽(yáng)離子絮凝劑的制備及其在煉油廠廢水中的應(yīng)用[J]. 環(huán)境科學(xué)研究, 2016, 29(03): 427-433.

Study on Treatment of Oil Refining Wastewater With Organic Polymer Flocculant

WANG Qiang，ZHANG Dong

(Xinjiang Vocational College of Light Industry, Xinjiang Urumqi 830011, China)

Among polymer flocculants, the organic polymer flocculant has many advantages, and it is widely used in treatment of wastewater. In this paper, types and synthetic methods of the flocculant and its application in treatment of wastewater were discussed, the development trend of the organic polymer flocculant was analyzed.

oil refining processing; organic polymer flocculant; experiment; discussion

TE 624

A

1671-0460（2016）12-2740-03

2016-05-30

王強(qiáng)(1968-)，男，新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市人，高級(jí)講師，1991畢業(yè)于新疆工學(xué)院化學(xué)工程專業(yè)，研究方向：從事化學(xué)工程工藝的教學(xué)及科研。EmaiL：404207767@qq.com。