混凝-超濾組合工藝處理含油廢水試驗研究

邱加林

(西山煤電集團有限責任公司屯蘭礦，山西 古交 030200)

引 言

水是生命之源。多年來，人類在大力推動工業(yè)發(fā)展的同時，缺乏對水資源的保護，導致保護區(qū)被大面積污染。當前，水資源的可持續(xù)利用以及水資源的治理已經(jīng)成為人類生產(chǎn)和生活的關鍵矛盾。石油的開采導致水資源被大面積污染，目前還缺乏成熟、可靠、有效的設備對含油廢水進行高效治理。鑒于含油廢水與其他一般污染水源相比既有難降解、易乳化的特點，采取常規(guī)處理工藝無法達到預期的效果[1]。本文針對含油廢水提出混凝-超濾處理工藝，并對其處理效果進行試驗研究。

1 超濾處理含油廢水原理分析

超濾處理工藝的關鍵在于選擇合適的超濾膜，在外界壓力的作用下將待處理液體通過一定孔徑的超濾膜，使得溶液中的無機離子、低分子量物質(zhì)通過超濾膜，而其他高分子、大分子物質(zhì)均滯留于超濾膜一側(cè)，最終實現(xiàn)對廢水的分離和濃縮。通過分析，基于超濾膜實現(xiàn)對含油廢水處理的主要機理可總結為如下三點：

1)污染物在超濾膜的表面被吸附；2)為避免超濾膜被堵塞，將超濾膜表面的污染物及時去除；3)可對滯留于超濾膜表面的污染物進行篩分處理，從而達到再利用的目的。

總的來說，影響超濾膜處理效果的主要因素包括有待處理液體的流速、外界給予壓力的大小、操作溫度、操作時間、待處理液體的濃度以及對待處理液體預處理的效果。其中，一般將基于超濾膜待處理液體的流速控制在1 m/s～3 m/s；外界給予的壓力大小與所選用超濾膜的邊界層性質(zhì)相關；對于處理溫度，一般將其根據(jù)所處理液體物理、化學以及生物性質(zhì)相關，并盡可能的在較高溫度下進行。所謂操作時間與超濾膜的通量參數(shù)相關，對于不同超濾膜應在其運行一個周期后對超濾膜進行清洗處理。根據(jù)不同特性的待處理液體，其所允許的最高濃度各不相同；為提升對待處理污染液體的處理效果，一般需對其進行預處理，常見的預處理方式包括有過濾、化學絮凝、pH調(diào)節(jié)以及活性炭吸附等[2]。

本文著重對混凝-超濾組合工藝對含油廢水的處理效果進行試驗研究。

2 混凝-超濾組合工藝處理含油廢水

2.1 含油廢水混凝預處理試驗研究

混凝-超濾組合工藝指的是在含油廢水通過超濾膜前對其進行混凝預處理。從理論上分析可知，對含油廢水進行混凝預處理后可提高其在超濾膜的滲透量，從而減小對超濾膜的污染，具體表現(xiàn)為如下幾點：

1)對含油廢水混凝處理后可減少超濾膜孔處的污染物量；

2)經(jīng)混凝處理后的含油廢水可有效改善超濾膜表面沉積層的特性；

3)對含油廢水混凝處理后可提高其中顆粒反向傳輸速度，從而增加了滲透通量。

為保證含油廢水處理的最終處理效果，需確保含油廢水的預處理效果。影響含油廢水混凝預處理效果的主要因素除了添加不同類型的混凝劑外，還與水溫、PH值、待處理液體的雜質(zhì)成分以及水力條件等相關[3]。本節(jié)將開展含油廢水的混凝試驗，從而得出最佳混凝預處理參數(shù)。所涉及到的關鍵試驗儀器，如表1所示。

表1 混凝預處理試驗儀器

混凝試驗對待處理的含油廢水中分別加入適量的混凝劑充分攪拌后，靜置半個小時取液面上2 cm處的清液采用分光光度計對其透光率進行檢測。試驗過程如下：

1)分別對非離子型PAM、陽離子型PAM以及陰離子型PAM的絮凝效果進行對比。經(jīng)試驗可知，非離子型PAM的絮凝效果最好、沉降性能最好，且最佳非離子型PAM的加藥量應控制在0.2 mg/L；

2)分別對氯化鐵、硫酸鐵、硫酸鋁以及PAC的絮凝效果進行具體試驗。經(jīng)試驗可知，采用PAC為絮凝劑時其且將加藥量控制在25 mg/L時透光率最高可達72.6%。

同理，本次試驗分別對pH值、溫度等參數(shù)對PAC混凝預處理后的透光率進行對比。得出：當在強堿環(huán)境下時，PAC的絮凝效果越好，混凝越有利；在5 ℃～45 ℃的水溫中，溫度越高越有利于混凝反應的進行，混凝效果越好。

2.2 混凝-超濾組合試驗研究

針對混凝-超濾組合試驗，分別對混凝劑為PAC，加藥量為25 mg/L；混凝劑為非離子型PAM，加藥量為0.2 mg/L；pH值為9，溫度40 ℃時對含油廢水的處理效果進行試驗研究[4]。在實際混凝攪拌時分為快速攪拌和慢速攪拌。其具體攪拌參數(shù)，如表2所示。

表2 攪拌參數(shù)

試驗結果分析如下：

1)混凝-超濾工藝對通膜量的影響

當外界壓力為0.06 MPa時，對比采用混凝-超濾工藝和超濾工藝對含油廢水的通膜量進行對比分析可知：基于混凝預處理工藝后，含油廢水的在超濾膜表面能夠以較高的通量且較長的時間下進行處理；而為采用混凝預處理工藝，含油廢水在超濾膜表面運行3h后其通量就下降33%。

2)混凝-超濾工藝對壓力的影響

隨著反應的進行，未采用混凝預處理工藝處理的含油廢水在較短的時間內(nèi)操作壓力迅速增加并且最終穩(wěn)定值為0.23 MPa；采用混凝預處理工藝后，含油廢水在超濾過程中的壓力平緩增加，其在三個小時后操作壓力由0.06 MPa增大至0.09 MPa。

3)混凝-超濾工藝對處理效果的影響

經(jīng)試驗過程中對兩種工藝處理下水質(zhì)的檢測可知：當未采用混凝預處理工藝時，隨著超濾工藝的進行，對含油廢水中油和CODcr的去除率隨著時間的推移逐漸下降；而對于采用混凝預處理工藝時，隨著超濾工藝的進行，對含油廢水中油和CODcr的去除率隨著時間的推移變化不大，并且去除率可一直保持在90%～95%的水平。

3 結語

水是生命之源，在加強對水資源的保護同時采取高效、可靠性的方法對已污染水資源進行處理。針對含油廢水，本文在超濾處理工藝的基礎上提出了混凝超濾組合工藝。其中，混凝預處理工藝可提高超濾膜的通量并且保持較長的時間，增加超濾膜清洗的周期[5]。而且，經(jīng)試驗表明，基于混凝-超濾預處理工藝可減小傳統(tǒng)超濾工藝對操作壓力影響大的問題，并保證對含油廢水的處理效果在長時間的超濾操作中保持90%～95%的去除率。因此，應將混凝-超濾組合工藝在實際生產(chǎn)中推廣應用。